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1、计算机底层知识计算机底层知识 作者:日期: 计算机底层知识1.虚拟内存rtua emr1.1虚拟地址和物理地址 viral adrs andphysical adress虚拟地址大小:LE= I计算机位数构成:虚拟地址=内核地址()+应用地址()物理地址实际内存地址。虚拟地址到物理地址虚拟地址(VA)物理地址（）物理地址(P）缓存行(BL）虚拟页和物理页虚拟页（TUAL GE):虚拟内存由虚拟页构成物理页(PICL PAGE）:物理内存由物理页构成虚拟页大小=物理页大小操作的真实指向Cpu 操作的真实指向是物理内存,用高速缓存作物理内存的缓存。操作的真实指向是硬盘空间,用物理内存作缓存。页的三

2、种类型O类型虚拟页物理页1没分配页X未缓存X已缓存V12页表age tble目的:管理虚拟内存页、物理内存页、缓存状态。记录结构：数组=索引+值（有效位+物理页号) 索引：虚拟页号；有效位:是否缓存；物理页号:物理页号。缺页异常: 缺页异常：标志位为零的页。 缺页异常得处理:重新加载缓存页面调度: 主存页-缓存区-磁盘页页表层级： 为节约页表空间，页表分级创建。13地址转换 adres tanlat转换过程中使用的符号:类别O项目说明参数1N虚拟地址数量2=物理地址数量P=页面大小虚拟地址VO虚拟地址偏移2VP虚拟页号3TBTLB索引4LTLT索引标专物理地址1O物理地址偏移PN物理页号3C高

3、速缓存偏移4I高速缓存索引5CT高速缓存标记转换过程页表寄存器结构页面命中示意图页面命中示意图转换过程sp1. CP拿到一个虚拟地址，分为两步，先通过页表机制确定该地址所在虚拟页的内容是否从磁盘加载到物理内存页中,然后通过高速缓存机制从该物理地址中取到数据。tep 2.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。stp 3.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RM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

4、DAM从磁盘把数据缓存到DRM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 （VP= PPO,所以直接用VO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N,然后根据VPO页面偏移量，就能定位到实际的物理地址。step 4. 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。14内存映射 vialma内存映射示意图2.进程和线程 poess and thread2.1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

5、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父进程和子进程之资源分配进程间通讯：通过管道等方式在不同进程间进行通讯2.2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)3.硬盘知识ds3.1磁盘的基本结构和工作原理基本结构工作原理:硬盘结构：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26个磁道;1个磁道有256个扇区;1个扇区有4KB字节;总字节数=16X26X256X4KB1TB读取时间寻道时间+旋转延时+传输时间3.2磁盘和主存之间数据交换

6、4.文件系统:4.1文件系统构成:磁盘文件系统;网络文件系统;虚拟文件系统;4.2虚拟文件系统VRTAL 4.3VS核心对象超级对象:mon文件系统;NDE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;4.4对象之间关系说明4.5超级块：supe oc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）块块2块N超级块(备份）块1块块N.块组数据结构：示意图超级块组描述数据位图INODENOD|TALEDATAKM4.6文件节点：IODEODE和文件一一对应IOE重要属性N属性说明NO属性说明NO属性说明1i_no编号4Icun引次I_mode权限2I_size大小5I_denry8I_maping映射3I_ate访问6_b超块9IODE状态无引用，无修改。已引用，无修改。已引用，已修改。4.7目录项 DETORY关键属性：NOD:文件INODD_SB:超级块D_PARENT:父路径_NME:名称4.8打开文件 OPE FILE关键属性：F_DENTR：目录F_S:位置F_CUNT:引用计数F_OCK:文件锁定