系统编程

一，计算机的基本组成原理：

冯诺伊曼体系：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备

其中控制器和运算器组成CPU，存储器即内存，输入输出设备即I/O设备。CPU通过总线来控制内存和I/O设备

运算器：对数据进行常规计算。

控制器：控制计算机各部分进行协调的工作

存储器：存储数据和程序

输入设备：把人类的资料转换成二进制存储起来

输出设备：把二进制转换成人类能识别的进行呈现

系统总线：数据总线，地址总线和控制总线（片内总线和通信总线）

数据总线w输数据

地址总线：给数据总线上的源数据或者目的数据指出地址

控制总线：各部分在无时无刻共享上面两个总线，控制总线控制什么时候由谁使用

进程：执行中的程序（只要把程序从磁盘上加载到内存上，系统就会把它当一个进程）

进程分两部分：

1.PCB--》进程控制块：记录进程属性信息 

2.4G的虚拟地址空间映射到物理内存上的数据

系统管理所有的进程的PCB是通过双向循环列表

进程状态

阻塞：等待事件发生

执行：此处的执行单指CPU正在执行进程中的指令

时间片轮转法：就算进程差一步退出，只要时间片完了，直接进入就绪状态。

并行依赖于硬件，取决于CPU是几核处理器

内存管理方案：分区，分页（大小相等和大小不等)，分段

 

加载过程：操作系统将用户空间的内存划分为大小相等的区块标号，磁盘上的文件也被分为大小相等的标号，操作系统为每个进程维护一个页表，按页管理，这个页表就记录了程序加载到内存时页号对应的物理帧号。其中LINUX中，ELF格式的可执行文件中Program Headers记录了哪些数据需要被加载到一块的。

实地址模式：没有操作系统，都是硬件集成的固定的寻址方式。（计算机在加电使用时，操作系统还没有加载，没有内存管理的时候）

CPU里的寄存器（16位）：DS CS SS（物理内存上程序段的起始位置）  IP（偏移值）

地址总线 20位

为了保护地址：规定每个段大小都必须是16的倍数，所以段大小的取值范围为16~2^16=64K

映射方式：DS（数据段）<<4  +IP===>物理地址（通过恶意修改，加出数据段，会加到别的段）

内存最大范围 1M

保护地址模式：

GDTR-->全局段描述符表寄存器

LDTR-->局部段描述符表寄存器

指向段描述符表的起始地址（内存的地址）

表在内存相当于数组，内存被分为每个8字节

DS CS SS寄存器都是16位，前13位即段选择子（全局段描述符表的中的下标，即数组的下标），其后两位为权限（内核00/用户11），最后一位为GDTR/LDTR

保护地址模式扩充了一个寄存器IPE（32位）：记录在段中的偏移值

保护模式下分段的地址映射：

GDTR[DS>>3](右边三位去掉，右边三位不是选择子）.BaseAddr（段起始地址） +IPE(IPE的值只能取决于段的大小）

映射得到的为线性地址【CRO寄存器的PG位记录了是否开启分页机制】

--》未开启分页--》物理地址

--》启用分页机制后--》虚拟地址（32位数组），32位数组分为10，10，12、

CR3寄存器保存页目录的起始地址--》页目录--》{12位控制位（P位页面在物理内存上还是交通平行上，M位是否是脏页即被修改的）--》20位页号（32位系统能够真实映射到的物理内存位4G--》分页每个为4K，故有2^20个页，故页号位20）}

--》页表--》12位控制位--》20位页号（物理内存）

--》12为页里面的偏移值--》2^12=4K--》进程数据

分页的优缺点：

1.分页安全，访问速度快

2.需要多分两个页，页目录和页表，其中只有一点有用，得维护整个页，但是进程数据不止一个页，故这点浪费还是负担得起的。

 

 

 

 

 

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