2017-2018-1 20155225 《信息安全系统设计基础》第十一周学习总结

2017-2018-1 20155225 《信息安全系统设计基础》第十一周学习总结

教材学习内容总结

• 理解虚拟存储器的概念和作用

虚拟内存作为缓存的工具
虚拟内存作为内存管理的工具
虚拟内存作为内存保护的工具

• 理解地址翻译的概念

现代处理器使用虚拟寻址，通过一个虚拟地址（VA）来访问主存，将虚拟地址转换为物理地址的任务叫做地址翻译。CPU芯片上的内存管理单元（MMU）硬件，利用存放在主存中的查询表来动态翻译虚拟地址，这个查询表由操作系统管理。

• 理解存储器映射

  Linux通过将一个虚拟内存区域与一个磁盘上的对象关联起来，以初始化这个虚拟内存区域的内容，这个过程称为内存映射。虚拟内存区域可以映射到两种类型的对象中的一种：

1. Linux文件系统中的普通文件
2. 匿名文件

一旦一个虚拟页面被初始化了，它就在一个由内核维护的专门的交换文件之间换来换去。在任何时刻，交换空间都限制着当前运行着的进程能够分配的虚拟页面的总数。

一个对象被映射到虚拟内存的一个区域，要么作为共享对象，要么作为私有对象。

• 掌握动态存储器分配的方法

动态内存分配器维护着一个进程的虚拟内存区域，称为堆。分配器将堆视为一组不同大小的块的集合来维护，每个块就是一个连续的虚拟内存片，要么是已分配的（显式地保留为供应用程序使用，释放可以显式/隐式执行），要么是空闲的（保持空闲直到被分配）。

显式分配器：

malloc返回一个指针，指向大小为至少size字节的内存块。不初始化它返回的内存
calloc将分配内存初始化为0。
realloc改变已分配块的大小。
free释放已分配的堆块。

分配器的实现：
分配器组织堆的数据结构是隐式空闲链表。放置、分割、合并。
更好的，将空闲块组织为某种形式的显示数据结构。比如双向空闲链表。或者采用分离存储，维护多个空闲链表。

• 理解垃圾收集的概念

垃圾收集器是一种动态内存分配器，它自动释放程序不再需要的已分配块。定期识别垃圾块，并相应地调用free，将这些块放回到空闲链表中。

垃圾收集器将内存是为一张有向可达图，不可达节点对应于垃圾。

• 了解C语言中与存储器有关的错误

1. 间接引用坏指针
2. 读未初始化的内存
3. 允许栈缓冲区溢出
4. 假设指针和它们指向的对象是相同大小的
5. 造成错位错误
6. 引用指针，而不是它所指向的对象
7. 误解指针运算
8. 引用不存在的变量
9. 引用空闲堆块中的数据
10. 引起内存泄露

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：我看了P561，将虚拟内存作为缓存的工具，我的困惑是虚拟内存存放的是什么？
• 问题1解决方案：我的理解是，虚拟内存里存放的是找到对应主存单元的虚拟地址。虚拟内存分为三种状态：未分配的，缓存的，未缓存的。
• 问题2：“DRAM缓存是全相关联的”这是什么意思？
• 问题2解决方案：我的理解是，DRAM缓存就是全部虚拟页的集合，而这些虚拟页可以映射到物理内存的任意物理页。

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：我看了P588,sbrk函数通过将brk指针增加incr来扩展和收缩堆。如果成功就返回brk的旧值。为什么不是返回新值？
• 问题1解决方案：在网上找了资料，并尝试调用了一下sbrk这个函数，发现sbrk返回的的确是旧指针，但brk已经加了size。

测试代码和结果如下：

#include<stdio.h>

#include<unistd.h>

 

void main()

{

     int * p1=sbrk(0);     //得到大块空闲空间的首地址初始化指针

     int * p2=sbrk(4);     //分配4个字节的空间先返回空闲空间的首地址，在将指针加4

     int * p3=sbrk(4);     //同理，返回的指针地址为上一次sbrk返回的地址+size

     int * p4=sbrk(-3);

     int * p5=sbrk(0);

     printf("%p
",p1);

     printf("%p
",p2);

     printf("%p
",p3);

     printf("%p
",p4);

     printf("%p
",p5);

}

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

• 错题1及原因，理解情况
• 错题2及原因，理解情况
• ...

结对及互评

点评模板：

• 博客中值得学习的或问题：
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  • ...
• 代码中值得学习的或问题：
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  • ...
• 其他

本周结对学习情况

- [结对同学学号1](博客链接)
- 结对照片
- 结对学习内容
    - XXXX
    - XXXX
    - ...

其他（感悟、思考等，可选）

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学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	5000行	30篇	400小时
第一周	200/200	2/2	20/20
第二周	300/500	2/4	18/38
第三周	500/1000	3/7	22/60
第四周	300/1300	2/9	30/90

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。
耗时估计的公式
：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

• 计划学习时间:XX小时

• 实际学习时间:XX小时

• 改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料

• 《深入理解计算机系统V3》学习指导
• ...