計算機及作業系統原理筆記

2022-09-16 10:48:10 字數 4498 閱讀 4730

cpu:運算器、 控制器、暫存器。(三大核心部件)

ram :記憶體裝置 乙個位元組為乙個儲存單元  cell

northbridge :

32bit  2^32=4gb  32位的cpu最多只能理解4g的物理記憶體空間

64bit  4gb*4gb

cpu------(線路復用)定址------ram

pae:  實體地址擴充套件(physical address extension)--給32bit的定址匯流排上有新增了4bit

32bit,+4bit =64g (使32位的作業系統cpu最大定址到64g的記憶體空間) -前提:核心必須支援額外4bit定址匯流排的能力。

現在:當你的記憶體大於4g時,會直接使用64bit作業系統。

64g的記憶體:單程序的定址能力仍為3g,另外1g交給核心了。

拓展:mysql為單程序多執行緒的模型

cpu的訪問頻率遠大於ram,兩者速度不匹配,這就需要提供快取了。

快取器:比原始儲存裝置快,但記憶體很小

置換策略:可以保證一旦快取中沒有足夠的空間可用而後續的資料又需要載入的時候,能夠將快取空間按序騰出來。

空間區域性性:如果乙個資料被訪問到,那麼理他很近的資料也會快被訪問到。(提高命中率)

時間區域性性:如果一段資料被訪問到過一次,那麼很快它還可能會被訪問一次。

引入快取後,彌補了cpu和ram速度的巨大差異。

多級快取:快取級別越小離cpu越近。速度也越接近cpu速度。

直接對映:ram中任意乙個儲存單元

n路關聯:1路關聯、2路關聯、4路關聯,8路(完全)關聯

n路關聯大大提高了快取的命中率,同時保證了快取不會被置換的過於頻繁。

cpu通過逐級快取方式,最終在一級快取訪問資料。

通寫(write through):

回寫(write back)  :cpu在更新快取中的資料以後,不會立刻將其更新到其他級別的快取或主存中去。資料在丟棄的時候,才會被寫回到主存中去。

video card(顯示卡):既處理大量的顯示資料,這些資料既需要在硬體上加速,有需要在cpu上進行渲染。

頻寬、互動。

固態硬碟:支援內部並行讀寫能力的u盤   pci-e

io port :65535  任何乙個io裝置通過io匯流排接入到整個計算機匯流排上的時候,它必須在一開級就註冊申請一批連續的io port(io埠號)

系統一開機,一加電,bios一些。。完成自檢的時候,每乙個硬體都必須向cpu註冊申請io埠。

匯流排復用

資料都是先從外部裝置裝載進記憶體的,然後有記憶體再到快取由cpu控制處理的。

pool

中斷控制器(interrupt controller):幫cpu識別是那個裝置發來的中斷訊號。

dma :直接記憶體訪問,定址,訪問ram預留記憶體空間。

時鐘週期:

時鐘脈衝:

monitor(監控程式)

os----vm

process(程序)  :   乙個獨立的執行單位。

系統資源:cpu時間,記憶體空間

os  :  vm

快取:當前程式資料

假如 cpu:10g(時鐘頻率為10g),一秒鐘翻轉10g次,

os 於是把乙個10g的cpu虛擬成10個1g的cpu,拼湊出乙個個運算單位

接下來是個人理解非正解。

因為cpu、快取、記憶體的屬性速度差異,通過os對cpu進行時間切片,乙個切片執行乙個程序,從而減小它們之間的差異,避免資源浪費。

假如乙個程序裡面包含有100條命令,當它執行到第73條的時候,分給它的時間用完了。下次執行的時候cpu如何知道它要繼續執行第74條命令。

73:74

這時候就用到了cpu內部的暫存器

指令計數器:

程序切換,保護現場。恢復現場。

保持現場到------主存------

記憶體如何虛擬?讓多個程序同時使用,大家還不會彼此占用。

記憶體切片;

io裝置:

核心-----程序

cpu執行的時候有兩種模式:

如果執行的是核心程式,叫做核心模式。

當使用者程序在cpu上執行的時候,叫做使用者模式。

區別是:使用者是不能直接控制硬體的。

在cpu內部,是將cpu所能執行的指令劃分為四層的。

最裡環為,特權指令(核心)

位址對映----核心喚醒程序

程序佇列。 程序優先順序----優先排程

核心排程程序的演算法-----時間複雜度---o

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