20145315 《信息安全系統設計基礎》第14周學習總結

課程內容總結

物理地址和虛擬地址

• 物理地址：計算機系統的主存被組織成一個由M個連續的字節大小的單元組成的數組。每個字節都有唯一的物理地址。
• 虛擬尋址：使用虛擬尋址時，CPU通過生成一個虛擬地址來訪問主存，這個虛擬地址在被送到存儲器前被轉換為適當的物理地址。

地址空間

• 一個地址空間的大小是由表示最大地址所需要的位數來描述的。
• 虛擬存儲器的基本思想：允許每個數據對象有多個獨立的地址，其中每個地址都選自一個不同的地址空間。

虛擬存儲器作為緩存的工具

• VM系統將虛擬存儲器分割為稱為虛擬頁的大小固定的塊。
• 物理存儲器被分割為物理頁（頁幀），大小也為P。

• 在任意時刻，虛擬頁面的集合都被分為三個不相交的子集：

• 未分配的：沒有任何數據與它們相聯，不占任何磁盤空間。
• 緩存的：當前緩存的物理存儲器中的已分配頁。
• 未緩存的：沒有緩存在物理存儲器中的已分配頁。

• DRAM緩存的組織結構：

• 由于大的不命中處罰，DRAM緩存是全聯的。
• 與硬件SRAM相比，操作系統對DRAM緩存使用了更加復雜精密的替換算法。

• 對磁盤的訪問時間很長，DRAM緩存總是使用寫回，而不是直寫。

  頁表

  頁表：將虛擬頁映射到物理頁。

每次地址翻譯 硬件將虛擬地址轉換為物理地址時都會讀取頁表。

頁表就是一個頁表條目（PTE）的數組。

虛擬地址空間中每個頁中一個固定偏移量處都有一個PTE。

DRAM緩存不命中稱為缺頁。

虛擬存儲器作為存儲管理工具

VM簡化了鏈接和加載，代碼和數據共享，以及應用程序的存儲器分配。

虛擬存儲器作為存儲器保護的工具

SUP位表示進程是否必須運行在內核模式下才能訪問該頁。READ和WRITE位控制對頁面的讀和寫訪問。

如果一條指令違反了這些許可條件，那么CPU就觸發一個一般保護故障，將控制傳遞給一個內核中的異常處理程序。

地址翻譯

將一個N元素的虛擬地址空間(VAS)中的元素和一個M元素的物理地址空間（PAS）中元素之間的映射。

• 當前頁命中的執行步驟（完全由硬件處理）：

• 處理器生成虛擬地址，傳給MMU
• MMU生成PTE地址，并從高速緩存/主存請求得到他
• 高速緩存/主存向MMU返回PTE
• MMU構造物理地址，并把它傳給高速緩存/主存
• 高速緩存/主存返回所請求的數據給處理器。

• 處理缺頁（要求硬件和操作系統內核協作完成）：

• 處理器生成虛擬地址，傳給MMU
• MMU生成PTE地址，并從高速緩存/主存請求得到他
• 高速緩存/主存向MMU返回PTE
• PTE中有效位是零，MMU觸發異常，傳輸CPU中的控制到操作系統內核中的缺頁異常處理程序。
• 缺頁異常處理程序確定犧牲頁，如果這個頁面已經被修改了，則把它換出磁盤。
• 缺頁異常處理程序調入新的頁面，更新存儲器中的PTE

• 缺頁異常處理程序返回原來的進程，再次執行導致缺頁的指令。CPU將引起缺頁異常虛擬地址重新發送給MMU。因為虛擬頁面現在緩存在物理存儲器中，所以就會命中。

  TLB加速地址翻譯

  翻譯后備緩沖器(TLB)：是一個小的、虛擬存儲的緩存，其中每一行都保存著一個由單個PTE組成的塊,TLB通常具有高度的相關性。

  存儲器映射

• 存儲器映射：Linux通過將一個虛擬存儲器區域與一個磁盤上的對象關聯起來，以初始化這個虛擬存儲器區域的內容的過程。

• 一個對象可以被映射到虛擬存儲器的一個區域，要么作為共享對象，要么作為私有對象。

存儲器動態分配

分配器的兩種基本風格：

• 顯示分配器-malloc和free
• 隱式分配器/垃圾收集器

碎片

雖然有未使用的存儲器，但是不能用來滿足分配請求時，發生這種現象。

• 內部碎片：發生在一個已分配塊比有效載荷大的時候

• 外部碎片：發生在當空閑存儲器合計起來足夠滿足一個分配請求，但是沒有一個單獨的空間塊足以處理這個請求時發生。

垃圾收集

垃圾收集器是一種動態存儲分配器，它自動釋放程序不再需要的已分配塊，這些塊被稱為垃圾。

自動回收堆存儲的過程叫做垃圾收集。

當存在一條從任意根節點出發并到達p的有向路徑時，說節點p是可達的，不可達點就是垃圾。

存儲器有關錯誤

• 間接引用壞指針
• 讀未初始化的存儲器
• 允許棧緩沖區溢出
• 假設指針和它們指向的對象是相同大小的
• 造成錯位錯誤
• 引用指針，而不是它所指向的對象
• 誤解指針運算
• 引用不存在的變量
• 引用空堆塊中的數據
• 引起存儲器泄露

學習進度條

代碼行數（新增/累積）博客量（新增/累積）學習時間（新增/累積）重要成長

目標	5000行	30篇	400小時
第一周	20/200	1/2	20/20
第二周	30/200	2/4	18/38
第三周	50/200	1/4	22/30
第四周	0/200	0/0	0/30
第五周	100/200	2/2	25/30
第六周	100/200	2/2	25/30
第七周	100/200	1/2	25/30
第九周	100/200	1/2	25/30
第十周	100/200	1/2	25/30
第十一周	100/200	1/2	25/30
第十二周	100/200	1/2	25/30
第十三周	943/200	1/2	25/30
第十四周	0/200	1/2	25/30

參考資料

• 《信息安全系統設計基礎》教學進程
• ...

轉載于:https://www.cnblogs.com/5315hejialei/p/6195618.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的20145315 《信息安全系统设计基础》第14周学习总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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