计算机底层知识

计算机底层知识计算机底层知识虚拟内存virtualmemory虚拟地址和物理地址virtualaddressandphysicaladdress虚拟地址大小:LEN=2BITBIT=构成:虚拟地址=内核地址(14)+应用地址(3物理地址实际内存地址。虚拟地址到物理地址虚拟地址（VA）MMU物理地址（PA）物理地址（PA）MAP缓存行（BL）虚拟页和物理页虚拟页（VIRTUALPAGE）：虚拟内存由虚拟页构成物理页（PHYSICALPAGE）：物理内存由物理页构成虚拟页大小=物理页大小step2.地址翻译硬件要把这个虚拟地址翻译成一个物理地址，从而可以再根据高速缓存的映射关系，把这个物理地址对应的值找到。step3.地址翻译硬件利用页表数据结构，TLB硬件缓存等技术，目的只是把一个虚拟地址映射到一个物理地址。要记住DRAM缓存是全相联的，所以一个虚拟地址和一个物理地址是动态关联的，不能直接根据虚拟地址推导出物理地址，必须根据DRAM从磁盘把数据缓存到DRAM时存到页表时存的实际物理页才能得到实际的物理地址，用物理页PPN+VPO就能算出实际的物理地址(VPO=PPO，所以直接用VPO即可)。PPN的值是存在页表条目PTE中的。地址翻译做了一堆工作，就是为了找到物理页PPN，然后根据VPO页面偏移量，就能定位到实际的物理地址。step4.得到实际物理地址后，根据高速缓存的原理，把一个物理地址映射到高速缓存具体的组，行，块中，找到实际存储的数据。1.4内存映射virtualmap内存映射示意图Va1Va1Va2Va3Va4Va5Va6Va7Va8Va9Fa1Fa2Fa3Fa4Fa5Fa6Fa7Fa8Fa9Map（内存空间）（文件空间）进程和线程processandthread进程概念:进程系统分配存储资源最小单位.进程假象:一直占居CPU一直独占存储资源复制与共享复制:物理内存块在写的时候内存真实复制.共享:共享指针指向同一物理内存块.管理打开的文件资源FFd0Fd1…fdnFd0Fd1…fdn父进程子进程描述符表文件A文件B打开的文件表V_NODE表文件位置引用次数类型大小访问修改文件位置引用次数类型大小访问修改父进程和子进程之资源分配复制前状态复制前状态复制后状态父进程页表子进程页表物理页表物理页表PT211PT2111250PT211PT21112501036父进程页表子进程页表进程间通讯:通过管道等方式在不同进程间进行通讯.线程概念:功能调度的最小单位.并发本质和难点本质:同一时间点,不同逻辑流同时运行.难点:解决资源共享问题.(共享内存方式解决)硬盘知识disc磁盘的基本结构和工作原理基本结构盘面盘面磁道扇区工作原理:硬盘结构:柱面柱面盘片磙头硬盘结构:8个盘片,16个盘面(1盘片上下两个盘面)1个盘面有2^16个磁道;1个磁道有256个扇区;1个扇区有4KB字节;总字节数=16X2^16X256X4KB=1TB读取时间=寻道时间+旋转延时+传输时间磁盘和主存之间数据交换CPUCPU芯片寄存器文件ALU总线接口缓存主存USB适配器图形视配器磁盘控制器文件系统:filesystem文件系统构成:磁盘文件系统;网络文件系统;虚拟文件系统;虚拟文件系统VIRTUALFILESYSTEM标准文件管理库文件标准文件管理库文件VFS虚拟文件系统应用程序A应用程序B应用程序CEXT2/3REISERFSXFS应用级内核级VFS核心对象超级对象:mount文件系统;INODE对象:一个具体文件;目录对象:文件路径(目录);打开文件对象:文件句柄;对象之间关系说明SSuper_blockFile_instanceAddress_spaceFile_structureinodeTask_structureF_op_type超级块:supperblock每个物理扇区的结构：启动块块组1块组2……块组N块组结构：超级块（真实）块1块2……块N超级块（备份）块1块2……块N…..……块组数据结构：示意图超级块组描述数据位图INODEINODE|TABLEDATA1K11NM文件节点：INODEINODE和文件一一对应INODE重要属性NO属性说明NO属性说明NO属性说明1i_ino编号4I_count引次7I_mode权限2I_size大小5I_dentry目录8I_mapping映射3I_atime访问6I_sb超块9…………INODE状态无引用，无修改。已引用，无修改。已引用，已修改。目录项DIRECTORY关键属性：D_I