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计算机系统——黑皮书学习(四)

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计算机系统——黑皮书学习(四)

三、在系统上运行程序

了解如何使用os提供的服务来构建系统及程序

第7章 链接

链接可以在编译时由静态编译器来完成,也可以在加载时和运行时由动态链接器来完成。链接器处理称为目标文件的二进制文件,它有3种不同的形式:**可重定位的、可执行的和共享的。**可重定位的标文件由静态链接器合并成一个可执行的目标文件,它可以加载到内存中并执行。共享目标文件(共享库)是在运行时由动态链接器链接和加载的,或者隐含地在调用程序被加载和开始执行时,或者根据需要在程序调用dlopen库的函数时。
链接器的两个主要任务是符号解析和重定位,符号解析将目标文件中的每个全局符号都绑定到唯一的定义,而重定位确定每个符号的最终内存地址,并修改对那些目标的引用。

第9章虚拟内存

一个系统中的进程是与其他进程共享CPU 和主存资源的。
为了更加有效地管理内存并且少出错,现代系统提供了一种对主存的抽象概念,叫做虚拟内存(VM)。
虚拟内存是对主存的一个抽象。支持虚拟内存的处理器通过使用一种叫做虚拟寻址的间接形式来引用主存。处理器产生一个虚拟地址,在被发送到主存之前,这个地址被翻译成一个物理地址。从虚拟地址空间到物理地址空间的地址翻译要求硬件和软件紧密合作。专门的硬件通过使用页表来翻译虚拟地址,而页表的内容是由操作系统提供的。
虚拟内存是硬件异常、硬件地址翻译、主存、磁盘文件和内核软件的完美交互,它为每个进程提供了一个大的、一致的和私有的地址空间。
通过一个很清晰的机制,虚拟内存提供了三个重要的能力:
1)它将主存看成是一个存储在磁盘上的地址空间的高速缓存,在主存中只保存活动区域,并根据需要在磁盘和主存之间来回传送数据,通过这种方式,它高效地使用了主存。
2)它为每个进程提供了一致的地址空间,从而简化了内存管理。
3)它保护了每个进程的地址空间不被其他进程破坏。

地址翻译的过程必须和系统中所有的硬件缓存的操作集成在一起。大多数页表条目位于Ll高速缓存中,但是一个称为TLB的页表条目的片上高速缓存,通常会消除访问在Ll 上的页表条目的开销。
现代系统通过将虚拟内存片和磁盘上的文件片关联起来,来初始化虚拟内存片,这个过程称为内存映射。内存映射为共享数据、创建新的进程以及加载程序提供了一种高效的机制。应用可以使用mmap函数来手工地创建和删除虚拟地址空间的区域。然而,大多数程序依赖于动态内存分配器,例如malloc,它管理虚拟地址空间区域内一个称为堆的区域。动态内存分配器是一个感觉像系统级程序的应用级程序,它直接操作内存,而无需类型系统的很多帮助。分配器有两种类型。显式分配器要求应用显式地释放它们的内存块。隐式分配器(垃圾收集器)自动释放任何未使用的和不可达的块。

四、程序间的交流和通信

了解应用程序利用操作系统提供的服务来与I/O设备及其他程序通信

第10章系统级I/O 第11章网络编程

每个网络应用都是基于客户端-服务器模型的。根据这个模型,一个应用是由一个服务器和一个或多个客户端组成的。服务器管理资源,以某种方式操作资源,为它的客户端提供服务。客户端-服务器模型中的基本操作是客户端-服务器事务,它是由客户端请求和跟随其后的服务器响应组成的。
客户端和服务器通过因特网这个全球网络来通信。从程序员的观点来看,我们可以把因特网看成是一个全球范围的主机集合,具有以下几个属性:
1)每个因特网主机都有一个唯一的32位名字,称为它的IP地址。
2)IP地址的集合被映射为一个因特网域名的集合。3)不同因特网主机上的进程能够通过连接互相通信。
客户端和服务器通过使用套接字接口建立连接。一个套接字是连接的一个端点,连接以文件描述符的形式提供给应用程序。套接字接口提供了打开和关闭套接字描述符的函数。客户端和服务器通过读写这些描述符来实现彼此间的通信。
Web服务器使用HTTP协议和**它们的客户端(例如浏览器)**彼此通信。浏览器向服务器请求静态或者动态的内容。对静态内容的请求是通过从服务器磁盘取得文件并把它返回给客户端来服务的。对动态内容的请求是通过在服务器上一个子进程的上下文中运行一个程序并将它的输出返回给客户端来服务的。CGI标准提供了一组规则,来管理客户端如何将程序参数传递给服务器,服务器如何将这些参数以及其他信息传递给子进程,以及子进程如何将它的输出发送回客户端。只用几百行C代码就能实现一个简单但是有功效的Web服务器,它既可以提供静态内容,也可以提供动态内容。

第12章并发编程

现阶段理解整理the end

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