存储器

2019-2020 《深入理解计算机系统》第一章学习总结 学习内容总结 本周学习了 1.深入理解计算机系统的第一章 2.论文从自动化到智能化：软件漏洞挖掘技术进展 3.论文基于神经网络与代码相似性的静态漏洞监测 4.配置linux系统 教材学习中的问题和解决过程 1.我看了“存储器分层结构的主要思想是一个层次上的存储器作为下一层次上的存储器的高速缓存”有一个问题，存不存在这种现象：寄存器直接作为芯片外的L2的高速缓存。我查了资料：高速缓存是位于CPU和主存之间的高层存在存储系统。采用高速缓存的主要目的是提高存储器的平均访问速度，从而使存储器的速度也CPU的速度相匹配。这是一种理解概念，不必纠结在这个问题，理解高速存储的核心就好。 2.我在整个第一讲中的方框图中看到了很多系统总线，存储器总线，I/O总线，其中的箭头都是双向的，但不明白其中是如何进行信息传递的。我查了资料，总线只是一个概述其具体分为三种分别是地址总线，数据总线和控制总线，数据总线是双向的可以传递数据，控制总线用来传送控制信号和时序信号，地址总线是单向的。我理解到传送的信息有可能是代码，程序。我的困惑是数据是以什么形式在数据总线上存在的，电流？ 其他 对于出身电子信息工程专业的我来说，本科阶段对于计算机系统的了解只能算是浅尝辄止，对于C语言代码虽然会写一些简单的问题但因为没接触过算法，也没接触过操作系统等等课程

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。我们通常说的CPU总线，指的是外部总线。 数据总线 数据总线是CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间传送数据信息(各种指令数据信息)的总线，这些信号通过数据总线往返于CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间，因此，数据总线上的信息是双向传输的。 地址总线 地址总线上传送的是CPU向存储器、I/O接口设备发出的地址信息，地址总线上传送的地址信息仅由CPU发出，因此，地址总线上的信息是单向传输的，CPU是通过地址总线来指定存储单元的，它决定了CPU访问内存的寻址能力和范围大小 控制总线 控制总线传送的是各种控制信号，实现对外部器件进行控制，由CPU至存储器、I/O接口设备的控制信号，有I/O接口送向CPU的应答信号、请求信号，因此，控制总线是上的信息是双向传输的。控制信号包括时序信号、状态信号和命令信号(如读写信号

8.1 外存的组织方式 1.外存的组织方式： 连续分配 链接分配（不连续） 索引分配 通常一个系统中仅采用一种方式。 2.连续分配 为每一个文件分配一组相邻的盘块。 逻辑文件中的记录顺序与存储器中文件占用盘块的顺序一致。 优点：顺序访问容易，读写速度快 缺点： ①会产生外存碎片。可紧凑法弥补，但需要额外的空间，和内存紧凑相比更花时间。 ②创建文件时要给出文件大小；存储空间利用率不高，不利于文件的动态增加和修改； 适用于变化不大顺序访问的文件，在流行的UNIX系统中仍保留了连续文件结构。如对换区。 3.链接分配 可以为每一个文件分配一组不相邻的盘块。 设置链接指针，将同属于一个文件的多个离散盘块链接成一个链表，这样形成的文件称为链接文件。会有链接成本。 优点： ①离散分配，消除外部碎片，提高利用率； ②同时适用于文件的动态增长；修改容易。 4.链接两种形式：隐式链接、显式链接 隐式链接 文件空间信息的目录项中没有链接数据； 链接信息隐含记录在盘块数据中； 每个盘块拿出若干字节，记录指向下一盘块号的指针。 问题：只能顺着盘块读取，可靠性低 显式链接 属于一个文件的盘块通过链接成为一体，每个链条的首地址作为文件地址记录在相应文件的FCB的“物理地址”字段中。 记录盘块链接的指针显示地记录为一张链接表 所有已分配的盘块号都记录在其中，称文件分配表（FAT） 为了提高文件系统访问速度

计算机：接收用户输入指令与数据，经由CPU的数学与逻辑单元运算处理后，以产生或存储成有用的信息 硬件：计算机的外部设备，用来支持操作系统的各种功能 软件：是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合 1.运算器 2.控制器 控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码。 3.存储器 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件 4.输入设备 输入设备是给计算机输入信息的设备。 5.输出设备 输出设备是输出计算机处理结果的设备。。 计算机的五个组成单元： 输入单元，输出单元，CPU内部的控制单元，算数逻辑单元与主存储器 CPU(Central Processing Unit)中央处理器，它主要由控制器、运算器等组成，并采用大规模集成电路工艺制成的芯片，又称微处理器芯片。 指令周期：MHz/GHz，Hz：秒分之一，网络常用的单位是Mbps，每秒传输多少Mbit bit：0/1二进制的单位 byte：记录数据的最小单位，1byte=8bits ram -random access memory 随机存储器 rom -read only memory 只读存储器 简单地说，在计算机中，RAM 、ROM都是数据存储器。RAM 是随机存取存储器，它的特点是易挥发性，即掉电失忆。ROM 通常指固化存储器(一次写入，反复读取)，它的特点与RAM 相反。ROM又分一次性固化、光擦除和电擦除重写两种类型。

系统硬件 CPU - 中央处理单元 ALU - 算术逻辑单元 PC - 程序计数器 USB - 通用串行总线 总线 总线，贯穿整个系统的一组电子管道，在各个部件间传递字节流信息。 传送定长的字节块，称为字；字中的字节数，称为字长。 处理器 CPU，中央处理单元，是解释/执行存储在主存中指令的引擎。 PC，程序计数器，在任何时间点上，都指向主存中某条机器语言指令（内含其地址）。 寄存器文件，存储设备，CPU的核心。它是一个小的存储设备，由一些字长大小的寄存器组成，这些寄存器每个都有唯一的名字。 ALU计算新的数据和地址值。 从系统通电开始，直到系统断电，处理器一直重复指向相同的基本任务：从PC指向的存储器处读取指令，解析指令，执行指令指示的简单操作，然后更新PC指向下一条指令。 加载 - 从主存中拷贝一个字节或一个字到寄存器，覆盖寄存器原来的内容。 存储 - 从寄存器拷贝一个字节或一个字到主存的某个位置，覆盖这个位置上的原来的内容。 与(And)、或(Or)、非(Not) 组合电路本质上不存储任何信息。它们只是简单地响应输入信号，输出等于输入的某个函数转换。 大多数时候，寄存器都保持在稳定状态(x), 产生的输出等于它的当前状态。信号沿着寄存器前面的组合逻辑传播，产生了一个新的寄存器输入(y), 但只要时钟是低电位，寄存器的输出就保持不变。当时钟变成高电位的时候

1、每个进程都有自己的虚拟地址空间。32位进程的虚拟地址空间为4GB，64位进程为16EB。正常读/写数据需要把物理存储器分配或映射到相应的地址空间，否则会导致访问违规。 2、空指针赋值分区：0X00000000到0X0000FFFF的进程地址空间，进程中的线程试图读取或写入位于这一分区内的内存地址，就会引发访问违规，用于捕获对空指针的赋值。 3、用户模式分区：进程的大部分数据都保存在这一分区，大小取决于CPU，X86系统中大小为2GB。Windows中，所有.exe和DLL都载入到这一区域。 4、内核模式分区：存储操作系统代码，为所有进程共有。 5、页面是一个内存单元，系统通过它来管理内存，x86和x64系统使用的页面大小为4KB。 6、磁盘上的文件一般被称为页交换文件，其中包含虚拟内存，可供任何进程使用。最好是把物理存储器看成是保存在磁盘（硬盘）上的页交换文件中的数据。 z流程图（p363补） 7、当把一个程序位于硬盘上的文件映像（即一个.exe或DLL文件）用作地址空间区域对应的物理存储器时，便称这个文件映像为文件映射文件。 8、一个块是一些连续的页面，这些页面具有相同的保护属性，并且以相同类型的物理存储器为后备存储器。 9、Windows提供了三种机制来对内存进行操纵： 虚拟内存：适合用来管理大型对象数组或大型结构数组； 内存映射文件：适合用来管理大型数据流（文件）

计算机系统因磁盘、电源、软件等的原因发生故障时，会造成数据库系统信息的丢失。此外，事务也可能因各种原因失败，如破坏了完整性约束或发生了死锁。数据库系统的一个重要组成部分就是恢复机制，它负责检测故障以及将数据库恢复至故障发生前的某一状态。 一旦故障发生，数据库系统的状态可能不再一致，即它不能反映数据库试图保存的现实世界的状态，为保持一致性，要求每个事务都必须是原子的。恢复机制的职责就是要保证原子性和持久性。 一、在基于日志的机制中，所有的更新都计入日志，并存放在稳定存储器中。当事务的最后一个日志记录（即commit日志记录）输出到稳定存储器时，就认为这个事务已提交。 日志记录包括所有更新过的数据项的旧值和新值。当系统崩溃后需要对更新进行重做时，就使用新值，如果需要回滚事务，就使用旧值。 在延迟修改机制中，事务执行时所有write操作要延迟到事务提交时才执行，那时系统在执行延迟写中会用到日志中与该事务有关的信息。在延迟修改机制中，日志记录不需要包含已更新的数据项的旧值。 为了减少搜索日志和重做事务的开销，还可以使用检查点技术。在恢复阶段，只需重演自最后一个已完成的检查点之后的正常操作中所做的所有动作。 恢复机制的高效实现需要尽可能减少向数据库和稳定存储器写出的数目。在事务处理所基于的存储模型中，主存储器中有一个日志缓存区、一个数据库缓存区和一个系统缓存区

来源： https://www.cnblogs.com/CodeWorkerLiMing/p/11755400.html

第1篇 概论 为了紧跟国际上计算机技术的新发展，本书对第1版各章节的内容进行了补充和修改，并增加了例题分析，以加深对各知识点的理解和掌握。本书通过对一台实际计算机的剖析，使读者更深入地理解总线是如何将计算机各大部件互连成整机的。 全书共分为4篇，第1篇(第1、2章)介绍计算机的基本组成、发展及应用;第2篇(第3 5章)介绍系统总线、存储器(包括主存储器、高速缓冲存储器和辅助存储器)和输入输出系统;第3篇(第6 8章)介绍CPU的特性、结构和功能，包括计算机的算术逻辑单元、指令系统、指令流水、RISC技术及中断系统;第4篇(第9、10章)介绍控制单元的功能和设计，包括时序系统以及采用组合逻辑和微程序设计控制单元的设计思想与实现措施。 第1章 计算机系统概论 1.1 计算机系统简介 1.1.1 计算机的软硬件概念 1.1.2 计算机系统的层次结构 1.1.3 计算机组成和计算机体系结构 1.2 计算机的基本组成 1.2.1 冯·诺依曼计算机的特点 1.2.2 计算机的硬件框图 1.2.3 计算机的工作步骤 1.3 计算机硬件的主要技术指标 1.3.1 机器字长 1.3.2 存储容量 1.3.3 运算速度 1.4 本书结构 思考题与习题 第2章 计算机的发展及应用 2.1 计算机的发展史 2.1.1 计算机的产生和发展 2.1.2 微型计算机的出现和发展 2.1.3 软件技术的兴起和发展

转载请注明以下： 本文转自清自以敬的博客： https://blog.csdn.net/qq_45791147 文章目录 一、冯诺依曼计算机 1.1.基本原理 1.2.部件组成 二、计算机部件连接 2.1.主板 2.1.1.主板的“管理员”：芯片组 2.2总线 三、计算机硬件技术指标 一、冯诺依曼计算机 1.1.基本原理 今天的计算机大部分都是从冯诺依曼计算机演变的，其计算机基本工作原理是遵循两点： 1，存储程序：将待运行的程序解析成指令放入存储器（主存、内存），然后被访问运行 2，程序控制：按指令地址访问存储器中指令并取走，然后对其进行译码产生指令所需要的控制信号，实现对计算机的控制，完成指令工作。 1.2.部件组成 依据上述基本原理，而有了如下的基本计算机部件 **存储器：**存放程序和数据 **运算器：**负责完成计算机的所有运算操作，并可暂存运算结果。 **控制器：**控制指挥程序的运行、数据的输入输出，以及处理运算结果 **输入设备：**将面向人类的信息转为面向机器的信息 **输出设备：**将面向机器的信息转为面向人类的信息 对应着如下的结构图： 显然，控制器控制着其余四大部件，而输入输出设备的数据则传至存储器 存储器的数据和运算器交互，完成数据处理，处理完毕后返回到存储器中，再依据指令需求决定是后续的操作，亦或是内存和外存交互，亦或是直接输出。 二、计算机部件连接 2