技术栈
待完善
底层
应用类
随记
5/14/2020 解题的思考
5/15/2020 合理计划学习任务
时间线
五月
12 - JSON & Ajax & Javaweb_Filter
13 - 汇编语言 && 操作系统
14 - 汇编语言
15 - 汇编语言
18 - 操作系统 - 系统调用
19 - 操作系统 - 进程管理（CPU 部分）
20 - 操作系统 - 调度算法 - 进程合作
21 - 操作系统 - 内存管理
备忘录
深入
底层 - 汇编：（王爽《汇编语言第三版》）
应用层 - JavaWeb_Filter & Ajax & JSON

技术栈

待完善

底层

1. 操作系统：了解内核、了进程和文件管理等重要的概念和实现方式
2. 编译原理：粗略搞懂编译器的执行过程（汇编 √-机器码 ×）
3. 计算机网络：彻底搞懂连网原理和 TCP/IP 的具体意义，打通网络黑箱
4. JVM：这个底层其实还挺好奇的，目前处于黑箱状态
5. Tomcat：热部署怎么使用的，大概了解原理
6. 数据库高级：索引概念、视图概念、底层逻辑都不清楚其实。

应用类

1. Vue.js：其实很好奇怎么用 MVVM 模式来进一步优化界面层啊？！借此完善自己的第一个项目

2. Mybatis - Struct2 - SpringMVC - Spring

3. Go 和 一些数据库的中间件

4. 多学点 vue 写小程序

5. SpringBoot 框架：如何实现前后端数据传输啊？？？

   现在已知的是三层架构模式:

   界面层

   • JSP(EL+JSTL) + JQuery + Ajax
   • SpringMVC

   业务逻辑层

   • Web (Servlet+Filter)
   • Spring

   数据访问层

   • （Druied 链接池+ JDBCUtils）DAO 模式
   • Mybatis

6. Javaweb 注解配置（及时补充）

随记

5/14/2020 解题的思考

在解题之前先思考题目考察的内容，不要盲目地做题。先想一想、写一下文档理清思路。

如这一道题目要求将指令复制到另一个地方，解题时首先就应该想到在哪个内存地址可以找到要复制的数据，在 8086 中 CS.dreg 指向的就是程序地址，而 di 中存放着 s 标号的地址，此时 CS:DI 就可以找到 S 标号对应的程序地址了，同理便可得目的地址。有了地址就可以考虑如何复制数据，很明显通过 mov 指令和寄存器就轻松完成了复制。

思考的关键就在于如何能快速地利用已经学过的知识来解析问题，用什么方法，需要找到什么数据（或者地址）

5/15/2020 合理计划学习任务

今天学习进度没有赶得很紧，大学课程的实验让我十分的烦恼。最近只想赶快把汇编看完然后去学 OS，自知学知识不能太赶，要一步一个脚印地来，但今天还是跳了很多个实验，寄希望于学完 OS 后再回头把实验写了，只看重理论很不好，打不下基础，我决定分批次完成实验的内容，明天把理论知识学完，然后分批完成汇编的实验和课程的实验（又把学习当任务了！！其实应该把学习时间拉长，每天只学一点但一定要完全领悟通透，只怪我脑子太笨，如今只能争取理论尽快地领悟，实验只能后补了。）唉，如果大学的课程能不那么赶而且还不要考试就好了。

有个妹妹自杀了，她的遗书写得十分平静，她所有牵挂的人和事都已经放下了，信中看不出她的绝望和痛苦，好像死亡对她来说只是一件很平常的事，她说她已经去了自己想要的很美好的地方， 突然间我开始相信我们都拥有灵魂了，相信她只是选择了另一种方式存在，愿超脱了肉体的你能永远徜徉在极乐天堂 R.I,P

时间线

五月

12 - JSON & Ajax & Javaweb_Filter

• Json 一种轻量化的通用数据传输格式，轻量化是与 XML 对比，JSON 更小、更快、更易解析。

  有两种表示方法 JSON 对象 和 JSON 字符串 用 parse() stringify() 互相转化

  采用键值对方式存放 可以放 number、String、数组、JSON 对象

  语法是花括号 {} 加 key:values 用 逗号，分隔

  在 Java 调用时可以选择导 GSON（谷歌） 或者 阿里（推荐阿里 没有太多依赖） 的 jar 包

• Ajax ：Asynchronous JavaScript and XML. （异步的 js 和 xml）是一种在无需重新加载整个网页的情况下，能够更新部分网页的技术。

  同步：在提交表单后必须等待服务器返回才可以继续处理数据（造成页面卡死待响应的现象，体验差）

  异步：在提交表单后无须等待，服务器处理完成后会自动返回

  Ajax 在 JQuery 中有封装完成的使用方法，JSP 页面中应用较多

• Filter：JavaWeb 的三大组件之一 用于过滤请求 可以用于用户权限的管理

  FilterChain 过滤器链（多个过滤器一起工作）如果通过 XML 配置，则先配置的先调用

  FilterChain.doFilter() - 执行过滤操作 如果有下一个过滤器则进入 否则执行后置代码

  FilterConfig 类 可以获取在 XML 文件中的配置信息

  <init-param>
  <param-name></param-name>
  <param-value></param-value>
  </init-param>

13 - 汇编语言 && 操作系统

​ 重温了汇编的寄存器部分，预计两天内看完

​ 操作系统看了 Linux 0.11 内核的系统启动过程，bochs 真难用

14 - 汇编语言

loop 指令：两步操作 1.（cx）=（cx）-1 2.判断 cx 是否为零。在 debug 中用 g + [偏移地址]可以一次性执行所有 loop

Debug 将它解释为“[idata]” 是-一个内存单元，idata 是内存单元的偏移地址; 而编译器将“[idata]” 解释为 idata 。

在汇编源程序中，数据不能以字母开头，所以要在前面加 0 直接写内存的话应当使用 0:200~0:2ff 这段空间 dos 和其他合法程序通常不会使用这段空间。

程序中的指令就要对这 8 个数据进行累加，这 8 个数据在代码段中，程序在运行的时候 CS 中存放代码段的段地址，所以可以从 CS 中得到它们的段地址。它们的偏移地址是多少呢?因为用 dw 定义的数据处于代码段的最开始，所以偏移地址为 0，这 8 个数据就在代码段的偏移 0、2、4、6、8、A、C、E 处。程序运行时，它们的地址就是 CS:0、CS:2、 CS:4、CS:6、CS:8、CS:A、 CS:C、 CS:E。 … dw 段的数据的值是多少，对于程序来说没有意义。我们定义这些数据的最终目的是，通过它们获取一定容量的内存空间，所以我们在描述 dw 的作用时，可以说用它定义数据，也可以说用它开辟内存空间。

一般在需要暂存数据的时候，我们都应该使用栈

在 8086CPU 中只有 bx si di bp 这 4 个寄存器可以用于内存单元寻址，这 4 个寄存器可以单个出现，或者以 4 种组合出现： bx+si , bx+di , bp+si , bp+di (ds:bx ss:bp) CPU 提供的如[bx+si+idata]的寻址方式为结构化处理提供了方便，用 bx 定位整个结构体，idata 定位结构体中的某一个数据项，si 定位数组项中的每个元素。可以写成 bx.idata[si]。

15 - 汇编语言

jmp 指令经典例题：

flag 寄存器：

CPU 提供了 cmp 指令，也提供了 je 等条件转移指令，如果将它们配合使用，可以实 现根据比较结果进行转移的功能。但这只是“如果”，只是一种合理的建议，和事实上常 用的方法。但究竟是否配合使用它们，完全是你自己的事情。这就好像 call 和 ret 指令的 关系一样。

8086 在内存 0000:0000 到 0000:03FF 的 1024 个单元中存放着中断向量表

18 - 操作系统 - 系统调用

**内核态和用户态：**一种处理器 “硬件设计”， DPL 目标段的特权级、CPL 当前段的特权级 当前程序执行在什么态用 CS 的最低两位来表示：0 是内核态，3 是用户态 数字越小级别越高 计算机对 CPU 是一段一段地使用，故我们可以用段寄存器来判断特权级 而 GDT 表中的表项用来描述一段内存，在操作系统段中所有的 DPL 在 GDT 中都对应内核态 当前用户使用时，根据 PC（内存段）中的 CS 段我们可以知道当前用户的 CPL，故可以判断权限

GDT/LDT 表中的描述符，描述的是一段内存。其中的 DPL 代表着 GDT/LDT 中的描述符描述的内存段的特权级别。比如，当前正在执行的代码，它的特权级别就是当前的 CS 段选择子指向的段描述符中的 DPL 所决定的。即 DPL 是描述一段内存的特权级别。

系统调用的核心：

• 用户程序中包含一段有中断指令（必须是 INT 0x80）和系统调用号（INT system_call）的代码
• 操作系统写中断处理，获取调取程序的编号
• 操作系统根据编号执行相应的代码

中断处理-用户态转化成内核态最终调用内核方法 硬件提供了 INT 0x80 中断能让我们主动进入内核，最重要的就是 set_system_gate 设置中断陷阱门 set_system_gate 的参数为 INT 0x8080 中断和INT system_call表示要调用是方法，此时的 DPL 为 3； 通过转化后进入到内核态，设置 PC，其中 CS 为 8（100）故可得 CPL 为 0 内核态，而 IP 为 system_call 通过查 system_call_table 得到 _NR_XXX 最终调用 sys_XXX

调用的具体过程： 用户调用 XXX 方法 通过库函数展开成宏，调用中断 中断处理 system_call 查 sys_call_table 得到

19 - 操作系统 - 进程管理（CPU 部分）

CPU 使用的关键是：取值执行 设置完 PC 后便自动开始工作，但这样顺序执行有很多缺点：但程序需要调用 IO 设备或者磁盘时，会等待很久从而造成时间上的浪费，于是我们需要让 CPU 交替执行多个程序

一个 CPU 上交替执行多个程序称为：并发，在交替执行的时候为了完成切换需要保存寄存器等程序信息，从而引入进程（进行中的程序）的概念，CPU 在运行多个程序时跑多个进程，因此 CPU 运行的效率得到大大提升

多进程图像： CPU 用 PCB（Process Control Block 记录进程信息的数据结构） 进程带动内存的使用需要用映射表（MMU）进行内存封存 - 同一地址指向不同物理地址 - 为了共存；

多线程：- TCB 线程控制表 线程有自己的 TCB，thread control block, 只负责这条流程的信息，包括 PC 程序计数器，SP 堆栈，State 状态，和寄存器。有不同的控制流，需要不同的寄存器来表示控制流的执行状态，每个线程有独立的这些信息，但共享一个资源。

多核：线程-用户栈和内核栈-进程切换 每个线程对应一套栈，用户栈和内核栈 用户栈进入内核栈：系统调用（fork()）会引起中断并且创建一个进程，有两个重点： 1.一个线程是怎么通过进程切换的 2.创建一个进程需要做哪些准备 线程切换五段论：中断入口，建立用户栈和内核栈的联系 进入内核态执行，执行完毕过程中或者执行完毕后，系统会判断事件有可能引发切换（中间三段） 中断返回 ret_from_sys_call

• 在 A 处调用 fork() 时会产生 INT 0x80 中断和 _NR_fork 同时 CPU 立刻把用户态的相关信息压入内核栈
• call sys_fork 根据 PCB 中的 state 判断进程状态是就绪还是阻塞，非 0 则阻塞，阻塞需要调度切换 reschedule{ jmp _schedule } ；然后需要判断进程时间片再一次reschedule；最后返回中断。
• _schedule{ switch_to(next) } 中具体实现调度和切换 ：next=XXX 下一个进程 XXX（用调度算法找到下一个已经就绪的进程），switch_to（切换将 PC 跳到下一个进程 XXX 中执行）
• switch_to通过 TSS（task state segment 任务段）进行段跳转切换，首先用TR 寄存器作为选择子在 GDT 表中找到 TSS 描述符，从而找到 TSS 的段地址，把 CPU 中的 EAX、EBX 等寄存器的相关信息保存在原 TSS 段中（相当于存档）；同理找到下一个进程的 TSS 段地址赋给 TR，将该 TSS 中的信息拷贝到 CPU 中（相当于读档），完成跳转。此时下一个进程是我们创建的子进程
• 中断返回 ret_from_sys_call：先 popl 用户态中的信息 最后 iret

创建进程的任务就开始了 ThreadCreate：

• 要创建下一个进程中的 TSS 需要用到 sys_fork { call _copy_process } 此时内核栈中的信息全部作为 _copy_process 的参数从而创建出差不多完全一样的子进程

• copy_process 细节：创建栈

  p = (struct task_struct *)get_free_page();//申请内存空间
  //创建内核栈
  p->tss.esp0 = PAGE_SIZE + (long) p ;
  p->tss.ss0 = 0x10;
  //创建用户栈(和父进程共用的栈 ss和esp 是由父进程中用户栈中传入的)
  p->tss.ss = ss & 0xffff;
  p->tss.esp = esp;

• 具体过程是：switch_to(next=子进程) 创建子进程同时设置好 TSS 并且和 TCB 相连，上面是创建子进程的具体过程

执行我们想要的代码：

• 我们创建的子进程随着中断返回到 A 处，而此时不会和父进程一样的执行 fork() 而是 call sys_execve 从而执行我们所要执行的操作
• 要找到真正的 PC，我们需要在中断返回前将当前得到的 IP 压入到 用户栈中的 EIP 从而真正的赋值给 IP 寄存器，得到 PC 从而执行
• 获取当前 IP 要根据 ls -> entry (call do_entry ) 获得
• do_entry { eip[0] = ex. a_entry }; a_entry 代表的就是编译器在编译链接产生 ls.exe 时编译器提供的入口： unsigned a_entry，而 ls 文件实际存在于磁盘之中

20 - 操作系统 - 调度算法 - 进程合作

调度算法 - IO 约束型和 CPU 约束型

**IO 约束型：**通常优先级会比较高，提前调用 IO 可以让设备先处理，CPU 可以并发执行，等待设备处理完后 CPU 读数据就行 此时是 read 中断，对应的通常是前台进程（用户进程） **CPU 约束型：**用的 TimeOut 中断，对应的通常是后台进程

一个好的调度算法（Schedule（））应该折中、会自适应、能自动分辨前后台进程、以 RR（轮转调度算法）为核心、有优先级。具体实现方式是：

• 首先找到就绪队列中优先级最大的一个进程（用 COUNT 时间片表示，越大优先级越高）
• 然后当该进程的时间片为 0 时，重新设置所有进程的 COUNT（右移一位+初始时间片长度），让处于拥塞状态的进程的优先级比当前进程优先级高，等待就绪后可以被 CPU 调用
• 动态调整 COUNT 同时也意味着此时调度会从 CPU 约束转成 IO 约束，而 IO 约束对应的是前台进程的特征，于是分辨出前后台进程。原理是拥塞状态下的进程大部分都是前台进程（需要调用 IO）在调整后优先级高，阻塞越久优先级越高，但COUNT 不会无限增长破坏 RR 算法
• 这和 COUNT 的重置算法有关：$c(n)=c(n-1)/2+P$ 其中 $ c(0)= P$ 于最终收敛于 2P 不会无限大符合时间片的规则
• 后台进程一直循环可以近似看出是 SJF 调度，符合 CPU 约束型

进程合作 - 多个进程共同完成一个任务 - 信号量

COUNT 信号已经无法简单处理了多个进程等待和资源生产复杂情况了，需要一个信号量来实现“走走停停”，信号量里有 value（资源的个数）和 PCB 阻塞队列（等待在该信号量上的进程），信号量中 P 操作是消费资源，V 操作是生产资源。

信号量解生产者-消费者问题： 生产者第一步 P(empty)需要判断资源是否满了，满了则不能再生产了，empty= 0 表示缓冲区满了，消费者的第一步 P(full)则是判断当前已经生产的个数，为零则无法消费，full 表示已经生产的个数；第二步两者都是上锁 P(mutex)，然后分别执行读入写出，最后解锁 V(mutex)；生产者第三步是 V(full) 代表生产了一些资源，而消费者是 V(empty) 消耗了一些资源

信号量需要临界区来保护，因为信号量是所以进程共享的。 临界区保护原则：

• 基本原则：互斥进入，进程间的互斥关系保证了是临界区
• 好的保护原则：有空让进和有限等待

信号量的具体实现过程：面包算法、关中断方法、原子指令上锁法 在内核中为用于一个数组存放信号量，再建立队列用于存放 PCB，因为是全局数据所以要写在内核中，用的时候必须使用系统调用队列中对应的信号量

死锁处理：PC 机通常使用死锁忽略

21 - 操作系统 - 内存管理

内存使用和分段：

要从逻辑地址转化成物理地址用运行时重定位最合适，利用的基址放在 PCB 中，执行指令时第一步就是从 PCB(特殊数据结构，其中包含了GDT和LDT)中取出基地址

由于程序是分段的 code segment | data segment … 方便管理而且在载入时节约资源，所以在存放基地址时还需要按段号分段存放到 DS 中，形成进程段表。 操作系统的段表就是GDT，子进程的段表是LDT（LDT 可以看成是 GDT 分配的）

地址翻译的具体实现过程是：首先找到本段的程序段号，然后在 LDT 表中的找到对应的基地址，完成重定位过程，段号存放在 ldtr 中

内存分页：

分区是为了能找到空闲的内存区并管理内存，这样在进程载入的时候才找得到空闲内存区，分段分区都是针对的虚拟内存。但分区会产生很多碎片，因此我们采用分页。

一个程序有很多段，一个段又对应很多页 用页表实现分页，页表起始地址放在 cr3 通过 MMU 得到页号，页号找到页框号，最后将页框号和逻辑地址相连，页框规定了页的大小，页表存放在 PCB 中，每个进程都有自己的页表

段页内存同时存在：

程序用段-虚拟内存-虚拟内存分页-映射到物理内存 段页同时存在时的重定位（地址翻译）： 段依旧按段表找出基地址加上段偏移得到虚拟地址-再从虚拟地址映射到页表找到页号，利用页号和偏移地址得到物理地址，两层地址翻译：段号到虚拟地址、页号到物理地址

备忘录

深入

底层 - 汇编：（王爽《汇编语言第三版》）

3.7 CPU 提供的栈机制

入栈和出栈都是以字为单位，通过 SS 段寄存器：SP 寄存器 来指向栈顶元素

栈是从高地址往低地址增长的，这同时解决了“CPU 如何知道此段内存空间是栈“的问题，当 SP 寄存器 负增长的底线是 0000h，故定义起始地址后栈大小也随之确定。但 CPU 是不会保证我们对栈的操作不会越界的，POP 和 PUSH 的过程中有可能会产生溢出

当栈为空时 SS：SP 指向栈空间最高地址单元的下一个单元

​ 我们当然希望 CPU 可以帮我们解决这个问题，比如说在 CPU 中有记录栈顶上限和栈 底的寄存器，我们可以通过填写这些寄存器来指定栈空间的范围，然后，CPU 在执行 push 指令的时候靠检测栈顶上限寄存器、在执行 pop 指令的时候靠检测栈底寄存器保证不 会超界。 ​ 不过，对于 8086CPU,这只是我们的一个设想(我们当然可以这样设想，如果 CPU 是 我们设计的话，这也就不仅仅是一个设想)。实际的情况是，8086CPU 中并没有这样的寄 存器。 ​ 8086CPU 不保证我们对栈的操作不会超界。这也就是说，8086CPU 只知道栈顶在何 处(由 SS:SP 指示)，而不知道我们安排的栈空间有多大。这点就好像 CPU 只知道当前要执 行的指令在何处(由 CS:IP 指示),而不知道要执行的指令有多少。从这两点上我们可以看 出 8086CPU 的工作机理，它只考虑当前的情况:当前的栈顶在何处、当前要执行的指令 是哪一条。 ​ 我们在编程的时候要自己操心栈顶超界的问题，要根据可能用到的最大栈空间，来安 排栈的大小，防止入栈的数据太多而导致的超界;执行出栈操作的时候也要注意，以防栈 空的时候继续出栈而导致的超界。

应用层 - JavaWeb_Filter & Ajax & JSON

• Json 一种轻量化的通用数据传输格式，轻量化是与 XML 对比，JSON 更小、更快、更易解析。

  有两种表示方法 JSON 对象 和 JSON 字符串 用 parse() stringify() 互相转化

  采用键值对方式存放 可以放 number、String、数组、JSON 对象

  语法是花括号 {} 加 key:values 用 逗号，分隔

  在 Java 调用时可以选择导 GSON（谷歌） 或者 阿里（推荐阿里 没有太多依赖） 的 jar 包

• Ajax ：Asynchronous JavaScript and XML. （异步的 js 和 xml）是一种在无需重新加载整个网页的情况下，能够更新部分网页的技术。

  同步：在提交表单后必须等待服务器返回才可以继续处理数据（造成页面卡死待响应的现象，体验差）

  异步：在提交表单后无须等待，服务器处理完成后会自动返回

  Ajax 在 JQuery 中有封装完成的使用方法，JSP 页面中应用较多

• Filter：JavaWeb 的三大组件之一 用于过滤请求 可以用于用户权限的管理

  FilterChain 过滤器链（多个过滤器一起工作）如果通过 XML 配置，则先配置的先调用

  FilterChain.doFilter() - 执行过滤操作 如果有下一个过滤器则进入 否则执行后置代码

  FilterConfig 类 可以获取在 XML 文件中的配置信息

  <init-param>
  <param-name></param-name>
  <param-value></param-value>
  </init-param>