2017-2018-1 20155337《信息安全系统设计基础》第6周学习总结

教材学习内容总结

控制流：控制转移序列。
控制转移：从一条指令到下一条指令。
异常控制流：现代操作系统通过使控制流发生突变来对系统状态做出反应，这些突变称为异常控制流。

一、异常（硬件触发异常，软件处理异常）

1、异常的剖析，如下图所示：

2、异常处理

异常表：当处理器检测到有事件发生时，它会通过跳转表，进行一个间接过程调用（异常），到异常处理程序。
异常号：系统中可能的某种类型的异常都分配了一个唯一的非负整数的异常号。异常号是到异常表中的索引。

异常类似于过程调用，但有一些重要的不同之处。

一旦硬件触发了异常，异常处理程序则由软件完成。

3、异常的类别——中断、陷阱、故障和终止

a）中断处理：异步是指硬件中断不是由任何一条指令造成的，而是由外部I/O设备的事件造成的。
b）陷阱和系统调用：系统调用是一些封装好的函数，内部通过指令int n实现。

陷阱最重要的用途是提供系统调用。系统调用运行在内核模式中，并且可以访问内核中的栈。

系统调用的参数是通过通用寄存器而不是栈来传递的，如，%eax存储系统调用号，%ebx,%ecx,%edx,%esi,%edi,%ebp最多存储六个参数，%esp不能用，因为进入内核模式后，会覆盖掉它。
c）故障
d）终止

二、进程（操作系统层）：逻辑控制流，私有地址空间，多任务，并发，并行，上下文，上下文切换，调度。

进程就是一个执行中的程序实例。系统中的每个程序都是运行在某个进程的上下文中的。进程提供给应用程序的关键抽象：a）一个独立的逻辑控制流；b）一个私有的地址空间

1、逻辑控制流

程序计数器（PC）值的序列叫做逻辑控制流，简称逻辑流。如下图所示，处理器的一个物理控制流分成了三个逻辑流，每个进程一个。

一些概念：并发流：并发流一个逻辑流的执行在时间上与另一个流重叠，叫做～

并发：多个流并发执行的一般现象称为并发。
多任务：多个进程并发叫做多任务。
并行：并发流在不同的cpu或计算机上，叫～

2、私有地址空间

一个进程为每个程序提供它自己的私有地址空间。运行应用程序代码的进程初始时是在用户模式中的。进程从用户模式变为内核模式的唯一方法是通过异常。
linux提供了/proc文件系统，它允许用户模式进程访问内核数据结构的内容。

3、上下文切换，调度

上下文切换：操作系统内核使用叫上下文切换的异常控制流来实现多任务。
上下文切换：
a）保存当前进程的上下文；
b）恢复某个先前被抢占的进程被保存的上下文；
c）将控制传递给这个新恢复的进程
调度：内核中的调度器实现调度。
当内核代表用户执行上下文切换时，可能会发生上下文切换。如果系统调用发生阻塞，那么内核可以让当前进程休眠，切换到另一个进程，如read系统调用，或者sleep会显示地请求让调用进程休眠。一般，即使系统调用没有阻塞，内核亦可以决定上下文切换，而不是将控制返回给调用进程。中断也可能引起上下文切换。如，定时器中断。

4、进程控制

获取进程ID：

创建和终止进程：进程的三种状态——运行、停止和终止。进程会因为三种原因终止进程：收到信号，该信号默认终止进程；从主程序返回；调用exit函数。

父进程通过调用fork创建一个新的运行子进程：父进程与子进程有相同（但是独立的）地址空间，有相同的文件藐视符集合。

回收子进程：
回收：当一个进程终止时，内核并不立即把它从系统中清除。相反，进程被保持在一种已终止的状态中，直到被它的父进程回收。
僵死进程：一个终止了但是还未被回收的进程称为僵死进程。

回收子进程的两种方法：

1,内核的init进程 2,父进程waitpid函数

1）如果父进程没有回收它的僵死子进程就终止了，那么内核就会安排init进城来回收它们。init进程的PID为1，并且是在系统初始化时创建的。 2）一个进程可以通过调用waitpid函数来等待它的子进程终止或停止。

waitpid函数有点复杂，默认地（当options=0时），waitpid挂起调用进程的执行，知道它的等待集合中的一个子进程终止。

wait函数：

wait(&status)函数，等价于调用wait(-1,&status,0)
让进程休眠：sleep函数将一个进程挂起一段指定的时间。

pause函数让调用函数休眠，知道该进程收到一个信号。

加载并运行程序：

环境数组操作函数：

教材学习中的问题和解决过程

管道与重定向的区别?

管道只处理正确的输出，将正确的作为下一个的输入，并且确定下一个是可以接受输入的命令，否则放弃命令管道是有stdout（标准输出）的命令，重定向是能够接受stdin（标准输入）的命令.管道是有输出的命令，重定向只能是文件.管道是能接受输入的命令，重定向只能是文件.管道执行时，触发了两个进程，分别执行左右两边的命令.重定向是在一个进程中完成的

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

第五周 23/455 1/10 8/93
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:10小时

实际学习时间:15小时

改进情况：学习效率不高，仍有待改进

(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
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