期中总结

第一部分 教材外

一、linux常用命令

1、man

Manual pages 是在 UNIX 或类 UNIX 操作系统在线软件文档的一种普遍的形式。 内容包括计算机程序（包括库和系统调用），正式的标准和惯例，甚至是抽象的概念。用户可以通过执行 man 命令调用手册页。

man 手册的内容很多，涉及了 Linux 使用过程中的方方面面，为了便于查找，是做了分册（分区段）处理的，在Research UNIX、BSD、OS X 和 Linux 中，手册通常被分为8个区段：1.一般命令；2.系统调用；3.库函数（涵盖了c标准函数库）；4.特殊文件和驱动程序；5.文件格式和约定；6.游戏和屏保；7.杂项；8.系统管理命令和守护进程。

要查看相应区段的内容，就在 man 后面加上相应区段的数字即可，如：$ man 3 printf （查看c标准函数库中的printf用法）

2、ls -l 查看文件权限

3.cheat

cheat命令可以告诉你想要知道的。

4.find

在指定目录下搜索指定文件名的文件：$ find /etc/ -name interfaces

与时间相关的命令参数：

　　-stime 最后访问时间

　　-ctime 创建时间

　　-mtime 最后修改时间

　　以-mtime参数举例：

　　　　-mtime n: n 为数字，表示为在n天之前的”一天之内“修改过的文件

　　　　-mtime +n: 列出在n天之前（不包含n天本身）被修改过的文件

　　　　-mtime -n: 列出在n天之前（包含n天本身）被修改过的文件

　　　　newer file: file为一个已存在的文件，列出比file还要新的文件名

5.grep

grep -nr xxx/usr/include 查找宏xxx的值

-r 参数表示递归搜索子目录中的文件,-n表示打印匹配项行号

6.zip

使用zip打包文件夹：

　　$ zip -r -q -o shiyanlou.zip /home/shiyanlou（用zip打包shiyanlou文件夹中的home文件夹为实验楼.zip）

　　-r参数表示递归打包包含子目录的全部内容，-q参数表示为安静模式，即不向屏幕输出信息，-o，表示输出文件，需在其后紧跟打包输出文件名。

用du命令查看压缩的文件的大小：

　　$ du -h shiyanlou.zip

用unzip解压文件到当前文件夹：

　　$ unzip shiyanlou.zip

二、vim

六种基本模式：普通模式，插入模式，可视模式，选择模式，命令行模式，EX模式

前三种常用模式的切换：vim启动进入普通模式，处于插入模式或命令行模式时只需要按Esc或者Ctrl+[即可进入普通模式。普通模式中按i（插入）或a（附加）键都可以进入插入模式，普通模式中按:进入命令行模式。命令行模式中输入wq回车后保存并退出vim。

三、gcc

GNU CC（简称为gcc）是GNU项目中符合ANSI C标准的编译系统，能够编译用C、C++和Object C等语言编写的程序。gcc又是一个交叉平台编译器，它能够在当前CPU平台上为多种不同体系结构的硬件平台开发软件，因此尤其适合在嵌入式领域的开发编译。

1.gcc支持编译的一些源文件后缀名

后缀	源文件
.c	C语言源文件
.C .cc .cxx	C++源文件
.m	Object-C源文件
.i	经过预处理的C源文件
.ii	经过预处理的C++源文件
.s .S	汇编语言源文件
.h	头文件
.o	目标文件
.a	存档文件

 

 

 

 

 

 

 

 

2.gcc编译程序的流程

四、gdb

1.基本命令

　　gdb programm(启动GDB)

　　b 设断点（要会设4种断点：行断点、函数断点、条件断点、临时断点）

　　run 开始运行程序

　　bt 打印函数调用堆栈

　　p 查看变量值

　　c 从当前断点继续运行到下一个断点

　　n 单步运行

　　s 单步运行

　　quit 退出GDB

2.断点

　　行断点 b [行数或函数名]  条件表达式

　　函数断点 b [函数名]  条件表达式

　　条件断点 b [行数或函数名]  if表达式 

　　临时断点 tbreak [行数或函数名]  条件表达式 

五、动态库和静态库

静态库：xx.a    xx.lib

动态库：xx.so  xx.dll

1.静态库：

创建一个静态库：

　　gcc -c addvec.c multvec.c

　　ar rcs libvector.a addvec.o multvec.o

　　gcc -c只编译，不连接成为可执行文件。 即：把.c文件编译成.o文件

　　ar -r：在库中插入模块（替换） -c：创建一个库 -s：写入一个目录文件索引到库中

　　　　    即：把两个.o文件归档成静态库存档文件.a并且写入目录文件索引到库中

创建它的可执行文件：

　　gcc -02 -c main2.c

　　gcc -static -o p2 main2.o ./libvector.a

　　gcc -02 和-0都是代码优化指令，可以减少编译时间

　　-c 只编译，不连接成为可执行文件

　　-static 告诉编译器驱动程序，链接器应该构建一个完全链接的可执行目标文件

　　-o 命名生成文件

2.动态库

创建共享库：把.c文件编译成为.o文件，放入新建的共享库中，并且命名。

　　gcc -shared -fPIC -o libvector.so addvec.c multvec.c

　　-fPIC 指示编译器生成与位置无关的代码

　　-shared 指示链接器创建一个共享的目标文件

　　-o 命名生成文件

链接程序：创建一个可执行目标文件p2，在运行时可以和动态库libverctor.so链接

　　gcc -o p2 main2.c ./libvector.so

第二部分 教材

第二章 信息的表示和处理

一、三种重要的数字表式：

 

1、 无符号数：编码基于传统的二进制表示法表示大于或等于零的数字。

 

2、 补码：编码是表示有符号整数的最常见方法，可以是正或者是负的数字。

 

3、 浮点数：编码是表示实数的科学计数法的以二位基数的版本

二、小端法和大端法

小端法：最低有效字节在前面——“高对高，低对低”

大端法：最高有效字节在前面

三、浮点数

浮点表示对形如V=x X (2^y)的有理数进行编码，适用于：非常大的数字，非常接近于0的数字，作为实数运算的近似值

1.二进制小数

　　小数点以左是2的正次幂，以右是2的负次幂。

2.IEEE浮点表示

　　用V=(-1)^s X 2^E X M 来表示一个数：

　　符号：s决定这个数是正还是负。0的符号位特殊情况处理。

　　阶码：E对浮点数加权，权重是2的E次幂（可能为负数）

　　尾数：M是一个二进制小数，范围为1~2-ε或者0~1-ε（ε=1/2的n次幂）

将浮点数的位表示划分为三个字段，分别对这些值进行编码：

　　单独符号位s编码符号s，占1位

　　k位的阶码字段exp编码阶码E

　　n位小数字段frac编码尾数M（同时需要依赖阶码字段的值是否为0）

两种精度：

　　单精度（float），s=1位，k=8位，n=23位，一共32位；

　　双精度（double），s=1位，k=11位，n=52位，一共64位。

三种情况：

1.规格化的值：

　　exp的位模式既不全为0也不全为1，这种情况中，阶码字段被解释为以偏置形式表示的有符号整数。

　　阶码E = e-Bias（Bias=[2^(k-1)-1]）

　　二进制小数点在小数字段最高有效位的左边。

　　尾数M = 1+f（隐含的以1开头的表示）

2.非规格化的值

　　当阶码域为全0时，阶码E = 1-Bias，尾数M = f（小数字段的值，不包含隐含的1）

　　非规格化提供了表示0和极接近0的数值的方法

3.特殊值

　　阶码全1时。

　　一种情况是无穷，一种情况是“不是一个数”

四、舍入

舍入运算的任务是找到和数值x最接近的匹配值x'，可以用期望的浮点形式表示出来。

1.向偶数舍入

　　将数字向上或者向下舍入，使结果的最低有效数字是偶数。

2.向0舍入

3.向上舍入

4.向下舍入

34可以看上界下界。

向偶舍入可以得到最接近的匹配。

第三章 程序的机器级表示

 

指令和汇编很像，数据传送指令mov，pushl，popl，跳转指令jmp

一、栈帧结构：

　　

假设过程p（调用者）调用过程q（被调用者），则q的参数放在p的栈帧中，另外，当p调用q时，p中的返回地址被压入栈中，形成p的栈帧的末尾。返回地址就是当程序从q返回时应该继续执行的地方。q的栈帧从保存的帧指针的值开始，后面是保存的其他寄存器的值。

过程q也用栈来保存其它不能存放在寄存器中的局部变量，这样做的原因如下：

　　没有足够多的寄存器存放所有的局部变量

　　有些局部变量是数组或结构，因此必须通过数组或结构引用来访问

　　要对一个局部变量使用地址操作符&，我们必须能够为它生成一个地址

二、寄存器使用惯例

必须保证一个调用者调用被调用者时，被调用者不会覆盖某个调用者稍后会用到的寄存器的值。

实现以上要求的两个方式：

　　在调用q之前，将y的值存放在自己的栈帧之中，当q返回时，过程p就可以从栈中取出y的值，即调用者保存y的值。

　　将y的值保存在被调用者保存寄存器，调用后返回前恢复该值。

第四章 处理器体系结构

一、指令编码

所有字节序列都是根据上面几张图写出来的。

二、Y86的顺序实现

　　·取指：从存储器读取指令字节，地址为程序计数器（pc）的值，从指令中抽取出指令指示符字节的两个四位部分，成为icode（指令代码），和ifun（指令功能）。它还可能取出一个寄存器指示符字节，致命一个或者两个寄存器操作数指示符rA和rB，也可能取出一个四字节常数字valC。下一条指令的地址valP为pc的值加上已取出指令的长度。

　　·译码：从寄存器文件读入最多两个操作数，得到valA和/或valB。

　　·执行：算数/逻辑单元要么执行指令指明的操作，计算存储器引用的有效地址，要么增加或者减少栈指针，得到的值称为valE。如果有条件码，在这个阶段检验条件码。

　　·访存：将数据写入存储器，或从存储器读出数据，读出的值称为valM。

　　·写回：最多可以写两个结果到寄存器文件。

　　·更新PC：将PC设置成下一条指令的地址。

第六章 存储器层次结构

一、局限性

局部性原理：时间局部性，空间局部性。

顺序引用模式（步长为1的引用模式）：顺序访问一个向量的每个元素。是程序中空间局部性常见和重要的来源。

　　步长为k的引用模式：一个连续向量中，每隔k个元素进行访问，随k增加，空间局部性下降。

双重嵌套循环按照行优先顺序读数组的元素。

一些原则：

　　重复引用同一个变量的程序具有良好的时间局部性。

　　对于取指令来说，循环有好的时间和空间局部性。循环体越小，循环迭代次数越多，局部性越好。

二、缓存

存储器层次结构的中心思想：层次结构的每一层都缓存来自下一层的数据对象。

缓存命中、不命中及不命中后的处理。

三、高速缓存存储器

S E B m：一个计算机系统，每个存储器地址有m位，形成M=2^m个不同的地址，这样一个机器的高速缓存被组织成一个有S=2^s个高速缓存组的数组，每个组包含E个高速缓存行，每个行由一个B=2^b字节的数据块组成，一个有效位指明这个行是否包含有意义的信息，还有t=m-(b+s)个标记位，它们唯一的标识存储在这个高速缓存行中的块。

参考资料

实验楼，博客园，教材

第三部分 收获和不足

经过这几周的学习，我逐渐适应了现在这种学习方式，深入理解计算机系统这本教材内容不算深奥，挺适合我这种没什么基础的人去学，但是有些地方对我来说还是有些简略，通过百度看各种资料才能理解。对书上的知识点，我进行总结的时候抓重点的能力还是不足，考试的时候就发现一些地方似是而非，换一种描述方式就反应不过来，还有一些题目中的特殊情况在看书时根本没想到过。有些书上重要的地方没有重视，反而抓着一些一般的内容，有些习题也是看看觉得会了就跳过了，之后却发现只是理解了几种情况，并不能做到举一反三，以后还要多练习一下，对教材的理解也要更深入一些。