【问题思考总结】CPU怎么访问磁盘？CPU只有32位，最多只能访问4GB的空间吗？

问题

在学习操作系统的时候发现了这样一个问题，32位的CPU寻址空间只有4GB，难道只有4GB的空间可以使用吗？以此为始，我开始了一些思考。

思考

Q1：首先，我似乎混淆了一个概念，内存和外存，CPU的寻址单元是内存还是外存？

A1：经过查阅发现，CPU只能和主存和Cache进行直接交互，而和磁盘交互只能通过主存和磁盘用DMA或者通道，或者I/O总线进行连接，因此，CPU是不能够直接和外存进行交互的。

Q2：细细想来也是，如果磁盘加内存只有4GB也太恐怖了，那么第二个问题也自然而然地产生了，我们如何去访问磁盘呢？既然我们只能寻址到4GB的地址空间？

A2：我回想了操作系统中刚刚学到的页表，在请求分页管理方式中，有一项叫做：外存地址，那么这个地址究竟是什么样的呢？查询了计组知识发现，磁盘的地址形式即是：驱动器号、柱面号、盘面号、扇区号，组成了磁盘的访盘地址。

由此，我猜测访问磁盘的过程是，程序在运行时，执行了一条指令，其中有访存指令，结果，访问的32位逻辑地址并没有在页表中映射到对应的物理地址，那么就通过页表项中的外存地址，进行访盘，并从磁盘中选择对应的块换入到主存中（CPU和主存交换的是字节，主存和磁盘交换的是磁盘块，而内存中的一个页需要用磁盘中2^n个块组成，因此访盘的代价是很大的）。

总结

CPU只有32位，最多访问4GB的内存空间。
访盘需要借助请求分页页表中页表项中的外存地址项。

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