計(jì)算機(jī)底層知識(shí)

計(jì)算機(jī)底層知識(shí)計(jì)算機(jī)底層知識(shí)虛擬內(nèi)存virtualmemory虛擬地址和物理地址virtualaddressandphysicaladdress虛擬地址大小:LEN=2BITBIT=構(gòu)成:虛擬地址=內(nèi)核地址(14)+應(yīng)用地址(3物理地址實(shí)際內(nèi)存地址。虛擬地址到物理地址虛擬地址（VA）MMU物理地址（PA）物理地址（PA）MAP緩存行（BL）虛擬頁(yè)和物理頁(yè)虛擬頁(yè)（VIRTUALPAGE）：虛擬內(nèi)存由虛擬頁(yè)構(gòu)成物理頁(yè)（PHYSICALPAGE）：物理內(nèi)存由物理頁(yè)構(gòu)成虛擬頁(yè)大小=物理頁(yè)大小step2.地址翻譯硬件要把這個(gè)虛擬地址翻譯成一個(gè)物理地址，從而可以再根據(jù)高速緩存的映射關(guān)系，把這個(gè)物理地址對(duì)應(yīng)的值找到。step3.地址翻譯硬件利用頁(yè)表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，TLB硬件緩存等技術(shù)，目的只是把一個(gè)虛擬地址映射到一個(gè)物理地址。要記住DRAM緩存是全相聯(lián)的，所以一個(gè)虛擬地址和一個(gè)物理地址是動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的，不能直接根據(jù)虛擬地址推導(dǎo)出物理地址，必須根據(jù)DRAM從磁盤(pán)把數(shù)據(jù)緩存到DRAM時(shí)存到頁(yè)表時(shí)存的實(shí)際物理頁(yè)才能得到實(shí)際的物理地址，用物理頁(yè)P(yáng)PN+VPO就能算出實(shí)際的物理地址(VPO=PPO，所以直接用VPO即可)。PPN的值是存在頁(yè)表?xiàng)l目PTE中的。地址翻譯做了一堆工作，就是為了找到物理頁(yè)P(yáng)PN，然后根據(jù)VPO頁(yè)面偏移量，就能定位到實(shí)際的物理地址。step4.得到實(shí)際物理地址后，根據(jù)高速緩存的原理，把一個(gè)物理地址映射到高速緩存具體的組，行，塊中，找到實(shí)際存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。1.4內(nèi)存映射virtualmap內(nèi)存映射示意圖Va1Va1Va2Va3Va4Va5Va6Va7Va8Va9Fa1Fa2Fa3Fa4Fa5Fa6Fa7Fa8Fa9Map（內(nèi)存空間）（文件空間）進(jìn)程和線程processandthread進(jìn)程概念:進(jìn)程系統(tǒng)分配存儲(chǔ)資源最小單位.進(jìn)程假象:一直占居CPU一直獨(dú)占存儲(chǔ)資源復(fù)制與共享復(fù)制:物理內(nèi)存塊在寫(xiě)的時(shí)候內(nèi)存真實(shí)復(fù)制.共享:共享指針指向同一物理內(nèi)存塊.管理打開(kāi)的文件資源FFd0Fd1…fdnFd0Fd1…fdn父進(jìn)程子進(jìn)程描述符表文件A文件B打開(kāi)的文件表V_NODE表文件位置引用次數(shù)類(lèi)型大小訪問(wèn)修改文件位置引用次數(shù)類(lèi)型大小訪問(wèn)修改父進(jìn)程和子進(jìn)程之資源分配復(fù)制前狀態(tài)復(fù)制前狀態(tài)復(fù)制后狀態(tài)父進(jìn)程頁(yè)表子進(jìn)程頁(yè)表物理頁(yè)表物理頁(yè)表PT211PT2111250PT211PT21112501036父進(jìn)程頁(yè)表子進(jìn)程頁(yè)表進(jìn)程間通訊:通過(guò)管道等方式在不同進(jìn)程間進(jìn)行通訊.線程概念:功能調(diào)度的最小單位.并發(fā)本質(zhì)和難點(diǎn)本質(zhì):同一時(shí)間點(diǎn),不同邏輯流同時(shí)運(yùn)行.難點(diǎn):解決資源共享問(wèn)題.(共享內(nèi)存方式解決)硬盤(pán)知識(shí)disc磁盤(pán)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本結(jié)構(gòu)盤(pán)面盤(pán)面磁道扇區(qū)工作原理:硬盤(pán)結(jié)構(gòu):柱面柱面盤(pán)片磙頭硬盤(pán)結(jié)構(gòu):8個(gè)盤(pán)片,16個(gè)盤(pán)面(1盤(pán)片上下兩個(gè)盤(pán)面)1個(gè)盤(pán)面有2^16個(gè)磁道;1個(gè)磁道有256個(gè)扇區(qū);1個(gè)扇區(qū)有4KB字節(jié);總字節(jié)數(shù)=16X2^16X256X4KB=1TB讀取時(shí)間=尋道時(shí)間+旋轉(zhuǎn)延時(shí)+傳輸時(shí)間磁盤(pán)和主存之間數(shù)據(jù)交換CPUCPU芯片寄存器文件ALU總線接口緩存主存USB適配器圖形視配器磁盤(pán)控制器文件系統(tǒng):filesystem文件系統(tǒng)構(gòu)成:磁盤(pán)文件系統(tǒng);網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng);虛擬文件系統(tǒng);虛擬文件系統(tǒng)VIRTUALFILESYSTEM標(biāo)準(zhǔn)文件管理庫(kù)文件標(biāo)準(zhǔn)文件管理庫(kù)文件VFS虛擬文件系統(tǒng)應(yīng)用程序A應(yīng)用程序B應(yīng)用程序CEXT2/3REISERFSXFS應(yīng)用級(jí)內(nèi)核級(jí)VFS核心對(duì)象超級(jí)對(duì)象:mount文件系統(tǒng);INODE對(duì)象:一個(gè)具體文件;目錄對(duì)象:文件路徑(目錄);打開(kāi)文件對(duì)象:文件句柄;對(duì)象之間關(guān)系說(shuō)明SSuper_blockFile_instanceAddress_spaceFile_structureinodeTask_structureF_op_type超級(jí)塊:supperblock每個(gè)物理扇區(qū)的結(jié)構(gòu)：?jiǎn)?dòng)塊塊組1塊組2……塊組N塊組結(jié)構(gòu)：超級(jí)塊（真實(shí)）塊1塊2……塊N超級(jí)塊（備份）塊1塊2……塊N…..……塊組數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：示意圖超級(jí)塊組描述數(shù)據(jù)位圖INODEINODE|TABLEDATA1K11NM文件節(jié)點(diǎn)：INODEINODE和文件一一對(duì)應(yīng)INODE重要屬性NO屬性說(shuō)明NO屬性說(shuō)明NO屬性說(shuō)明1i_ino編號(hào)4I_count引次7I_mode權(quán)限2I_size大小5I_dentry目錄8I_mapping映射3I_atime訪問(wèn)6I_sb超塊9…………INODE狀態(tài)無(wú)引用，無(wú)修改。已引用，無(wú)修改。已引用，已修改。目錄項(xiàng)DIRECTORY關(guān)鍵屬性：D_I