【学习笔记】程序员的自我修炼一：温故而知新

前言：

     今天下定决心，坚持写博客的心，多加增强自己书写表达能力，刺激自己多加对技术的剖析。基于自己爱于c++的东西，很早就想知道c++的编译器方面深度的东西，此系列主要记录对“程序员的自我修养”书籍的学习。通过此书增强对编译器的了解。每周周末更新这部分的内容，坚持一周一章，若内容多久拆分多章，少则合并。

ps：坚持一颗学习的心，丰富自己的知识，以程序为出发点，慢慢挖掘美妙的世界，享受生命。

关键词：

      对称多处理器(SMP)，多核，接口，多道程序，分时系统，多任务系统，进程，抢占，驱动程序，I/O，虚拟地址，隔离，分段，分页，线程，调度，写时复用，原子操作，锁，同步，过渡优化，

 

一：计算机系统

1：计算机核心部件：CPU，内存，I/O控制芯片

2：系统架构的发展：简单总线布局---->南北桥的总线布局(CPU，I/O设备，内存的访问速率不同导致)

     南桥：磁盘，USB等设备连接到南桥（ISA总线结构）；北桥：图像处理设备(3D)（PCI总线）

     内存：内存频率调制和总线频率一致（南桥的总线）

     CPU：频率过高，则采取倍频方式

3：SMP表示多个CPU处理，真正的并发，多核，是指多个CPU核共用一个高端的缓存部件打包一起

4：计算机软件的系统结构：硬件--->操作系统内核----->运行库----->应用软件/开发软件

5：层次设计，利用接口联系，下层是接口提供者，上层是接口使用者。

6：软件中断：利用类似硬件中断，硬件中断使用电平变化来触发，而软件中断是通过发送指令来触发，将用户态切换成管理者，将调用系统提供的接口函数。

 

第二：三大部件的设计

1：CPU

      CPU经历过，单一程序运行，多道程序，分时系统，多任务系统。多道程序是指多个程序可以同时运行（基于监视系统，不让CPU空闲，等待状态的程序，让出CPU，供给其他程序运行）；分时系统：协作模式，即使程序不处于等待，也主动让出CPU，额外加了个时间片的东西(轮流上CPU)；多任务系统：设计目的是防止因为某个程序死循环导致死机，于是，设计出一个东西，它的权限比操作系统需要低一级，也就是常说的进程，将程序分割多个进程，若是某个进程耗时很大，系统可以杀死它，而不会导致机器死机，另外不管，其他程序的进程也不会受影响。

2：IO

     复杂的对设备访问，交给操作系统，操作系统与硬件打交道，完成接口，以供应用程序简单操作，比如库函数中的read只是读取磁盘的数据，不需要关心如何去读，对其是透明的。IO设备驱动程序，此部分是操作系统的一部分，具有操作系统的特权，但是它又独立于操作系统，以便其灵活性

3：内存

　　充分利用内存，将物理地址，进行虚拟化。也就是所谓的虚拟地址。每个程序的地址都是从0开始，但是映射到物理地址时，就不是了。这样开发者不需要关系实际地址位置，这样，这些复杂的映射关系就有操作系统完成。

      分段：将程序地址空间，通过映射到物理地址空间中，所占的部分就是为一段；分页：为了精细化管理分段，就采取分页，也就是说程序的内存变成了最小单位为页的空间，这样做会使得空间更能有效利用。

 

第三：线程

1：运行---->就绪----->等待，线程的三种状态，这样使得线程能够并行效果的执行。

2：线程不通与进程，属于本身的资源少，易于切换，消耗小；方便调度，由此也带来了调度的复杂性

3：线程安全解决措施：

    锁：二元信号，多元信号（松，可以被其他线程释放）；互斥量（只能自己释放锁）；临界区（严，必须是同一个进程里面的，获取锁）；读写锁（共享方式，独享方式）；条件变量（让同等待同一条，批量启动线程）

4：过渡优化，是指编译器优化，以及CPU中的一些优化导致一些锁不起作用