2017-2018-1 20155215 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

2017-2018-1 20155215 《信息安全系统设计基础》第9周学习总结

教材学习内容总结

目标内容：

1. 了解常见的存储技术（RAM、ROM、磁盘、固态硬盘等）
2. 理解局部性原理
3. 理解缓存思想
4. 理解局部性原理和缓存思想在存储层次结构中的应用
5. 高速缓存的原理和应用

• 第六章:

• 存储器层次结构：

• 存储器系统：具有不同容量、成本和访问时间的存储设备的层次结构

• 高速缓存存储器设备：主存中的数据和指令的缓冲区域

• 随机访问存储器：

• RAM分为静态和动态两类

• 静态SRAM比动态DRAM快

  • 静态RAM：将每个位存储在一个双稳态的存储单元里
  • 动态RAM：将每个位存储为对一个电容的充电

• 传统的DRAM：单元被分成d个超单元，每个超单元由w个DRAM单元组成

• 增强的DRAM：快页模式DRAM、扩展数据输出DRAM、同步DRAM、双倍数据速率同步DRAM、Rambus DRAM、视频RAM

• 磁盘存储:

• 磁盘构造：由盘片构成，每个盘片有表面，主轴，磁道，扇区

• 磁盘容量:容量由记录密度、磁道密度、面密度决定

• 磁盘操作：访问时间有三个主要部分寻道时间、旋转时间和传送时间

• 逻辑磁盘块：磁盘控制器维持着逻辑块号与实际的磁盘扇区之间的映射关系

• 访问磁盘：CPU使用存储器映射I/O技术向I/O设备发出命令

• SSD随机访问时间比旋转磁盘快

• 局部性:

• 局部性原理：计算机程序倾向于引用邻近于其它最近引用过的数据项的数据项，或者最近引用过的数据项本身的倾向性

  - 时间局部性：被引用过一次的存储器位置很可能在不远的将来被再次引用
  - 空间局限性：如果一个存储器被引用了，在不远的将来很可能会引用附近的一个存储器位置
  

• 存储器层次结构

  • 缓存命中：程序需要的数据块恰好缓存在第k层
  • 缓存不命中：第k层中没有缓存需要的数据，从第k+1层读取一个数据块可能会替换（驱逐）一个现存的块

• 缓存不命中种类：冷不命中、强制性不命中（冷缓存）、冲突不命中（限制性的放置策略）、容量不命中（工作集的大小超过缓存的大小）

• 缓存管理：编译器管理寄存器文件，缓存结构层次的最高层

• 通用的高速缓存存储器结构

• 写问题

  • 写命中
  • 直写：立即将w的高速缓存块写回到紧接着的低一层中
  • 写回：尽可能的推迟存储器更新，只有当替换算法要驱逐更新过的块时，才把它写回紧接着的低一层中
  • 写不命中
  • 写分配：加载相应的第一层中的块到高速缓存中，然后更新这个高速缓存块
  • 非写分配：避开高速缓存，直接把这个字写到第一层中

• 一个真实的高速缓存层次结构的解剖

  • i-cache：只保存指令的高速缓存，通常只读
  • d-cache：只保存程序数据的高速缓存

• 统一的高速缓存：即保存指令又保存程序数据

• 高速缓存参数的性能影响

教材学习中的问题和解决过程

• 问题1：练习题6.7：

改变下列函数的循环顺序，使它以步长为1的引用模式扫描三位数组a:

int sumarray3d(int a[N][N][N])
{
    int i,j,k,sum=0;
    
    for(i=0;i<N;i++){
        for(j=0;j<N;j++){
           for(k=0;k<N;k++){
            sum+=a[k][i][i];
           }
        }
    }
    return sum;
}

我觉得我还是没有理解题目是如何改变循环次序的。

这是答案代码：

int sumarray3d(int a[N][N][N])
{
    int i,j,k,sum=0;
     
    for(k=0;k<N;k++){
        for(i=0;i<N;i++){
           for(j=0;j<N;j++){
            sum+=a[k][i][i];
           }
        }
    }
    return sum;
}

• 问题1解决方案：

我看了书上的解析，说是

改变循环次序，使得最右边的次序变化的最快。

就可以达到目的，但是我发现我没有理解这一点。

我重新阅读了书上的6.2局部性一节，我认识到，多维数组的存储是按照行顺序存储的，所以只有按照相应的编号，1,2,3,4...读取的才是步长为1的，也就是说要改变循环顺序，按照数组被存储的行优先顺序来，否则，就不是步长为1.

代码调试中的问题和解决过程

• 问题1：暂无

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

• Linux信号处理说法正确的是（）
  A .
  可以用signal()处理信号
  B .
  一个信号最多只能被接收一次
  C .
  kill(1)用来杀死进程
  D .
  kill(1)用来发送信号
  E .
  可以通过键盘发送信号
  F .
  可以用sigaction()处理信号
  正确答案： A B D E F 你的答案： B D E F

• 有关exec系列函数，下面说法正确的是（）
  A .
  可以用char[][] 来传递argv
  B .
  进程调用了exec系列函数后，pid会变
  C .
  进程调用了exec系列函数后，代码会改变。
  D .
  system（）和exec系列等价。
  E .
  exec系列函数中带e的要传入环境变量参数
  F .
  exec系列函数中带v的要传入环境变量参数
  正确答案： C E 你的答案： A C E

• 关于代码 int main(){} 说法正确的是（）
  A .
  返回值是0
  B .
  返回值不确定
  C .
  会调用exit(0)
  D .
  返回值大于0
  E .
  上面代码运行完，在命令行中运行echo $? 的值是0
  正确答案： A C E 你的答案： A E

• Unix/Linux中通过调用（ ）可以获取子进程PID。
  A .
  getpid()
  B .
  getppid()
  C .
  getcpid()
  D .
  fork()
  正确答案： D 你的答案： A

• 有关异常，下面说法正确的是（）
  A .
  系统中的异常由异常名唯一确定
  B .
  异常表中存放的是异常处理程序
  C .
  异常表的起始地址存放在异常表基址寄存器中
  D .
  异常处理程序运行在内核模式下
  正确答案： C D 你的答案： A C D

• 进程上下文包括程序的（ ）
  A .
  代码和数据
  B .
  栈
  C .
  通用寄存器中的内容
  D .
  程序计数器
  E .
  环境变量
  F .
  打开的文件描述符的集合
  正确答案： A B C D E F 你的答案： B C D F

• Linux中，信号（Signal）是一种（）异常控制流。
  A .
  硬件层
  B .
  操作系统层
  C .
  用户层
  D .
  网络层
  正确答案： C 你的答案： B

结对及互评

点评模板：

• 博客中值得学习的或问题：
  • 5232同学进行了在课本的学习部分记录很丰富。

本周结对学习情况

- [20155232](http://www.cnblogs.com/lsqsjsj/p/7860398.html)

其他（感悟、思考等，可选）

感觉这周的实验难度很大，虽然说是每个人一组，但是其实实验过程中还是有很多和我之前的搭档一起完成的部分。感觉自己在SOCKET编程上还有很多需要提高的，虽然在《网络编程基础》中学习了很多，老师讲的也很详细，但是书到用时方恨少，而且linux环境和java环境也是不同的，仍然有很多地方需要我去学习。

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
• 2017-2018-1 《信息安全系统设计基础》教学进程
• 别出心裁的Linux系统调用学习法