2017-2018-1 20155330 《信息安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第11周學(xué)習(xí)總結(jié)

教材學(xué)習(xí)內(nèi)容總結(jié)

物理和虛擬尋址

• 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主存被組織成一個(gè)由M個(gè)連續(xù)的字節(jié)大小的單元組成的數(shù)組。每字節(jié)都有一個(gè)唯一的物理地址。
• CPU訪問內(nèi)存的最自然的方式就是使用物理地址，稱為物理尋址。

• 現(xiàn)代處理器使用虛擬尋址的尋址形式。CPU通過生成一個(gè)虛擬地址 來訪問主存，這個(gè)虛擬地址在被送到內(nèi)存之前先轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)奈锢淼刂贰⒁粋€(gè)虛擬地址轉(zhuǎn)換為物理地址的任務(wù)叫做地址翻譯。

  地址空間

• 地址空間是一個(gè)非負(fù)整數(shù)地址的有序集合：
  • 線性地址空間：地址空間中的整數(shù)是連續(xù)的。
  • 線性地址空間：在一個(gè)帶虛擬內(nèi)存的系統(tǒng)中，CPU從一個(gè)有N=2^(n)個(gè)地址的地址空間中生成虛擬地址。

• 一個(gè)地址空間的大小是由表示最大地址所需要的位數(shù)來描述。一個(gè)包含N=2^(n)個(gè)地址的虛擬地址空間就叫做一個(gè)n位地址空間。現(xiàn)代系統(tǒng)通常支持32位或64位虛擬地址空間。

  虛擬內(nèi)存作為緩存的工具

• 在任意時(shí)刻，虛擬頁面的集合都分為三個(gè)不相交的子集：
  • 未分配的：VM系統(tǒng)還未分配（或創(chuàng)建）的頁。未分配的塊沒有任何數(shù)據(jù)和它們相關(guān)聯(lián)，因此也就不占用任何磁盤空間。
  • 緩存的：當(dāng)前已緩存在物理內(nèi)存中的已分配頁。
  • 未緩存的：未緩存在物理內(nèi)存中的已分配頁。
• 頁表就是一個(gè)頁表?xiàng)l目(PTE)的數(shù)組。虛擬地址空間中的每個(gè)頁在頁表中一個(gè)固定偏移量處都有一個(gè)PTE。
• 有效位表明該虛擬頁當(dāng)前是否被緩存在DRAM中。如果設(shè)置了有效位，那么地址字段就表示DRAM中相應(yīng)的物理頁的起始位置，這個(gè)物理頁中緩存了該虛擬頁。

• DRAM緩存不命中成為缺頁。

  地址翻譯

• 地址翻譯是一個(gè)N元素的虛擬地址空間（VAS）中的元素和一個(gè)M元素的物理地址空間(PAS)中元素之間的映射

• 利用TLB加速地址翻譯：所有的地址翻譯步驟都是在芯片上的MMU中執(zhí)行的。
• 用來壓縮頁表的常用方法是使用層次結(jié)構(gòu)的頁表。
• 訪問設(shè)備時(shí)引薦如何劃分虛擬地址和物理地址的位：
  • TLB：利用VPN的位進(jìn)行虛擬尋址。
  • 頁表：用索引它的VPN來標(biāo)識(shí)每個(gè)PTE。但這些VPN并不是頁表的一部分，也不儲(chǔ)存在內(nèi)存中。

  • 高速緩存：直接映射的緩存是通過物理地址中的字段尋址。

    案例研究：Intel Core i7/Linux 內(nèi)存系統(tǒng)

• Core i7地址翻譯過程

• Linux缺頁處理

  內(nèi)存映射

• 虛擬內(nèi)存區(qū)域可以映射到兩種類型的對(duì)象中的一種：
  • Linux文件系統(tǒng)中的普通文件：一個(gè)區(qū)域可以映射到一個(gè)普通磁盤文件的連續(xù)部分。

  • 匿名文件。

    動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配

• 動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配器維護(hù)著一個(gè)進(jìn)程的虛擬內(nèi)存區(qū)域，稱為堆。
• 分配器將堆視為一組不同大小的塊的集合進(jìn)行維護(hù)。
• 分配器有兩種基本風(fēng)格，都要求應(yīng)用顯式地分配塊，不同之處在于由哪個(gè)實(shí)體來負(fù)責(zé)釋放已分配的塊：
  • 顯式分配器：顯式地釋放任何已分配的塊。
  • 隱式分配器：要求分配器檢測(cè)一個(gè)已分配塊何時(shí)不再被程序所使用，那么就釋放這個(gè)塊。也叫做垃圾收集器。
• 顯式分配器的要求和目標(biāo)：
  • 處理任意請(qǐng)求序列。
  • 立即響應(yīng)請(qǐng)求。
  • 只使用堆。
  • 對(duì)齊塊（對(duì)齊要求）。
  • 不修改已分配的塊。
• 分配器的目標(biāo)就是在整個(gè)序列中使峰值利用率U^(n-1)最大化。
• 造成堆利用率很低的主要原因是一種稱為碎片的現(xiàn)象。有兩種形式：內(nèi)部碎片和外部碎片。
  • 內(nèi)部碎片：在一個(gè)已分配塊比有效載荷大時(shí)發(fā)生。

  • 外部碎片：當(dāng)空閑內(nèi)存合計(jì)起來足夠滿足一個(gè)分配請(qǐng)求，但是沒有一個(gè)單獨(dú)的空閑塊足夠大可以來處理這個(gè)請(qǐng)求時(shí)發(fā)生。

    教材學(xué)習(xí)中的問題和解決過程

• 問題1：

• 問題1解決方案：

虛擬地址位數(shù)(n)虛擬地址數(shù)(N)最大可能的虛擬地址

8	2^(8)=256	2^(8)-1=255
16	2^(16)=64K	2^(16)-1=64K-1
32	2^(32)=4G	2^(32)-1=4G-1
48	2^(48)=256T	2^(48)-1=256T-1
64	2^(64)=16384P	2^(64)-1=16384P-1

代碼托管

結(jié)對(duì)及互評(píng)

本周結(jié)對(duì)學(xué)習(xí)情況

• 20155321
• 結(jié)對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容
  - 第9章 虛擬內(nèi)存
  - 實(shí)驗(yàn)四 外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序

學(xué)習(xí)進(jìn)度條

代碼行數(shù)（新增/累積）博客量（新增/累積）學(xué)習(xí)時(shí)間（新增/累積）重要成長(zhǎng)

目標(biāo)	5000行	30篇	400小時(shí)
第一周	0/0	1/1	10/10
第二周	63/63	1/2	8/18
第三周	31/94	1/3	18/36
第四周	265/329	1/4	17/53
第五周	106/435	2/6	18/71
第六周	211/646	2/8	21/92
第七周	1420/2066	2/10	17/109
第八周	1061/3127	1/11	17/126
第九周	1458/4585	3/14	20/146
第十周	1410/5995	1/15	20/166
第十一周	779/6774	2/17	18/184

嘗試一下記錄「計(jì)劃學(xué)習(xí)時(shí)間」和「實(shí)際學(xué)習(xí)時(shí)間」，到期末看看能不能改進(jìn)自己的計(jì)劃能力。這個(gè)工作學(xué)習(xí)中很重要，也很有用。
耗時(shí)估計(jì)的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，訓(xùn)練次數(shù)多了，X、Y就接近了。

參考：軟件工程軟件的估計(jì)為什么這么難，軟件工程 估計(jì)方法

• 計(jì)劃學(xué)習(xí)時(shí)間:15小時(shí)

• 實(shí)際學(xué)習(xí)時(shí)間:18小時(shí)

參考資料

• 《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)V3》學(xué)習(xí)指導(dǎo)

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/ashin-kl/p/7921463.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的2017-2018-1 20155330 《信息安全系统设计基础》第11周学习总结的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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