网站建设站点地图,产品宣传网站开发,潍坊市作风建设年网站,中国网络经纪人一、系统硬件组成 1、控制器#xff08;CPU#xff09;#xff1a;解释和执行内存中的指令 #xff08;1#xff09;、控制器 程序控制器#xff1a;指令指针#xff0c;指向主存中的机器语言指令#xff0c;为一个字大小的存储设备或寄存器。 指令寄存器、指令译码器、…一、系统硬件组成 1、控制器CPU解释和执行内存中的指令 1、控制器 程序控制器指令指针指向主存中的机器语言指令为一个字大小的存储设备或寄存器。 指令寄存器、指令译码器、时序产生器、操作控制器 2、运算器 3、寄存器 4、高速缓存 CPU从寄存器上读取一个字的时间开销比从主存中读取快100倍从磁盘中读取数据比主存中读取大1000万倍。加快处理器的运行速度比加快主存的运行速度更容易和便宜。
2、主存内存 临时存储设备在CPU执行程序时用来存放程序和程序处理的数据。从物理上来说主存时由一组动态随机存储器芯片组成从逻辑上来看存储器是一个线性的字节数组每个字节都有唯一的地址数组索引。
3、I/O设备 输入/输出设备是系统和外部世界的联系通道。如鼠标、键盘、显示器、磁盘等。每个I/O设备通过一个控制器或适配器与I/O总线相连。 控制器I/O设备或主板上的芯片组如USB、磁盘。 适配器主板插槽上的卡如网络适配器、图形适配器。
4、总线 贯穿整个系统的电子管道携带信息字节并负责在各个部件间传递通常被设计成传送定长的字节块即字32位机器上为4个字节64位机器上为8个字节。
二、操作系统管理硬件 操作系统有两个基本功能防止硬件被失控的应用程序滥用想应用程序提供简单一致的机制来控制复杂而又大不相同的低级硬件设备。操作系统通过基本的抽象概念进程、虚拟内存和文件来实现这两个功能。 1、进程 进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象。 并发运行一个进程的指令和另一个进程的指令是交错执行的。 并行运行多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。
一个CPU看上去是在并发地执行多个进程这是通过处理器在进程间切换来实现的操作系统实现这种交错执行的机制称为上下文切换。
上下文切换当前进程通过系统调用将控制权传递给操作系统操作系统保存当前进程的上下文恢复新进程的上下文如果进程不存在创建新的进程及其上下文然后将控制权传递给新进程。
从一个进程到另一个进程的转换是由操作系统内核kernel管理的。内核是操作系统代码常驻主存的部分。当应用程序需要操作系统的某些操作时比如读写文件它就执行一条特殊的系统调用system call指令将控制权传递给内核。然后内核执行被请求的操作并返回应用程序。注意内核不是一个独立的进程。相反它是系统管理全部进程所用代码和数据结构的集合。 线程 一个进程实际上可以由多个称为线程的执行单元组成每个线程都运行在进程的上下文中并共享同样的代码和全局数据。因为多线程之间比多进程之间更容易共享数据也因为线程一般来说都比进程更高效。当有多处理器可用的时候多线程也是一种使得程序可以运行得更快的方法。
2、虚拟内存 抽象概念为每个进程提供一个假象即每个进程都在独占地使用主存每个进程看到的内存是一致的称为虚拟地址空间。
内核虚拟内存为内核保留。
栈用户虚拟地址空间顶部编译器用栈来实现函数调用。用户栈在程序执行期间可以动态地拓展和收缩函数调用时增长返回时收缩。
共享库存放像C标准库和数学库这样的共享库的代码和数据的区域。
堆调用malloc和free时在运行时动态拓展和收缩。
读写数据全局/静态变量存储区数据段和bss段未初始化和初始化为0。
只读的代码和数据代码段和字面常量区。
3、文件 文件就是字节序列。每个I/O设备都可以看作文件系统中的所有输入输出都是通过使用一小组系统函数调用读写文件来实现的。
三、程序运行过程
指令二进制操作码操作数地址 1、加载程序将代码和数据从磁盘复制到主存。 2、取指令从内存区指令复制到指令寄存器。 3、译码指令译码器分析指令的操作码字段生成完成操作的控制信号。 4、执行指令从主存或缓存中取数据到寄存器中进行运算将结果保存到寄存器或者主存中。
