2018-2019-1 20189221 《深入學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》第 1 周學(xué)習(xí)總結(jié)

第 1 章 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)漫游
這一章通過研究“hello，world”這個(gè)簡(jiǎn)單程序的生命周期，介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要概念和主題

• 1.1 信息就是位+上下文
  計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一切數(shù)據(jù)都是由一串比特表示的，區(qū)分不同數(shù)據(jù)對(duì)象的唯一方法是我們讀到這些數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)的上下文
  C語言與Unix操作系統(tǒng)關(guān)系密切，是為實(shí)踐目的設(shè)計(jì)的

• 1.2 程序被其他程序翻譯成不同的格式
  如婁老師上課所講（以Linux中g(shù)cc為例）：
  hello.c—>hello.i—>hello.s—>hello.o—>hello

  gcc -E hello.c -o hello.i /*預(yù)處理生成編譯文件*/ gcc -S hello.i -o hello.s /*編譯生成匯編語言程序*/ gcc -C hello.s -o hello.o /*匯編生成可重定位目標(biāo)程序*/ gcc hello.o -o hello /*鏈接生成可執(zhí)行目標(biāo)文件*/

• 1.3 了解編譯系統(tǒng)如何工作是大有益處的
  優(yōu)化程序性能
  理解鏈接時(shí)出現(xiàn)的錯(cuò)誤
  避免安全漏洞

• 1.4 處理器讀并解釋存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的指令

  • 1.4.1 系統(tǒng)的硬件組成
    典型的硬件組織：總線、I/O設(shè)備、主存、處理器
  • 1.4.2 運(yùn)行hello程序
• 1.5 高速緩存至關(guān)重要
  cache及調(diào)頁算法對(duì)程序性能有極大影響
• 1.6 存儲(chǔ)設(shè)備形成層次結(jié)構(gòu)
  上一層的存儲(chǔ)器作為低一層存儲(chǔ)器的高速緩存

• 1.7 操作系統(tǒng)管理硬件
  防止硬件被失控的應(yīng)用程序?yàn)E用
  向應(yīng)用程序提供簡(jiǎn)單一致的機(jī)制來控制復(fù)雜而又通常大不相同的低級(jí)硬件設(shè)備

  • 1.7.1 進(jìn)程
    進(jìn)程是OS對(duì)正在運(yùn)行的程序的抽象
    上下文切換是保存當(dāng)前進(jìn)程的上下文，恢復(fù)新進(jìn)程的上下文
  • 1.7.2 線程
    進(jìn)程可以由多個(gè)線程組成，線程不獨(dú)自占有資源，更易被共享
  • 1.7.3 虛擬內(nèi)存
    對(duì)每個(gè)進(jìn)程都虛擬全部的內(nèi)存資源，通過調(diào)頁算法完成磁盤到主存的交換
  • 1.7.4 文件
    文件就是字節(jié)序列

• 1.8 系統(tǒng)之間利用網(wǎng)絡(luò)通信
  使用telnet服務(wù)器在遠(yuǎn)程主機(jī)上運(yùn)行hello程序

  • 用戶在鍵盤上輸入hello

    • 客戶端向telnet服務(wù)器發(fā)送字符串“hello”
    • 服務(wù)器向shell發(fā)送字符串“hello”，shell運(yùn)行hello程序并將輸出發(fā)送給telnet服務(wù)器
  • telnet服務(wù)器向客戶端發(fā)送輸出的字符串“hello world\n”

  • 客戶端在顯示器上打印字符串“hello world\n”

• 1.9 重要主題

  • 1.9.1 Amdahl定律
    加速比為
    \[ S = 1/((1-a)+a/k) \]
  • 1.9.2 并發(fā)和并行
    并發(fā)指同一時(shí)刻：線程級(jí)并發(fā)指多處理器或超線程（同時(shí)多線程）
    并行指同時(shí)間段：指令級(jí)并行指流水線或超標(biāo)量處理器
  • 1.9.3 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中抽象的重要性
    文件是對(duì)I/O設(shè)備的抽象
    虛擬內(nèi)存是對(duì)程序存儲(chǔ)器的抽象
    進(jìn)程是對(duì)一個(gè)正在運(yùn)行的程序的抽象
    虛擬機(jī)是對(duì)整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的抽象- ...

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總結(jié)

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