文件管理&磁盤

1.文件系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu): 對(duì)象及其屬性，操縱管理的軟件集合，文件系統(tǒng)接口。

2.文件的結(jié)構(gòu)分為有結(jié)構(gòu)(記錄型)和無結(jié)構(gòu)(字節(jié)流型)；有結(jié)構(gòu)文件分為順序文件，索引文件，索引順序文件,直接文件和哈希文件。順序文件有串結(jié)構(gòu)，順序結(jié)構(gòu)。有結(jié)構(gòu)文件也可分為定長/不定長記錄文件。

3.目錄管理的要求: 1.實(shí)現(xiàn)按名存取2.提高目錄檢索速度3.文件共享4.允許文件重名。

4.目錄的形式有: 單級(jí)文件目錄，多級(jí)，樹型，DAG；

5.影響文件安全性的因素: 人為因素，系統(tǒng)因素，自然因素；

6.分別采用存取控制機(jī)制.系統(tǒng)容錯(cuò)技術(shù)，后備系統(tǒng)來分別解決上述不安全因素。

7.訪問矩陣中增加拷貝權(quán)，所有權(quán)，控制權(quán)來實(shí)現(xiàn)有控制的更改訪問矩陣。

8.訪問矩陣可以用訪問控制表(按對(duì)象(文件)劃分)與訪問權(quán)限表來實(shí)現(xiàn)(按域(user/process)劃分)。

9.文件保護(hù)的方法: 口令，密碼，訪問權(quán)限表。

10.文件共享的方法 : 利用索引節(jié)點(diǎn)(硬鏈接)，符號(hào)鏈接(軟連接) (文件被刪除時(shí)，鏈接失效)。

11.目錄查詢的方法有: 線性檢索法， 哈希法。

11.1 在順序檢索的查找過程中，只要有一個(gè)文件分量名未能找到，便應(yīng)停止查找。

12.磁盤的分配組織方法：順序，鏈接(隱式，顯式(FAT))，索引(鏈接，多級(jí)，混合索引(Unix))

13.磁盤空閑區(qū)的管理方式: 空閑表，空閑鏈表(塊，區(qū))，位圖法，成組鏈接(Unix)；

14.位圖法: 從0開始編號(hào): i = k/n ; j = k%n ; ?從1開始: i = (k-1)/n + 1 ; j = (k-1)%n + 1

15.提高磁盤IO速度的方式: 磁盤緩存，提前讀，延遲寫，優(yōu)化物理塊布局，虛擬盤，RAID

16.文件在使用前必須先執(zhí)行OPEN操作，其主要功能是把文件的FCB從外存拷貝到內(nèi)存，并在用戶和指定文件之間建立一條通路，再返回給用戶一個(gè)文件描述符。

16.1 Open,Close操作提高了文件訪問的速度，無需再檢索，通過文件描述符直接找到內(nèi)存中的文件FCB，可以取消顯式的open,close操作，但增加系統(tǒng)開銷。

17.在樹型目錄結(jié)構(gòu)中，用戶對(duì)文件的首次訪問通常都采用文件路徑名，文件被打開后，對(duì)文件的訪問通常采用文件描述符，打開文件操作完成的主要工作是把指定文件的目錄項(xiàng)(FCB)復(fù)制到內(nèi)存指定的區(qū)域。

18.利用Hash法查找文件時(shí)，如果目錄中對(duì)應(yīng)的目錄項(xiàng)是空，則表示系統(tǒng)中無指定文件名，如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定的文件名匹配，則表示找到了指定文件，如果目錄項(xiàng)中的文件名與指定的文件名不匹配，則表示發(fā)生了沖突。

19.在目錄文件中每個(gè)目錄項(xiàng)通常就是FCB，在Unix系統(tǒng)中目錄項(xiàng)則是文件名及其索引結(jié)點(diǎn)指針。?(文件名與文件描述信息相分離，減少目錄所占磁盤塊數(shù)，加快檢索目錄的速度)

20.引入索引節(jié)點(diǎn)后，一個(gè)文件在磁盤中占有的資源包括 目錄項(xiàng)，索引節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)塊三部分。

21.在樹形目錄結(jié)構(gòu)的文件系統(tǒng)中，根節(jié)點(diǎn)表示根目錄，枝節(jié)點(diǎn)表示子目錄文件，葉子節(jié)點(diǎn)表示數(shù)據(jù)文件。

22.在執(zhí)行close過程中，若系統(tǒng)打開文件表項(xiàng)引用計(jì)數(shù)f.count ≠0(多少進(jìn)程打開了該文件)，則應(yīng)置用戶文件描述符表項(xiàng)為空；若f.count = 0但內(nèi)存索引節(jié)引用計(jì)數(shù)i.count ≠ 0，則應(yīng)使用戶文件描述符表項(xiàng)和文件表項(xiàng)皆為空。若i.count =0則應(yīng)關(guān)閉文件。

23.在create過程中，若未檢索到指定文件的索引節(jié)點(diǎn)，此時(shí)屬于新建文件，；檢索到指定文件的索引節(jié)點(diǎn)，此時(shí)若允許寫，則此時(shí)為重寫文件，否則是出錯(cuò)。

24.FAT表項(xiàng)通常取半個(gè)字節(jié)的整數(shù)倍。

25.在隱式鏈接分配中，每個(gè)盤塊要留出幾個(gè)字節(jié)來放下一個(gè)盤塊號(hào)，FAT表項(xiàng)里面存儲(chǔ)的內(nèi)容即是下一盤塊號(hào)。

26.對(duì)于一個(gè)文件的訪問常由用戶訪問權(quán)限和文件屬性共同確定。

27.Unix操作系統(tǒng)中，輸入輸出設(shè)備被看做是特殊文件。

28.加密保護(hù)機(jī)制更安全，訪問控制表更靈活，必須由系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

29. 目錄項(xiàng) = FCB (Unix 文件名+索引接點(diǎn)指針)

30.硬鏈接不可以直接刪除文件(count --,除非為0)，軟鏈接可以直接刪除(鏈接無效)

31.可順序存取的文件不一定能隨機(jī)存取(鏈?zhǔn)?，可隨機(jī)存取的文件不一定能順序存取(索引結(jié)構(gòu)文件)

輸入輸出系統(tǒng)，設(shè)備管理

IO軟件的層次結(jié)構(gòu):(硬件，IO控制器),中斷處理程序(ISR)，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，設(shè)備獨(dú)立性軟件，用戶層IO軟件。

為什么引入緩沖區(qū): 緩和CPU和IO設(shè)備速度不匹配的矛盾；減少CPU的終端頻率；提高CPU與IO設(shè)備之間的并行性。

為實(shí)現(xiàn)設(shè)備分配，應(yīng)為每一個(gè)設(shè)備設(shè)置一張?jiān)O(shè)備控制表DCT,為控制器設(shè)置一張COCT,為通道設(shè)置一張CHCT，在系統(tǒng)中設(shè)置一張系統(tǒng)設(shè)備表SDT。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備無關(guān)性，系統(tǒng)中應(yīng)設(shè)置一張邏輯設(shè)備表LUT。

SPOOLing是對(duì)脫機(jī)IO的模擬，SPOOLing系統(tǒng)中的輸入井是對(duì)脫機(jī)輸入中的磁盤進(jìn)行模擬，輸出井是對(duì)脫機(jī)輸出中的磁盤進(jìn)行模擬，輸入進(jìn)程是對(duì)脫機(jī)輸入中的外圍控制機(jī)進(jìn)行模擬，輸出進(jìn)程是對(duì)脫機(jī)輸出中的外圍控制機(jī)進(jìn)行模擬。

虛擬設(shè)備是指把一個(gè)物理設(shè)備變換為多個(gè)對(duì)應(yīng)的邏輯設(shè)備。

SPOOLing技術(shù)是指在多道程序環(huán)境下，利用多道程序中的一道或者兩道程序來模擬脫機(jī)輸入輸出中的外圍機(jī)的功能來達(dá)到脫機(jī)輸入輸出的目的。即在聯(lián)機(jī)的狀態(tài)下，將數(shù)據(jù)從輸入設(shè)備輸入傳送到磁盤或從磁盤傳送到輸出設(shè)備。

SPOOLing技術(shù)是對(duì)脫機(jī)輸入輸出的模擬，必須建立在多道程序系統(tǒng)之上，而且還需要得到高速隨機(jī)外存(通常為磁盤的支持)，SPOOLing技術(shù)主要有1.輸入/輸出井(Disk)2.輸入/輸出緩沖(Memory)3.輸入進(jìn)程輸出進(jìn)程4.井管理程序四部分構(gòu)成。

SPOOLing系統(tǒng)中，用戶程序可以隨時(shí)將輸出數(shù)據(jù)放在輸出井中，待輸出設(shè)備空閑時(shí)再執(zhí)行數(shù)據(jù)輸出操作。 輸出先放在磁盤輸出井，而不是內(nèi)存。

在實(shí)現(xiàn)后臺(tái)打印時(shí)，SPOOLing系統(tǒng)中的輸出進(jìn)程，只為請(qǐng)求IO的進(jìn)程做兩件事情：第一為之在輸出井中申請(qǐng)空閑空閑緩沖區(qū)，并把要打印的數(shù)據(jù)送入其中，第二為用戶申請(qǐng)一張用戶打印申請(qǐng)表，并把用戶的打印要求填入其中，再把該表填在假脫機(jī)文件隊(duì)列中。

設(shè)備獨(dú)立性是指用戶程序獨(dú)立于物理設(shè)備。

為了實(shí)現(xiàn)設(shè)備獨(dú)立性，應(yīng)設(shè)置邏輯設(shè)備表LUT，通常包括邏輯設(shè)備名，物理設(shè)備名，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序入口地址。

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是進(jìn)程和設(shè)備控制器之間的通信程序，它將上層發(fā)來的抽象IO請(qǐng)求轉(zhuǎn)換為對(duì)IO設(shè)備的具體命令與參數(shù)，并把它裝入到設(shè)備控制器中的命令和參數(shù)寄存器中，或相反。

設(shè)備控制器是CPU和IO設(shè)備之間的接口，它接受CPU的IO指令，并用于控制IO設(shè)備的工作。(設(shè)備控制器，或適配器Adapter，也稱作控制卡，接口卡，網(wǎng)卡就是設(shè)備控制器)

通道是一種特殊的處理機(jī)，具有執(zhí)行IO指令集的能力，主機(jī)的CPU和通道可以并行工作，并通過IO指令和IO中斷來實(shí)現(xiàn)通信與同步。

通道類型有字節(jié)多路通道，數(shù)組選擇通道，數(shù)組多路通道。

四級(jí): CPU -> IO通道->IO控制器->IO設(shè)備。

一次磁盤訪問由尋道時(shí)間,旋轉(zhuǎn)時(shí)間.數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間組成。其中尋道時(shí)間所占比重比較大。

SSTF平均尋到時(shí)間較短，但容易產(chǎn)生饑餓。SSTF/SCAN/CSCAN算法可能出現(xiàn)磁壁粘著.使用N-step-SCAN可以避免(FCFS+SCAN)，FSCAN是其簡化版。課本的SCAN,CSCAN指的就是LOOK,CLOOK吧。

磁盤使用DMA,打印機(jī)使用IO中斷。

用戶層軟件: 產(chǎn)生IO請(qǐng)求，格式化IO,SPOOLing;設(shè)備獨(dú)立性軟件: 映射/保護(hù)/緩沖/分配

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序:設(shè)置控制器寄存器，檢查狀態(tài);中斷處理程序;IO控制器&設(shè)備:執(zhí)行IO操作

設(shè)備分配應(yīng)考慮的問題: ①設(shè)備的固有屬性(獨(dú)占，共享，虛擬)②設(shè)備分配算法(FCFS,優(yōu)先級(jí))③安全性(安全分配，不安全分配。)

設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序

設(shè)備控制器

磁盤的第一個(gè)扇區(qū)為MBR(主引導(dǎo)記錄)(512Bytes) ，包含bootloader(MBR Code啟動(dòng)操作系統(tǒng)的必要代碼，typically : GRUB) ,分區(qū)表。(有一分區(qū)被標(biāo)志為引導(dǎo)塊)

每個(gè)分區(qū)是一個(gè)邏輯磁盤。每個(gè)分區(qū)的起始扇區(qū)以及大小都被記錄在磁盤0扇區(qū)的主引導(dǎo)記錄分區(qū)所包含的分區(qū)表中。

磁盤傳輸時(shí)間?= 傳輸字節(jié)數(shù)/(磁道總字節(jié)數(shù)) × T ?(即這些字節(jié)需要轉(zhuǎn)多少度 × 每圈T)

扇區(qū)是磁盤的可編址的最小單位，磁盤地址用柱面號(hào)，盤面號(hào)，扇區(qū)號(hào)表示。磁盤的存儲(chǔ)能力受最內(nèi)道的最大記錄密度所限制。 位密度 ： 字節(jié)數(shù)/磁道長度。

磁盤格式化 ：低級(jí)(物理)格式化:分成扇區(qū)。-> 分區(qū) -> 高級(jí)(邏輯)格式化:創(chuàng)建文件系統(tǒng)，

磁盤是共享設(shè)備，在一段時(shí)間內(nèi)可以有多個(gè)用戶同時(shí)訪問。但是在某一時(shí)刻，只能有一個(gè)作業(yè)可以訪問。

磁臂移動(dòng)調(diào)度，減少尋到時(shí)間。旋轉(zhuǎn)調(diào)度: 減少等待時(shí)間，旋轉(zhuǎn)時(shí)間。總是讓首先到達(dá)讀寫磁頭位置下的扇區(qū)先開始進(jìn)行傳輸操作。

優(yōu)化磁盤物理塊的分布式為了減少等待時(shí)間。(同一磁道連續(xù)編號(hào))

并行交叉存取是為了減少傳輸時(shí)間。(同一柱面，不同盤面。連續(xù)編號(hào))

壞塊兩種解決方式：1.手工處理，2.維護(hù)壞塊鏈表。對(duì)壞塊的處理實(shí)質(zhì)上就是采用某種機(jī)制，是系統(tǒng)不去使用壞塊，壞塊屬于硬件故障，操作系統(tǒng)是不能修復(fù)壞塊的。

設(shè)備分配之動(dòng)態(tài)分配(執(zhí)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行分配)(可能發(fā)生死鎖)，靜態(tài)分配(一次性分配所有需要的全部設(shè)備)(不會(huì)發(fā)生死鎖)。獨(dú)占設(shè)備一般采用靜態(tài)分配，共享:動(dòng)態(tài)。

單緩沖MAX(C,T) + M；雙緩沖MAX(C+M,T),為什么？C,M,T含義？傳輸過程？

安全分配: 破壞請(qǐng)求保持，；不安全分配 ：可能死鎖。請(qǐng)求保持。

邏輯設(shè)備表 LUT ①單用戶 一張LUT, 【邏輯設(shè)備名-物理設(shè)備名-驅(qū)動(dòng)程序入口】②多用戶，一張系統(tǒng)設(shè)備表SDT，每個(gè)用戶一個(gè)LUT 【邏輯設(shè)備名-系統(tǒng)設(shè)備表指針】

SDT(設(shè)備類型，設(shè)備標(biāo)識(shí)符，DCT,驅(qū)動(dòng)程序入口),DCT(類型，id,狀態(tài)，相連控制器表指針，隊(duì)首指針),COCT(id,狀態(tài)，相連通道表指針，隊(duì)列首/尾指針),CHCT(id,狀態(tài),連接的控制器表首地址，隊(duì)列首/尾指針)的表項(xiàng)。SDT中每一個(gè)表項(xiàng)有一個(gè)DCT指針，DCT里面有一個(gè)COCT指針，COCT里面有一個(gè)CHCT指針，CHCT里面有COCT表首地址。

先分配設(shè)備，再分配控制器，最后分配通道。只有在設(shè)備，控制器，通道三者都分配成功，這次的設(shè)備分配才算成功。設(shè)備分配過程 SDT-> DCTs -> COCTs -> CHCTs ??????PCB插入DCT，COCT,CHCT等待隊(duì)列，

內(nèi)存映射IO 即 統(tǒng)一編址。

存儲(chǔ)型設(shè)備，以塊為單位傳輸。獨(dú)占設(shè)備:一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)用戶進(jìn)程使用。共享設(shè)備:一段時(shí)機(jī)內(nèi)允許多個(gè)進(jìn)程使用，但是每一時(shí)刻只允許一個(gè)。虛擬技術(shù)是指將一個(gè)獨(dú)占設(shè)備變換為若干臺(tái)邏輯設(shè)備。

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塊設(shè)備可尋址到字節(jié)，分配共享設(shè)備不會(huì)死鎖。共享設(shè)備必須是可尋址的和可隨機(jī)訪問的設(shè)備。

用戶層軟件，設(shè)備無關(guān)層軟件，驅(qū)動(dòng)程序，中斷處理程序，每一層都做什么事情？

緩沖池:三個(gè)隊(duì)列,四種緩沖區(qū);空/裝滿輸入數(shù)據(jù)/裝滿輸出數(shù)據(jù)隊(duì)列.收容/提取輸入/輸出。

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?

內(nèi)存管理&VM

鏈接[多模塊-> exe]【靜態(tài)，裝入時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接(都鏈接,但可變)，運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)鏈接(不用不鏈接)】

裝載【絕對(duì)裝入(單道)，靜態(tài)重定位(多道系統(tǒng))，動(dòng)態(tài)重定位(支持可移動(dòng),對(duì)換/緊湊/VM)】

靜態(tài)重定位即可重定位裝入，地址變換裝入時(shí)一次完成。裝入時(shí)分配要求的全部內(nèi)存，在運(yùn)行期間不能在內(nèi)存中移動(dòng)，也不能再申請(qǐng)空間。

動(dòng)態(tài)重定位:裝入內(nèi)存時(shí)并不立即把相對(duì)地址轉(zhuǎn)換為物理地址，而是推遲到執(zhí)行時(shí)才進(jìn)行。裝入內(nèi)存的均為邏輯地址，需要重定位寄存器。可以分配不連續(xù)，裝入部分，動(dòng)態(tài)申請(qǐng)。

目標(biāo)文件，可執(zhí)行文件

緊湊，覆蓋，對(duì)換

在連續(xù)分配方式中，可以使用緊湊來減少內(nèi)存零頭，但是需要動(dòng)態(tài)重定位的支持。

存儲(chǔ)保護(hù): 防止地址越界，防止操作越權(quán)。

內(nèi)存分配 : 連續(xù)分配【單一，固定，動(dòng)態(tài)】,離散分配【頁，段，段頁】

分配算法：First Fit , Best Fit , Worst Fit , Next Fit.

首次適應(yīng):空閑分區(qū)按照地址排序；最佳適應(yīng):按照容量大小遞增排序。最差: 大小 減。

循環(huán)首次: 使得空閑分區(qū)分布的較為均勻。

伙伴系統(tǒng): 靜+動(dòng) 分配。 分配/回收算法: 遞歸。

?buddy(x) = x + 2^k (x Mod x^k+1 == 0) ; x - 2^k (x Mod x^k+1 != 0)，

?buddy(x) = x + 2^k - [ (x/2^k) % 2 ]* 2^k+1 通用

多級(jí)N級(jí)頁表：最多訪存N+1次；ɑ: TLB hit rate ε：TLB hit time t：Memory

帶TLB 訪問: EAT =ɑ(t+ε)+(1 -ɑ)*(（N+1）*t +ε) ?過程？ 若TLB,頁表并行計(jì)算？不同!??

頁表: 邏輯塊號(hào)[可略]:物理塊號(hào)?段表: 段號(hào)[可略]:段基址:短長

分段有利于共享，動(dòng)態(tài)鏈接，動(dòng)態(tài)增長

反置頁表:整個(gè)系統(tǒng)一張 物理頁號(hào):進(jìn)程:邏輯頁號(hào)，利用進(jìn)程ID/頁號(hào)檢索->很慢 -> HASH

Load R1,1000;采用靜態(tài)重定位，該指令的第二個(gè)操作數(shù)修改為1000+起始地址。采用動(dòng)態(tài)重定位則仍然為1000.

靜態(tài)鏈接實(shí)在 裝入程序前 進(jìn)行的。動(dòng)態(tài)鏈接是在裝入時(shí)，或者運(yùn)行時(shí)進(jìn)行的。適合于動(dòng)態(tài)鏈接的存儲(chǔ)方式是 分段?。

產(chǎn)生內(nèi)部碎片 ：分頁，段頁式，靜態(tài)多分區(qū)，單一連續(xù)。產(chǎn)生外部碎片: 動(dòng)態(tài)分區(qū)，分段

常規(guī)存儲(chǔ)器: 一次性，駐留性。虛擬存儲(chǔ)：多次性，對(duì)換性，虛擬性。

虛擬存儲(chǔ)必須建立在離散分配的基礎(chǔ)之上，有請(qǐng)求分頁，分段，段頁式等方式。

分配置換策略，可變分配，固定分配；局部置換，局部置換。

Clock是一種常用的近似LRU算法，又稱為NRU最近未用算法。

Clock 查0()

整體對(duì)換從邏輯上也擴(kuò)充了內(nèi)存，因此也實(shí)現(xiàn)了虛擬存儲(chǔ)器的功能。 ?False錯(cuò)誤。

駐留集，工作集

駐留集 =m?

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概論

進(jìn)程管理&死鎖

PV操作

特征

操作系統(tǒng)的特征

進(jìn)程的特征

順序執(zhí)行，并發(fā)的特征

死鎖的四個(gè)條件

進(jìn)程映像 = 程序段 數(shù)據(jù)段PCB

循環(huán)等待 按遞增順序申請(qǐng)資源

死鎖定理

單一連續(xù)分配，固定，動(dòng)態(tài)多分區(qū)分配

分段，分頁，段頁式

局部性原理

一連續(xù)分配，固定，動(dòng)態(tài)多分區(qū)分配

?

通道

RAID

成組鏈接

運(yùn)行->> 就緒 ??時(shí)間片完，搶占

原語，系統(tǒng)調(diào)用

進(jìn)程的線程共享同一個(gè)地址空間

處理機(jī)中可能沒有處于運(yùn)行狀態(tài)的進(jìn)程，因?yàn)榇藭r(shí)系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)，所有進(jìn)程阻塞。

若不處于死鎖狀態(tài)，只要就緒隊(duì)列非空，那么就可以擇一而運(yùn)行。

進(jìn)程是資源分配/擁有以及調(diào)度的基本單位。在引入線程的系統(tǒng)中，線程是調(diào)度的基本單位。

用戶級(jí)線程，內(nèi)核級(jí)線程，映射關(guān)系多對(duì)一，一對(duì)一，多對(duì)多？優(yōu)缺點(diǎn)

高級(jí)調(diào)度，中級(jí)調(diào)度，低級(jí)調(diào)度?

響應(yīng)時(shí)間，等待時(shí)間，周轉(zhuǎn)時(shí)間，加權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間= 周轉(zhuǎn)時(shí)間/實(shí)際執(zhí)行時(shí)間->平均加權(quán)周轉(zhuǎn)時(shí)間

FCFS,SJF,優(yōu)先級(jí)，高響應(yīng)比優(yōu)先，RR，多級(jí)反饋隊(duì)列(優(yōu)先級(jí)?時(shí)間片?FCFS&RR? 插隊(duì)尾)

搶占式，非搶占式短作業(yè)優(yōu)先都可能會(huì)產(chǎn)生饑餓現(xiàn)象。

短作業(yè)優(yōu)先 平均周轉(zhuǎn)時(shí)間最短

優(yōu)先級(jí) IO密集型 > 計(jì)算密集型

高響應(yīng)比優(yōu)先調(diào)度,主要用于作業(yè)調(diào)度。響應(yīng)比 = (等待時(shí)間+執(zhí)行時(shí)間)/執(zhí)行時(shí)間

多道批處理系統(tǒng) 作業(yè)調(diào)度(輔寸->主存Ready) ?+ 進(jìn)程調(diào)度(Ready->Running)

?

?

?

?

應(yīng)用層

不一定要有域名，但是一定要有IP地址

一個(gè)主機(jī)可以有多個(gè)域名(虛擬主機(jī))，也可以有多個(gè)IP(多個(gè)網(wǎng)卡)

一個(gè)域名可以解析為多個(gè)IP (負(fù)載均衡)

?

網(wǎng)絡(luò)層

IP地址 ：4B 32位；IPV6 128位，16B ;MAC地址 48位，6B

A類(0... , 8位網(wǎng)絡(luò)1 - 126)B類(10.... , 16位網(wǎng)絡(luò)號(hào)，128.1 - 191.255)，C類(110，24位網(wǎng)絡(luò)號(hào),192.0 - 223.255)，D類(多播地址，1110，)，E類（1111，保留）

類	起	網(wǎng)絡(luò)數(shù)	范圍	最大主機(jī)數(shù)/網(wǎng)
A	0	2^7 - 2	1 - 126	2^24 - 2
B	10	2^14 - 1	128.1 - 191.255	2^16- 2
C	110	2^21 - 1	192.1 - 223.255.255	2^8 - 2

?

IP地址不僅指明一臺(tái)主機(jī)，而且指明了主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)，而MAC地址僅僅指明一臺(tái)主機(jī)。與該主機(jī)所連接的網(wǎng)絡(luò)毫無關(guān)系。

主機(jī)號(hào)全0表示本網(wǎng)絡(luò)本身，主機(jī)號(hào)全1表示本網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。

32位全0表示本主機(jī)0.0.0.0；32位全1表示整個(gè)TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的廣播地址，由于路由器對(duì)廣播域的隔離，255.255.255.255等效為本網(wǎng)絡(luò)的廣播地址。

(A類)127.0.0.0即網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127保留作為本地軟件環(huán)回測(cè)試，本主機(jī)內(nèi)部進(jìn)程之間通信用。

目的地址為環(huán)回地址的IP數(shù)據(jù)報(bào)永遠(yuǎn)不會(huì)出現(xiàn)在任何網(wǎng)絡(luò)上。 127.x.x.x

回環(huán)地址范圍 127.0.0.1 ~ 127.255.255.255

NAT地址范圍

10.0.0.0 ~ 10.255.255.255, ??172.16.0.0 ~ 172.31.255.255 , ????192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

組播地址范圍

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)來轉(zhuǎn)發(fā)分組，不考慮目的主機(jī)號(hào)。

A-E類(網(wǎng)絡(luò)號(hào),主機(jī)號(hào))-> 子網(wǎng)劃分(從主機(jī)號(hào)借)(網(wǎng)絡(luò)號(hào),子網(wǎng)號(hào),主機(jī)號(hào)),子網(wǎng)掩碼 ->CIDR(網(wǎng)絡(luò)前綴，主機(jī)號(hào))/前綴長度 最長前綴匹配，路由聚合(超網(wǎng))

路由器具有兩個(gè)或以上的IP地址，即路由器每一個(gè)接口都有一個(gè)不同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的IP地址。

當(dāng)兩個(gè)路由器直接相連時(shí)，在連線兩端的接口處，可以分配也可以不分配IP地址，如果分配，則這一段連線就構(gòu)成了一種只包含一條線路的特殊網(wǎng)絡(luò)，為了節(jié)省IP地址資源，常常不分配IP地址。

ARP工作流程; 本局域網(wǎng)內(nèi)部之間; ARP請(qǐng)求廣播，響應(yīng)單播; 不在一局域網(wǎng)如何？

?RIP : Distance Vector, OSPF : Link State ,BGP : Path Vector?(路徑向量)

RIP : 16條，每個(gè)30S交換路由表，180s不可達(dá)，UDP:520應(yīng)用層協(xié)議，適合小網(wǎng)絡(luò)。環(huán)!

OSPF：鏈路狀態(tài)變化洪泛鏈路狀態(tài)，Dijkstra,AS劃分區(qū)域，適合大網(wǎng)絡(luò)，IP封裝，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。收斂速度快!

BGP ：選擇較好的路由，交換可達(dá)性信息，TCP連接傳輸BGP報(bào)文，應(yīng)用層協(xié)議. BGP首次發(fā)送整個(gè)路由表，之后之更新有變化的部分。

RIP,OSPF,BGP都支持CIDR。

RIP僅和相鄰路由器交換信息，OSPF向本AS內(nèi)所有路由器發(fā)送信息。

ICMP報(bào)文兩種，差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文(終點(diǎn)不可達(dá)，源點(diǎn)抑制，超時(shí)，參數(shù)問題，改變路由(重定向))，詢問報(bào)文(回送請(qǐng)求和回答(PING使用)，時(shí)間戳請(qǐng)求和回答)

PING(測(cè)試兩主機(jī)間的連通性)工作在應(yīng)用層，直接使用ICMP，沒有使用傳輸層協(xié)議。

Traceroute(跟蹤分組經(jīng)過的路由器)，工作在網(wǎng)絡(luò)層。

PING使用ICMP回送請(qǐng)求和回答報(bào)文，Traceroute使用ICMP超時(shí)報(bào)文和終點(diǎn)不可達(dá)。

不應(yīng)發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)文的情況:①對(duì)ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文不再發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文②對(duì)第一個(gè)分片的數(shù)據(jù)報(bào)片的所有后續(xù)分片都不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文③對(duì)具有組播地址的數(shù)據(jù)報(bào)都不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文④對(duì)特殊地址(127.0.0.0,0.0.0.0)的數(shù)據(jù)報(bào)不發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告報(bào)文。

NAT 整個(gè)專用網(wǎng)使用少量的全球IP地址，NAT路由器，NAT轉(zhuǎn)換表({全球IP地址:port}:{私有IP地址:port})，普通路由器轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)不改變?cè)?目IP，而NAT路由器在轉(zhuǎn)發(fā)IP數(shù)據(jù)報(bào)時(shí)，要更改IP地址，普通路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，NAT路由器需要查看傳輸層的端口號(hào)。

NAT表項(xiàng)由管理員添加。

IP多播(組播),僅應(yīng)用于UDP(TCP不能用,why?),為什么組播？組播分為硬件組播(局域網(wǎng)內(nèi))以及因特網(wǎng)范圍內(nèi)組播，對(duì)組播數(shù)據(jù)報(bào)不產(chǎn)生ICMP差錯(cuò)報(bào)文。硬件組播MAC地址范圍為

01-00-5E-00-00-00~01-00-5E-7F-FF-FF(后23位是組播IP地址后23位)，組播IP地址與以太網(wǎng)IP地址不是一一映射的(32:1)，因此收到組播數(shù)據(jù)報(bào)的主機(jī)，還要在IP層利用軟件進(jìn)行過濾。

IP組播地址，D類地址，并非所有D類地址都可以..

以太網(wǎng)廣播FF-FF-FF-FF-FF-FF，組播01-00-5E-....。

IGMP協(xié)議是讓連接在本地局域網(wǎng)上的組播路由器知道本局域網(wǎng)上是否有主機(jī)加入或退出了某個(gè)組播組。

組播路由選擇協(xié)議找出以源主機(jī)為根節(jié)點(diǎn)的組播轉(zhuǎn)發(fā)樹。三種(LinkState,DV,協(xié)議無關(guān))。

對(duì)不同的多播組有不同的多播轉(zhuǎn)發(fā)樹，同一個(gè)，不同的源點(diǎn)也會(huì)有不同的轉(zhuǎn)發(fā)樹。

移動(dòng)IP，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，歸屬代理(本地代理【主地址，輔地址】)，外埠代理(外部代理)。通信過程。注冊(cè)/注銷轉(zhuǎn)交地址,隧道。

路由器 vs. 網(wǎng)橋/交換機(jī) vs. 集線器/中繼器

在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中轉(zhuǎn)遞數(shù)據(jù)無需路由器的參數(shù)，而跨網(wǎng)絡(luò)通信必須通過路由器進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

路由表(軟件實(shí)現(xiàn))[目的IP:子網(wǎng)掩碼:下一跳:接口]?-> 轉(zhuǎn)發(fā)表(可軟可硬)[目的IP：下一跳]

IPv6雙協(xié)議棧，隧道

IP地址靠軟件來維持而硬件地址。虛擬地址。

主機(jī)收到廣播/多播幀: NIC網(wǎng)卡篩選多播，接受每一個(gè)廣播。CPU篩選廣播。

IP協(xié)議規(guī)定，所有主機(jī)和路由器必須能夠處理的IP數(shù)據(jù)報(bào)不得小于576字節(jié)，也就是說，只要IP數(shù)據(jù)報(bào)不超過576字節(jié)，這樣的數(shù)據(jù)報(bào)就肯定不需要分片。(鏈路層MTU也大于之)

IP數(shù)據(jù)報(bào)3個(gè)長度，首部長度4位，單位4B，IP數(shù)據(jù)報(bào)長度16位，單位字節(jié)B，分片偏移，單位8B。故首部最長為15*4B = 60B,IP數(shù)據(jù)報(bào)最長為2^16-1 = 65535B(首+數(shù)據(jù))

路由器利用IP首部校驗(yàn)和檢測(cè)出差錯(cuò)時(shí)，簡單丟棄。不發(fā)送ICMP報(bào)文！因?yàn)閟rcIP！

MTU 不包含MAC幀的首部和尾部字段。因此MTU 即IP數(shù)據(jù)報(bào)的最大長度。

網(wǎng)絡(luò)層向上傳輸層提供的服務(wù)有兩種，面向連接(虛電路)和無連接(數(shù)據(jù)報(bào)服務(wù))。

直接交付，間接交付

路由器連接的多個(gè)局域網(wǎng)中，物理層，鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議可以不同；

靜態(tài)路由(非自適應(yīng)路由)，動(dòng)態(tài)路由(自適應(yīng)路由)

慢收斂是導(dǎo)致發(fā)生路由回路的根本原因。

若IP數(shù)據(jù)報(bào)長度大于MTU而且，DF = 1即不允許分片，則向源主機(jī)發(fā)送ICMP差錯(cuò)報(bào)告。

IP數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過一個(gè)路由器，源IP和目的IP不改變，源MAC目的MAC改變。

默認(rèn)路由 ?0.0.0.0/0

OSPF 通過Hello分組來維持與其鄰居的連接。當(dāng)鏈路狀態(tài)改變的時(shí)候，廣播LSU分組。

OSPF將一個(gè)AS劃分為若干區(qū)域，用戶規(guī)模更大的網(wǎng)絡(luò)。劃分區(qū)域的好處就是把洪泛法交換鏈路狀態(tài)信息的范圍局限在每一個(gè)區(qū)域而不是整個(gè)AS。每一個(gè)區(qū)域內(nèi)部的路由器只知道本區(qū)域的完整拓?fù)洹Ｖ鞲蓞^(qū)域。區(qū)域內(nèi)部路由器，區(qū)域邊界路由器，主干路由器，自治系統(tǒng)邊界路由器。

路由器路由選擇部分:路由選擇處理機(jī)，路由選擇協(xié)議，路由表

路由器轉(zhuǎn)發(fā)部分: 交換結(jié)構(gòu)，輸入端口，輸出端口。

路由器轉(zhuǎn)發(fā)速度最慢。

廣域網(wǎng)不需要分片，因?yàn)閺V域網(wǎng)能夠通過的最大分組長度是該廣域網(wǎng)內(nèi)中所有節(jié)點(diǎn)都事先知道的。

使用幾次ARP解析？

如果一個(gè)路由器要同時(shí)連接再一個(gè)以太網(wǎng)和一個(gè)ATM網(wǎng)絡(luò)上，需要添加兩個(gè)硬件，一個(gè)是以太網(wǎng)適配器，一個(gè)是ATM適配器。

IPv6 變化，零壓縮，雙協(xié)議棧，隧道

運(yùn)輸層

UDP 數(shù)據(jù)報(bào)（User Datagram Protocol） TCP : 報(bào)文段 (Transmission Control Protocol)

16位端口號(hào) 65536個(gè)端口 (熟知端口號(hào)0-1023,登記端口號(hào)，短暫端口號(hào))

兩臺(tái)計(jì)算機(jī)中的進(jìn)程要通信，不僅要知道對(duì)方的IP地址，還要知道對(duì)方的端口號(hào)。

IP層只檢驗(yàn)首部，對(duì)數(shù)據(jù)部分不檢驗(yàn)。傳輸層UDP/TCP對(duì)整個(gè)報(bào)文檢驗(yàn)。

UDP首部 : 16位源port , ?16位目的port,， ?????????????????????????長度>=8

??????????16位長度 ， ?16位checksum ??數(shù)據(jù)部分(如果有) ?????????首部長8字節(jié)

?UDP首部 8B,TCP 首部?20B?, IP 首部 20B , 以太網(wǎng)首部14B,4B(尾部FCS) TCP ：20+4N

UDP是面向報(bào)文的，TCP是面向字節(jié)流的 (UDP對(duì)應(yīng)用層報(bào)文直接加上頭部交付IP層，不合并，不拆分。而是保留這些報(bào)文的邊界。IP層可能會(huì)對(duì)其分片，影響效率)

UDP 支持一對(duì)一，一對(duì)多，多對(duì)一和多對(duì)多的交互通信，無擁塞控制。UDP可多播

TCP會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度以及接收方接受窗口決定發(fā)送多長字節(jié)。

接受方收到有差錯(cuò)的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)應(yīng)如何處理，簡單的丟棄! ?同IP

如果應(yīng)用程序愿意使用UDP完成可靠傳輸，這可能嗎??可能，由應(yīng)用層來實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。

TCP必須先建立連接再傳送數(shù)據(jù)，TCP只能是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的(一對(duì)一)，全雙工(同時(shí)收發(fā))

TCP建立的連接是虛連接，不是一條真正的物理鏈路。

兩個(gè)進(jìn)程之間建立了TCP連接，實(shí)際上套接字之間的TCP連接，TCP連接的端點(diǎn)是套接字(IP : port)

?IP , UDP 盡最大努力交付。

TCP連接建立 ①.SYN =1 ,ACK = 0,SEQ = x;②.SYN = 1,ACK = 1,SEQ = y,ack = x+1;③.SYN = 0,SEQ = x+1,ack = y+1; ??（ACK (有效),ack(序號(hào))，連接過程中ACK = 1）

TCP 連接釋放 ①FIN = 1,SEQ = u ②SEQ = v,ack = u+1 ③FIN = 1,SEQ = w，ack = u+1④SEQ = u+1,ack = w +1

SYN,FIN都消耗1個(gè)序號(hào)。 整個(gè)過程發(fā)兩個(gè)SYN,兩個(gè)FIN報(bào)文，連接確認(rèn)一次SYN,釋放確認(rèn)兩次FIN。ACK不消耗一個(gè)序號(hào)，計(jì)整個(gè)過程中多消耗4個(gè)序號(hào)。(2SYN,2FIN)

URG,ACK,PSH,RST,SYN,FIN,窗口，緊急指針，選項(xiàng)（MSS最大數(shù)據(jù)部分長度）

發(fā)送窗口，接受窗口，擁塞窗口， ssthresh(慢開始閾值)

慢開始與擁塞避免，快重傳與快恢復(fù)

以太網(wǎng)規(guī)定重傳16次認(rèn)為傳輸失敗，但是TCP沒有規(guī)定最大重傳次數(shù)。

鏈路層的HDLC協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層的X.25協(xié)議都要確認(rèn)機(jī)制與窗口機(jī)制。廣泛使用的PPP，IP無。HDLC按幀確認(rèn)，TCP按字節(jié)確認(rèn)。

TCP有重傳計(jì)時(shí)器，持續(xù)計(jì)時(shí)器，保活計(jì)時(shí)器，時(shí)間等待計(jì)時(shí)器(2MSL連接釋放最后)(why?)

TCP需要計(jì)算RTT,而UDP不需要計(jì)算RTT。

假定在一互聯(lián)網(wǎng)中，所有鏈路的傳輸都不會(huì)差錯(cuò)，此時(shí)TCP的可靠交付是多余的？錯(cuò)誤!

?TCP報(bào)文段總長度 ≤ Min[(對(duì)方給的MSS+TCP首部) ， 65515B] ?(假定IP使用20B首部)

IP數(shù)據(jù)報(bào)總長度小于65535B，若IP使用20B首部，則TCP報(bào)文段不能超過65515字節(jié)。

?RTTs = (1 - α ) *舊RTTs + ?α*新RTT樣本 α常取1/8

網(wǎng)絡(luò)層使用數(shù)據(jù)報(bào)(不可靠)或虛電路(可靠 主機(jī)與主機(jī)之間)，傳輸層仍然可能出錯(cuò)，為了保證可靠通信不論網(wǎng)絡(luò)層提供多么可靠的服務(wù)，運(yùn)輸層仍然必須由可靠交付的協(xié)議。

分偽首部既不向下傳送也不向下遞交，而僅僅是為了計(jì)算運(yùn)輸層校驗(yàn)和。

停等協(xié)議中，不使用編號(hào)不行，需使用0，1兩個(gè)編號(hào)，收到重復(fù)的報(bào)文段不予理睬也不可行(一直超時(shí)重傳)。收到重復(fù)ACK可以不予理睬，傳輸層不能使用停等協(xié)議(只用0-1編號(hào))

n位用于分組編號(hào)，GBN : ?1 ≤ Wt≤ 2^n -1??SR：Wt + Wr ≤ 2^n ;Wtmax = Wrmax = 2^n-1

?在TCP如果有一個(gè)ACK丟失了，那么一定會(huì)使對(duì)應(yīng)的報(bào)文段重傳。錯(cuò)誤! (收到更大ACK)

如果接收方UDP發(fā)現(xiàn)收到的報(bào)文中目的端口號(hào)不正確(即不存在對(duì)應(yīng)端口號(hào)的進(jìn)程)，就丟棄該報(bào)文，并由ICMP發(fā)送端口不可達(dá)差錯(cuò)報(bào)文給發(fā)送方。

TCP校驗(yàn)和是必須的，UDP校驗(yàn)和是可選的(全為0)。UDP校驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果為1，說明無誤。按照二進(jìn)制反碼運(yùn)算求和再取反。

端到端，port-port傳輸層

服務(wù)器端的資源是在第二次握手完成時(shí)分配的，而客戶端是在第三次握手時(shí)分配的，使得服務(wù)器容易受到SYN洪泛攻擊。

一個(gè)套接字只能與遠(yuǎn)程的一個(gè)套接字相連。

同一個(gè)端口號(hào)既可以TCP,也TCP。

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鏈路層

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物理層

奈氏準(zhǔn)則 理想無噪聲信道 極限數(shù)據(jù)傳輸速率2Wlog2(V) bit/s W,V含義？

信噪比 S/N 10log10(S/N)

香濃定理: Wlog2(1 + S/N)

什么是編碼，調(diào)制？

曼徹斯特編碼(按起始)，差分曼徹斯特編碼(起始跳變?yōu)?，不跳變?yōu)?)

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)-> 數(shù)字信號(hào) (非歸零，曼徹斯特，差分..)

數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)-> 模擬數(shù)據(jù) (ASK,FSK,PSK,QAM[A+P],Wlog2(m*n))

模擬數(shù)據(jù)-> 數(shù)字信號(hào) ?PCM(抽樣，量化，編碼)

模擬數(shù)據(jù)-> 模擬信號(hào)

分組交換，報(bào)文交換，電路交換。

電路交換時(shí)延較小，在出錯(cuò)率很高的信道上，選擇數(shù)據(jù)報(bào)方式更合適。

將基帶信號(hào)直接傳送到數(shù)字信道上的傳輸方式是基帶傳輸。將基帶信號(hào)經(jīng)過調(diào)制之后傳送到模擬信道上的方式是頻帶傳輸。寬帶傳輸？

多模光纖:近距離傳輸，發(fā)光二極管；單模光纖:遠(yuǎn)距離傳輸。激光二極管。

微波直線傳輸。

PDU,SDU,PCI; n-PCI + n-SDU = n-PDU = n-1-SDU

會(huì)話層5，表示層6

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組成原理

概論

基準(zhǔn)測(cè)試程序執(zhí)行的越快，不能說明機(jī)器的性能越好。

高級(jí)語言程序，匯編程序都不能再機(jī)器上直接執(zhí)行，只有機(jī)器語言可以。

馮諾依曼機(jī): 存儲(chǔ)程序(stored program) (ENIAC不是)

高級(jí)語言虛擬機(jī)級(jí)->匯編語言虛擬機(jī)級(jí)->OS虛擬機(jī)級(jí)->機(jī)器語言機(jī)器級(jí)

同一個(gè)功能既可以用硬件實(shí)現(xiàn)也可以用軟件實(shí)現(xiàn)。

總響應(yīng)時(shí)間(感覺到的時(shí)間) = ?CPU 時(shí)間 + 其他時(shí)間；

CPU時(shí)間 = 用戶CPU時(shí)間?+ 操作系統(tǒng)CPU時(shí)間；其他時(shí)間：IO/執(zhí)行其他操作時(shí)間 ；

性能 = 1/執(zhí)行時(shí)間 ?? 性能/速度 ，時(shí)間

相聯(lián)存儲(chǔ)器既可以按地址又可以按內(nèi)容尋址。

對(duì)用戶透明的寄存器IR,MAR,MDR不透明可見的PC，FLAGS，通用寄存器

數(shù)據(jù)的機(jī)器級(jí)表示

1.C語言強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換 ： 有符號(hào)數(shù)->無符號(hào)數(shù)

2.浮點(diǎn)數(shù)除數(shù)為0，結(jié)果是無窮大+-∞，不是溢出異常

ASCII 0-9(30-39H)，A ( 65D) , a( 97D )

3.字，字長;字長(數(shù)據(jù)通路的寬度) 字(處理信息的單位，用來度量數(shù)據(jù)類型寬度，x86 字16bit)

4.碼距(Hamming Distance海明距離) 奇偶校驗(yàn)碼碼距 = 2，8421碼碼距 = 1

5.海明碼①確定位數(shù) 2^r ≥ m + r + 1，②.放在1，2，4，8....(從1開始編號(hào))(組成原理從右開始，計(jì)網(wǎng)從左開始)③確定校驗(yàn)位0/1 異或?yàn)?④檢錯(cuò)，翻轉(zhuǎn)之。

6. L - 1 = D + C (L: 碼距 D : 檢錯(cuò)位數(shù) C :糾錯(cuò)位數(shù))

7.檢錯(cuò)d位，需要d+1位碼距；糾錯(cuò)d位,需要2d+1位碼距；糾錯(cuò)d1位，同時(shí)檢錯(cuò)d2位，則碼距d1 + d2 + 1（d2≥d1）分

8.若碼距d為奇數(shù)，則可以發(fā)現(xiàn)d-1位錯(cuò)，或者能糾錯(cuò)(d - 1)/2位

若碼距d為偶數(shù)，則可以發(fā)現(xiàn)d-1為錯(cuò)，或者能發(fā)現(xiàn)d/2位并糾d/2-1位

求補(bǔ)碼 正:0 + ...負(fù)數(shù)各位取反末尾加1，；[x]補(bǔ) = [-x]補(bǔ)取反 + 1

求移碼，加bias,一般2^n-1,或者先求補(bǔ)碼，符號(hào)位取反；求移碼真值，減去bias。移碼補(bǔ)碼只是符號(hào)位相反，因?yàn)椴?^n-1（補(bǔ)碼加2^n）

MSB（最高有效位，最高有效字節(jié)）,LSB（最低有效位，最低有效字節(jié)）

數(shù)據(jù)元素起始地址都是低地址

確定一個(gè)數(shù)值元素的值需要①進(jìn)制②定點(diǎn)/浮點(diǎn)③編碼方式

三種補(bǔ)碼判斷溢出的方式(進(jìn)位次進(jìn)位，結(jié)果符號(hào)，變形補(bǔ)碼)

浮點(diǎn)數(shù)的指數(shù)只用移碼，可以簡化對(duì)階，即比較階大小的過程。

IEEE754 零的表示，正0 ：00000000H負(fù)0 ：80000000H?當(dāng)

10^3,6,9?時(shí)鐘頻率：GHz,MHz ,帶寬Gb/s,Mb/s,數(shù)據(jù)傳輸率，

2^10,20,30 內(nèi)存容量:GB,MB,KB

補(bǔ)碼/移碼0的表示唯一，原碼/反碼表示不唯一，浮點(diǎn)數(shù)有+0，-0

n位2進(jìn)制數(shù)補(bǔ)碼，其模式2^n ,[x]補(bǔ) = x0 . x1x2x..n的模是2。

相同位數(shù)的補(bǔ)碼，移碼具有相同的表數(shù)范圍。

CRC加零個(gè)數(shù)為G(x)次數(shù)。CRC碼 = 數(shù)據(jù) + 校驗(yàn)碼（G(x)次數(shù)）

IEEE 754 float 32bit = 1+8+23 bias127;double64bit = 1+11+52 bias 1023;

浮點(diǎn)數(shù)表示與轉(zhuǎn)換

規(guī)格化尾數(shù)。原碼：尾數(shù)最高位是1；補(bǔ)碼：符號(hào)位，和尾數(shù)最高位異號(hào)。

浮點(diǎn)數(shù)精度取決于尾數(shù)位數(shù)，表示范圍取決于階碼位數(shù)。

運(yùn)算

浮點(diǎn)數(shù)沒有移位，拓展。

MIPS運(yùn)算指令區(qū)分有符號(hào)，無符號(hào)。無符號(hào)不檢測(cè)是否溢出。

X86不區(qū)分，解釋不一樣。

& | ~ ^

浮點(diǎn)數(shù)加減法 ①對(duì)階(小向大)②尾數(shù)加減(原碼)③規(guī)格化(左歸右歸)④舍入(就近偶數(shù)，舍入位)⑤溢出判斷（上溢：階碼全1，下溢：階碼全0）【尾數(shù)為0則結(jié)果為0】

移位溢出判斷：①邏輯移位：針對(duì)于無符號(hào)數(shù)，右移不考慮溢出，左移時(shí)移出位為1則移出。②算術(shù)移位：針對(duì)有符號(hào)數(shù)，右移不考慮，左移時(shí)移位前后符號(hào)改變則溢出。

補(bǔ)碼加減法溢出判斷：①進(jìn)位次進(jìn)位，②結(jié)果符號(hào)③，變形補(bǔ)碼

原碼加減法：符號(hào)位，數(shù)值位 分開運(yùn)算。

浮點(diǎn)數(shù)：大數(shù)吃小數(shù)

?

移碼加減法：移碼的和，差等于和，差的補(bǔ)碼。通過移碼計(jì)算和差的補(bǔ)碼，最后將符號(hào)位取反。

①②③④⑤

①②③④⑤

?

存儲(chǔ)器

(存儲(chǔ)元件，記憶單元,Bit) 0/1 --> 存儲(chǔ)單元(8位，16位，32位..) --> 存儲(chǔ)體

DRAM 地址復(fù)用(容量太大)；分時(shí)傳送地址，靠行列地址RAS,CAS選通信號(hào)來區(qū)分地址引腳線上傳送的是行地址還是列地址。N -> 2√N(yùn)

主存Memory 包括RAM,ROM.并不是只用DRAM

半導(dǎo)體存儲(chǔ)器都采用隨機(jī)存取方式進(jìn)行讀寫。錯(cuò)誤! 如相聯(lián)存儲(chǔ)器

多模塊存儲(chǔ)器之所以能快速訪問，是因?yàn)楦髂K有獨(dú)立的讀寫電路。

虛擬內(nèi)存大小由地址空間決定。邏輯地址的位數(shù)。與磁盤/內(nèi)存容量沒有直接的關(guān)系。

Cache不能增加存儲(chǔ)容量。因?yàn)榇娣诺氖欠旁谥鞔胬锩娴男畔⒏北尽?/li>

TLB miss【頁表中找，找到修改TLB，訪存；不在頁表轉(zhuǎn)Page Fault】,Page Fault【調(diào)頁，修改TLB,頁表，重新執(zhí)行當(dāng)前指令】,Cache miss【讀miss : 調(diào)進(jìn)來 寫miss :分配/不分配】分別做哪些動(dòng)作？

分段比分頁更利于存儲(chǔ)保護(hù)。

每次執(zhí)行存儲(chǔ)器訪問，都要進(jìn)行邏輯地址到物理地址之間的轉(zhuǎn)換嗎？

邏輯地址到物理地址之間的轉(zhuǎn)換是由硬件還是由軟件實(shí)現(xiàn)的？

???????????

層次? ? ? ? ? ? ? ? ?層次	映射	置換	寫回	缺失	處理方
Cache-? ?Cache-Memory	全/組/直接	LRU,FIFO,OPT,..	WB,全寫	讀miss:調(diào)進(jìn)來 ;寫miss :分配/不分配	硬件
TLB-Pa??TLB-Page Table	全/組相聯(lián)	隨機(jī)置換	????/	查頁表,找到修改TLB,訪存;否則轉(zhuǎn)Page Fault	軟/硬件
Memor? ?Memory(VM)-Disk	全相聯(lián)	LRU,FIFO,OPT,..	WB	調(diào)頁，修改TLB/頁表,重新執(zhí)行缺頁指令	軟件

?

虛擬存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)用程序員透明，對(duì)系統(tǒng)程序員不透明。

計(jì)算Cache容量 Tag valid modified,cache block

4路組相連LRU為2位，2路組相連LRU為1位。

全相連依次裝入，Cache地址？

?

?

?

?

指令系統(tǒng)

累加型指令的一個(gè)源操作數(shù)和目的操作數(shù)總是在累加器中。

堆棧型:操作數(shù)和結(jié)果都在棧頂，都是零地址一地址指令，對(duì)指令序列的順序要求嚴(yán)格。對(duì)于雙目運(yùn)算，采用軟堆棧(主存)需訪存4次(取指,取兩操作數(shù),寫結(jié)果)，硬堆棧(寄存器)訪存1次。(取指)

相對(duì)尋址用于公共子程序的浮動(dòng)，轉(zhuǎn)移

操作數(shù)可能位于寄存器，主存，堆棧，IO端口，立即數(shù)。

偏移尋址有3種 ： 基址尋址，變址尋址，相對(duì)尋址。

寄存器直接尋址:操作數(shù)在寄存器中，OP = R[r1]，使用寄存器編號(hào)EA = r1；寄存機(jī)間接尋址：操作數(shù)在內(nèi)存中，OP = M[R[r1]]地址為寄存器內(nèi)容EA = R[r1]。

?基址尋址：形式地址(給出的地址值)為偏移 + 基址寄存器內(nèi)容。EA = (B)+ A；變址尋址: 形式地址為數(shù)組的首地址(給出的地址為首地址)。+變址寄存器內(nèi)容。EA = A + (Reigister) 如 ?mov al , [SI + 1000H]

定長操作碼，拓展操作碼【不允許短碼是長碼的前綴】

隱含尋址，立即尋址，直接尋址，寄存機(jī)直接尋址，寄存器間接尋址，偏移尋址(基,變,相)

一次間接尋址，2次間接尋址.. ??各個(gè)尋址方式的訪存次數(shù)

變址間址結(jié)合使用;先變址再間址: EA = ( (I)+A )?[先變];先間址再變址 EA = (I) + (A) [后變址]

?

總線

IO

中斷

CPU

流水線

?

線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

樹

圖

查找

1.二叉排序樹：查找，插入，刪除(葉子，非葉子)

2.AVL樹：插入(LL,RR,LR,RL，根節(jié)點(diǎn)選擇?第一個(gè)不平衡的點(diǎn))，刪除(自底向上改變bf,調(diào)整，可能調(diào)整多次)

3.B樹插入與刪除，B+ vs. B

4.BST 最壞O(n) ,AVL最壞 O(log2N)

5.除留余數(shù)法，p一般選擇≤表長的最大素?cái)?shù)。

6.線性探測(cè)法容易產(chǎn)生堆積問題，平方探測(cè)法可以減少發(fā)生堆積問題，缺點(diǎn)是不能探查到Hash表上的所有單元，但是至少能探查到一半的單元。

排序

?

?

?

?

?

?

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的计算机考研408总结: details of OS, CN...的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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