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深入理解计算系统 5-10章复习笔记_某系统存储器2mb,每字块8个字

作者：小蓝xlanll | 2024-05-19 21:12:05

踩

某系统存储器2mb,每字块8个字

第五章

知识点

加法与乘法忽略了xp=yp相等可能导致的结果不同

fn内部可能实现return counter++导致一次性乘法和多次累加结果不同

如把a[i]依次存到a[i+1]，存储与写入之间存在关系，写/读相关，导致cpe降低

习题

练习题5.3

i=1；i<=n与 i=0；i<n操作一直执行n次

i=89;i>=10操作一共执行89-10+1次

答案：

min:1,max:91,incr90:,square:90

max:1,min91:,incr90:,square:90

min:1,max:1,incr:90,square:90

消除程序循环的低效率：内部有数值不变，每次都要运行的计算移到循环外部

使用...编译的效果：-O2>-O1>

cpe越小说明代码运行情况越好

习题5.10

A：

0123456与

123456

B：0123456与

000000

因为a【i】被赋值给了a[i+1],a【i+1】赋值给a【i+2】，而a[0】=0

C：第二种每次依赖于前一次的迭代结果，在连续的迭代之间有写/读相关，故性能有差异

D：与A的性能相同，因为没有每次依赖于前一次的迭代结果，存储与后续加载不相关

课堂测试？？？？？？

第五章课后习题？？？？？

第六章

知识点

按照行的顺序执行，空间局部性好，时间局部性差；按照列则空间局部性差

循环的每个变量，空间局部性与时间局部性一好一差

步长（i++与i+=2）增加，空间局部性变差

为了弥补CPU和内存之间的性能差异，以便于能够真实变得把CPU的性能提升利用起来，而不是让它在那里空转，我们在现代CPU中引入了高速缓存。（ cpu性能>>内存性能）

某系统的存储器为2MB，每字块为8个字，每字 32位，若cache为16KB，采用字节编址方式。分别画出采用直接映射、16路组相联映射、全相联映射的主存地址的格式（主存地址字段中各段的位数）。

以下单位最好全部用位（B）表示

KB=2的10次方B，MB=2的20次方B

主存容量（存储器）取log2得m是主存地址长度，块大小是b（如果是按字节编指，就b大小取到字节），cache容量=c=s*b*e,16路组相联得到e=16，全相联映射没有组索引s

注意第一问完全忽视了32位这个条件

组相联高速缓存，从0地址开始的b位是块偏移，接着是s位的组索引，其余t位全是标记位

？？？？？？？

直接映射高速缓存模拟，即E=1，先组选择，块偏移量b转化为10进制，提取组索引，注意组从0组开始

接着行匹配，检查地址中的标记位t与缓存行中的标记位是否匹配，如果匹配，将进行下一步字选择。如果不匹配，则表示未命中。在未命中时，高速缓存必须从内存中重新取数据块，在行中覆盖此块。

最后是字选择，当标记位匹配时，表示命中，接着检查地址中的块偏移为2字节，即要从缓存行数据块的第5位开始取值，并返回给CPU。

高速缓存习题讲解

块大小为2字节，所以从内存中取数据总是以偶数倍开始的，所以会看到M[8-9],而不是M[7-8]。

???????

两路相联高速缓存:1. 组选择2.行匹配：必须每次检查多个行的标记位和有效位3.字选择

习题

习题6.7

三维数组理解为：数组里面套数组

234:2个大数组，三行四列

习题6-8？？？？

按照每行的每个元素顺序，步长是1

按照每列的每个元素顺序，步长不为1，空间性局部性差

练习题6-9（记公式）

习题6-10~11？？？

习题6-12

组相联高速缓存，从0地址开始的b位是块偏移，接着的s位是组索引，其他全是标记位

习题6-13~20重点

0x0E34化为二进制，从后往前填

下面CO/CI/CT就填他们对应位里面的值，不足四位补零

如何查看是否高速缓存命中和返回的高速缓存字节：

把地址填进去，得到ct/ci/co的16进制，根据ci去找第几组（从0组开始）

然后看标记位是否等于ct并且有效位为1，如果同时满足就命中，否则不命中，没有返回值

命中后，根据偏移量（相当于下标，从0开始）去找这一组里对应的值

第六章课后习题？？？？

第七章

知识点

链接可以执行于编译（编译为机器代码）/加载（加载到内存并执行）/运行时，现代社会由链接器自动执行

目标文件有三种形式：可重定位目标文件+可执行目标文件+共享目标文件

编译器和汇编器生成可重定位目标文件+共享目标文件

链接器生成可执行目标文件主要完成两个任务：符号解析+重定位

每个系统存放目标文件的格式不同，最初的Unix是a.out格式，Windows是PE格式，现代的X86-64Linux和Unix使用ELF文件，Mac是Mach-O格式

在可重定位目标文件的符号表里，函数和已经初始化的全局变量是强符号，未初始化的全局变量弱符号

局部符号没有强弱符号的概念

静态库函数更新后需对程序重新编译和链接，而共享库函数更新后程序无需重新编译和链接

静态库函数代码包含在可执行目标文件中，而共享库函数代码不包含在可执行目标文件中

静态链接情况下静态库函数在加载时被链接，动态链接情况下共享库函数可在加载或运行时被链接

staic的全局变量/函数是模块私有；无static的全局变量/函数是共有，可以被其他模块访问

可重定位目标文件中，.data存放已初始化的全局和static c变量，.bss存放未初始化的全局和static c变量，局部c变量在栈中，不在data和bss中，rodata是只读数据，text是已编译程序的机器代码

symtab是一个符号表，存放在程序中定义和引用的函数和全局变量的信息，但是不包含局部变量

初始化了（且非0）的全局变量和static变量在data节里

没有初始化的全局变量在COMMON节里

未初始化的staic和初始化为0的全局/static变量

有函数定义的函数在变成.o文件后，函数类型的符号类型已经编译好

习题

习题7-1

习题7.2？？

习题7.4？？？

(2条消息) 计算机系统基础链接器的重定位_jiyong_的博客-CSDN博客

在这里插入图片描述

1.重定位PC相对引用
首先判断寻址方式
R_X86_64_PC32是重定位PC相对引用，使用PC对应重定位算法。
读代码，将对应的数据附上值。

反汇编代码中（第7行）

r.offset = 0xf
r.symbol = sum
r.type = R_X86_64_PC32
r.addend = -4（注意符号）

refaddr：引用的运行时地址（需要算）
ADDR(s)：符号地址（题目给出）
r.offset：偏移量（重定位入口）
*refptr：更新该引用，运行时指向sum程序（需要算）
ADDR(r.symbol)：机器分配的（题目给出）
r.addend：在反汇编代码里可读出
带入计算公式
假设链接器已经确定：
ADDR(s) = 0x4004d0
ADDR(r.symbol) = ADDR(sum) = 0x4004e8
则有
引用地址：refaddr = ADDR(s) + r.offset = 0x4004d0 + 0xf = 0x4004df
引用的值：*refptr = (unsigned)(ADDR(r.symbol) + r.addend - refaddr)
= (unsigned)(0x4004e8 + (-4) - 0x4004df)
= (unsigned)(0x5)

(unsigned)针对(ADDR(r.symbol) addend符号不变，注意可能为负号

2.重定位绝对引用

首先判断寻址方式
看反汇编代码的5和7行，R_X86_64_32

算法代码中（第11～13行）：

*refptr：更新该引用，运行时指向array程序（需要算）
ADDR(r.symbol)：机器分配的（题目给出）
r.addend：在反汇编代码里可读出

反汇编代码中（第5行）

r.offset = 0xa
r.symbol = array
r.type = R_X86_64_32
r.addend = 0

反汇编行内，第一个是偏移值offset，最后一个是addend，如果函数名，也就是symbol后没有，默认为0

ADDR(r.symbol) = ADDR(array) = 0x601018
则有
*refptr = (unsigned)(ADDR(r.symbol) ）+ r.addend
= (unsigned)(0x601018 + 0)
= (unsigned)(0x601018)

习题7.5

第七章课后习题

六七章的对分易习题？？？？

第八章

知识点

异常分为四类：中断、陷阱、故障和终止

中断是异步发生的，陷阱、故障、终止是同时发生的

进程使一个执行中程序的示例，系统中每个程序都运行在某个进程的上下文中

上下文（context）是由程序正确运行所需要的状态组成，包括：内存中的程序的代码和数据、栈、通用目的寄存器的内容、程序计数器、环境变量以及打开文件描述符的集合。

fork函数调用一次返回两次，一次返回到父进程，一次返回到新创建的子进程。

父进程和新创建的子进程之间最大的区别就是有不同的pid

父进程与子进程并进行并且互相独立

发送信号的原因：内核检测到一个系统事件，比如除零错误或子进程终止；一个进程调用了 kill 函数，显式地要求内核发送一个信号给目的进程。

每个信号类型都有一个（共四种）预定义的默认行为，分别是：进程终止；进程终止并转储内存；进程停止（挂起）直到被SIGCONT信号重启；进程忽略该信号

signal 函数接受两个参数：信号值和函数指针，可以通过下列哪些方法（ABC）来改变和信号 signum 相关联的行为。 A.如果 handler 是 SIG_IGN，那么忽略类型为 signum 的信号。 B.如果 handler 是 SIG_DFL，那么类型为 signum 的信号行为恢复为默认行为。 C.如果 hanlder 是用户定义的函数的地址，这个函数就被称为信号处理程序