计算机系统

学期知识图谱： 编译：数据的机器表示，汇编基本指令，程序的机器表示 链接：程序连接，内存布局，栈溢出攻击 启动：创建虚存空间、_start运行 运行：虚存与虚存管理、异常与异常控制流、动态内存分配 退出：进程管理（子进程exit、父进程回收） 其他：信号处理、文件IO、线程与并发 区分不同数据对象的唯一方法是我们读到这些对象的上下文 基本知识 关于硬件 PC（程序计数器）：指向当前执行的指令（执行完后更新为下一条要执行的指令）。在 x86-64 架构下称为 RIP。 寄存器：处理器内部以名字访问的快速存储单元。 整数寄存器可存储地址或整数数据。 条件码寄存器：保存最近执行的算术或逻辑指令的状态信息。 内存：以字节编码的连续存储空间。 指令集 指令集是软硬件的接口，包含：指令集组成；指令集架构（ISA）：实现软硬件解耦。 操作系统 作用：1.防止应用程序被失控的应用滥用。 2.提供简单一致的机制控制低级硬件设备。 其他 Amdahl’s 定律 假设系统运行一个应用程序所需的时间为 $T_{\text{old}}$，其中某部分占比为 $a$，其性能提升比例为 $k$。 优化后的总执行时间为：$T_{\text{new}} = T_{\text{old}} \left[ (1 - a) + \frac{a}{k} \right]$ 加速比为：$S = \frac{T_{\text{old}}}{T_{\text{new}}} = \frac{1}{(1 - a) + \frac{a}{k}}$ 编译流程 .c – 编译 → .s（汇编代码） .s – 汇编 → .o（目标文件） .o – 链接 → 可执行程序 并发与并行 并发：同时具有多个活动的系统。 并行：利用并发来提高系统运行速度。 数据单位与位模式 bit：一个二进制位。 byte：8 位。 word：16 位（1 word = 2 bytes，为早期 x86 十六位系统的遗留）。 位模式：长度为 $n$ 的位序列，可表示 $2^n$ 个数。 C 语言运算符 逻辑运算符（&&, ||）：具有短路效应，返回 0 或 1。 按位运算符（&, |, ^, ~, <<, >>）：返回运算结果的二进制数。 移位运算： 逻辑右移：高位填充 0（适用于无符号数）。 算术右移：高位填充符号位（适用于有符号数，但对于负数可能不向零取整）。 在 Java 中，>> 表示算术右移，>>> 表示逻辑右移。 ...