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八股——操作系统一些基础知识整理 一个java程序对应一个…学习笔记系列开头惯例发布一些寻亲消息感谢关注
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八股——操作系统一些基础知识整理 一个java程序对应一个jvm吗 是的https://www.zhihu.com/question/338477722在开启一个进程的时候会分配进程地址空间其中高位地址通过虚拟映射可以访问全部存储器和执行全部指令而低位只能执行用户进程代码包括数据区堆栈给每个程序分配一个进程控制块由内核选择相应的PCBPCB全部放在内核中 内核态和用户态的区别 https://zhuanlan.zhihu.com/p/388057431每个进程都有两个栈分别是用户栈与内核栈对应用户态与内核态的使用【有一些敏感的地址需要注意下对于32位进程来说代码段从0x08048000开始。从0xC0000000开始到0xFFFFFFFF是内核地址空间通常情况下代码运行在用户态使用0x00000000 ~ 0xC00000000的用户地址空间当发生系统调用、进程切换等操作时CPU控制寄存器设置模式位进入内和模式在该状态超级用户模式下进程可以访问全部存储器位置和执行全部指令。】从根上理解用户态与内核态 - 知乎 (zhihu.com)个人理解在正常执行cpu指令过程中是由用户态来执行的但是当遇到一些重要的直接操作硬件的指令这时不能通过用户命令随意执行容易发生较大的错误因此将这段指令交给高权限的内核态执行。在内存资源上的使用操作系统对用户态与内核态也做了限制高位由内核态使用对应一段固定的物理空间低位可以由不同进程使用在切换进程的时候只需要切换用户态这部分即可内核态是所有进程公用的。 局部性原理 时间局部性刚被访问再被访问概率很大空间局部性刚被访问附近被访问的概率很大 线程和进程的区别 线程是调度的基本单位进程是拥有资源的基本单位资源开销进程拥有自己独立的代码和空间堆和元空间切换会有较大的开销而线程拥有独立的虚拟机栈、本地方法栈和程序计数器切换的开销比较小内存分配同一进程的线程共享本进程的地址空间和资源而进程之间的地址空间和资源是相互独立的 进程的上下文切换调度算法 先来先服务短作业优先最短剩余时间优先时间片轮转优先级调度多级反馈队列 内存的动态分区分配方式有哪些 首次适应从低地址顺着链查找找到第一个满足条件的 最佳适应容量递增找到第一个最小满足要求的分区 最坏适应容量递减找到最大满足要求的分区 邻近适应上次查到哪里这次接着查避免碎片集中在低地址或者高地址 覆盖和交换【解决小内存不够大程序运行的问题】 内存中更新的地方只有覆盖区的段不在覆盖区的段会常驻内存 覆盖解决同一进程的问题交换是两个进程之间 [操作系统学习 - 内存覆盖与交换_简单阐述交换与覆盖技术的相同点-CSDN博客](https://blog.csdn.net/u014117943/article/details/118278581#:~:text两种技术的对比 1 相同点两种技术都是为了解决“小内存运行大程序”的问题。 2,不同点 粒度不同覆盖技术的粒度是模块交换技术的粒度是进程。 覆盖技术需要程序员声明覆盖结构操作系统完成覆盖操作。 而交换技术不需要程序员参与全程由操作系统完成。) 逻辑地址到物理地址的映射过程 什么是快表/慢表 是一种访问速度比内存快很多的高速缓冲存储器存放最近使用的页表存放在内存中的页表称为慢表 什么是页表寄存器 存放当前进程的页表在内存中的起始地址和页表长度进程未执行时只放在PCB中当进程被调度时操作系统内核会将其放置在页表寄存器中 虚拟地址-物理地址的转化【快表】 CPU给出逻辑地址由某个硬件算得页号、页内偏移量将页号与快表中的所有页号进行比较 如果找到匹配的页号说明要访问的页表项在快表中有副本则直接从中取出该页对应的内存块号再将内存块号与页内偏移量拼接形成物理地址最后访问该物理地址对应的内存单元。因此若快表命中则访问某个逻辑地址仅需一次访存即可。 如果没有找到匹配的页号则需要访问内存中的页表找到对应页表项得到页面存放的内存块号再将内存块号与页内偏移量拼接形成物理地址最后访问该物理地址对应的内存单元。因此,若快表未命中则访问某个逻辑地址需要两次访存(注意:在找到页表项后应同时将其存入快表,以便后面可能的再次访问。但若快表已满则必须按照-定的算法对旧的页表项进行替换) 快表和无快表的区别 内存交换是调页算法和交换技术不是一种什么是内存抖动 页面频繁的换入换出内存主要原因是实际物理内存小于进程频繁访问的页面数量 中断和异常的区别 中断是CPU 执行指令以外的事件引起如IO终端、时钟中断这些信号通过中断控制器发给cpu由cpu判断接收到的中断来自于哪个硬件设备并交给内核处理中断是随时带来的异常是由 CPU 执行指令的内部事件引起如内存溢出是cpu产生的发给内核要求内核处理异常异常是由cpu产生的所以是时钟同步的 详细说一下中断的完整流程 待补充 你了解虚拟技术吗【虚拟技术将一个物理实体转化为多个逻辑实体给人一种独占的假象】 时分复用技术多进程和多线程进程和线程都是轮流使用但是给人一种独占的感觉计算机中的时间管理大师空分复用技术内存有限制但是通过虚拟内存映射让每个进程都感觉自己一直独占内存计算机中的一房多卖。逻辑地址一直是相对于0来说的但是真实的物理内存地址并不会从0开始所以就需要记录下当前逻辑地址的相对位置0的真实地址存放在页表寄存器中每次对逻辑地址进行映射找到真实的物理地址其中在内存中有一个页表结构记录着当前映射对应的物理内存但是如果当前页尚未被加载到内存那么就会产生一个缺页中断操作系统处理中断会尝试将分页从磁盘上的虚拟内存文件调入内存。 进程和线程的切换 同一进程下的线程切换只有pc虚拟栈的切换无需切换资源进程的切换涉及到虚拟地址空间的切换虚拟空间的实现是将一张虚拟地址到物理地址的对照表交给内存控制器内存控制器寻址时通过该表的翻译得到实际的物理地址因此在切换进程的时候需要切换页表寄存器以上两种切换都是内核完成的内核的这种切换过程伴随的最显著的性能损耗是将寄存器中的内容切换出。 另外一个隐藏的损耗是上下文的切换会扰乱处理器的缓存机制。简单的说一旦去切换上下文处理器中所有已经缓存的内存地址一瞬间都作废了。还有一个显著的区别是当你改变虚拟内存空间的时候处理的页表缓冲processor’s Translation Lookaside Buffer (TLB)被全部刷新这将导致内存的访问在一段时间内相当的低效。但是在线程的切换中不会出现这个问题。进程、线程上下文切换的开销_线程上下文切换开销-CSDN博客[送命题进程切换与线程切换的区别 - 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/258956479#:~:text但是进程切换就不一样了进程切换就好比从你家到别人家这是两个不同的房子,(不同的虚拟地址空间)出发时要换好衣服、鞋子等等到别人家后还要再换鞋子等等。 因此我们可以形象的认为线程是处在同一个屋檐下的这里的屋檐就是虚拟地址空间因此线程间切换无需虚拟地址空间的切换而进程则不同两个不同进程位于不同的屋檐下即进程位于不同的虚拟地址空间因此进程切换涉及到虚拟地址空间的切换这也是为什么进程切换要比线程切换慢的原因。)进程切换时具体要更新哪些内容除了CPU相关的寄存器还要更新什么 - 知乎 (zhihu.com) 看第二个回答 多CPU和多核的区别 多核CPU 是否能同时执行多个进程 - 知乎 (zhihu.com)区别就是是否多个空间资源 如何区分以下几种进程类型 父进程拥有一个或者多个子进程的进程子进程父进程fork出的进程与父进程共享代码空间拥有父进程数据空间的完整拷贝指令指针位置相同PC计数器值相同进程组多个进程集合作业类似于进程组shell前后台作业可以由多个进程组成shell可以运行一个前台作业和任意多个后台作业会话进程组的集合 操作系统的内存和jvm内存有什么区别 jvm其实也是一个进程像正常进程一样高位分配内核资源低位分配给该进程用分为七段 程序文件段即二进制可执行代码已初始化数据段未初始化数据段堆文件映射段栈段 而真正的java程序使用的堆栈都是在JVM堆上分配的在堆上的话不会受到操作系统自动管理而是由程序员自己设计分配与释放所以可以新定义一种java执行方式JVM专题之JVM内存和操作系统的进程的内存模型之间的关系_jvm内存和进程内存的差别-CSDN博客 页面置换算法 最佳置换法先进先出最近最久未使用时钟置换算法 磁盘调度算法旋转时间寻道时间实际传输 先来先服务最短寻道优先电梯扫描 分页和分段和段页式的区别 操作系统——存储器管理分页存储和分段存储_分页式存储管理和分段式存储管理-CSDN博客 交换技术 操作系统 内存管理 覆盖与交换技术-腾讯云开发者社区-腾讯云 (tencent.com) 个人理解如果是单核cpu或者多核cpu那么在内存中只能有一个进程处于运行状态但可以允许别的进程也存在在内存中但是处于就绪状态交换就是在内存空间不够的时候将部分进程从内存移动到磁盘在需要运行这些进程的时候再调入到内存这个相比于调页的粒度更大。 换回来的进程可能已经不在原来的物理内存位置所以需要地址重定向 操作系统 - 地址重定位_地址重定位算法-CSDN博客 内存交换中换出的进程放在外存且对于有交换功能的操作系统外存分为文件区和对换区文件区主要追求空间的利用率对换区主要追求换入换出的速度 重定位寄存器和页面寄存器 重定位寄存器用来存放进程在物理内存上起始地址在将进程装入内存时就可以确定进程真实地址因此将相对于0开始的程序逻辑地址转化为物理地址 页面寄存器是根据cpu给出的一个虚拟地址没错就算重定位了这里给的还是虚拟地址也是一个相对地址整个进程范围内的地址都有可能给到但是其实内存根本放不下那么大 在进程地址空间内的所有页依次在页表中有一页表项其中记录了相应页在内存对应的物理块号cpu去访问页面寄存器以及页表判断是否在内存中如果在内存中那么就可以直接去访问重定位后的物理地址如果不在内存中那么就需要调入对于cpu来说他以为整个进程都在内存中。但其实只有部分进程被重定向到内存中 页表寄存器存储的是页表的起始地址虚拟地址已知自己的页号和偏移量去读取页表的起始地址先匹配页号是否在页表长度内再去查询该页号对应的真实的内存块匹配了就直接去访问没查到就去磁盘调用【挨个去查地址太麻烦了这里相当于用页面把内容装起来了判断页面在不在即可】 java和c的内存分配区别 待补充java的堆和c的堆不是一个概念那么在分配的时候有什么区别吗java与c语言的内存对比_java和c的虚拟内存划分相同吗相同-CSDN博客 冯诺依曼结构以及与当前的对应模块 控制器南桥北桥北桥基本被集合到cpu了南桥接受外部设备的信息送到cpu并将处理好的信息送到输出设备 主板上的南桥和北桥是什么意思 - 知乎 (zhihu.com)存储器内存磁盘运算器cpu输入设备输出设备 原子操作 总线锁 所谓总线锁就是使用处理器提供的一个LOCK信号当一个处理器在总线上输出此信号时其他处理器的请求将被阻塞住那么该处理器可以独占共享内存。缓存锁只保证对某个内存地址的操作是原子性而不把其他处理器对其他内存的访问也锁住 共享方式互斥共享和同时共享互斥共享的资源称为临界区 死锁 必要条件 互斥条件不剥夺条件请求和保持条件循环等待条件 预防 知乎 (zhihu.com)](https://zhuanlan.zhihu.com/p/375804757) 存储器内存磁盘运算器cpu输入设备输出设备 原子操作 总线锁 所谓总线锁就是使用处理器提供的一个LOCK信号当一个处理器在总线上输出此信号时其他处理器的请求将被阻塞住那么该处理器可以独占共享内存。缓存锁只保证对某个内存地址的操作是原子性而不把其他处理器对其他内存的访问也锁住 共享方式互斥共享和同时共享互斥共享的资源称为临界区 死锁 必要条件 互斥条件不剥夺条件请求和保持条件循环等待条件 预防避免
