CPU 基础
- 图灵机工作模式
- 冯诺依曼模型
3. 内存
4. 中央处理器
5. 总线
6. 输入输出设备 - 线路位宽和CPU位宽: 硬件的 64 位和 32 位指的是 CPU 的位宽,软件的 64 位和 32 位指的是指令的位宽
- 程序执行的基本过程
- 示例
- 总结
1、CPU执行程序.pdf
CPU 执行任务
CPU 内部的多个 Cache + 外部的内存和磁盘都就构成了金字塔的存储器结构,在这个金字塔中,越往下,存储器的容量就越大,但访问速度就会小。
- CPU读取数据按照CPU Cache Line 大小为单位,CPU Cache Line 大小一般是 64 个字节的一块为单位进行的
- Cache Line 伪共享问题就是,多个线程同时读写同一个 Cache Line 的不同变量时,而导致 CPU Cache 失效的现象,对于多个线程共享的热点数据,即经常会修改的数据,应该避免这些数据刚好在同一个 Cache Line 中,避免的方式一般有 Cache Line 大小字节对齐,以及字节填充等方法
- 支持人为手段干预 Linux 的默认调度策略和优先级
实模式和保护模式
CPU(中央处理单元)的实模式和保护模式是两种不同的工作模式,用于控制处理器在操作系统和应用程序中的行为。这些模式涉及到处理器对内存、访问权限以及执行指令的处理方式。
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实模式(Real Mode): 实模式是早期x86架构的一种工作模式,通常用于早期的PC机。在实模式下,处理器使用的是20位的物理地址(1MB)来访问内存,这种模式下内存的访问是相对简单的,但限制了系统的可用内存和安全性。在实模式中,所有的内存访问都是直接的,没有分段保护或分页机制,也没有特权级的概念。
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保护模式(Protected Mode): 保护模式是x86架构中引入的一种更为先进的工作模式。在保护模式下,处理器可以访问超过1MB的内存,还引入了内存分段和分页机制,以及特权级的概念。这使得操作系统能够实现更好的内存隔离和保护,防止应用程序之间相互干扰。在保护模式下,内存访问受到更为严格的权限控制,操作系统可以分配特权级,限制用户态程序对系统资源的访问。
下面是更详细的比较:
实模式:
- 使用20位物理地址,最大支持1MB内存。
- 没有内存保护机制,任何程序都可以访问所有内存区域。
- 所有操作在同一个特权级执行,即特权级为0。
- 使用分段方式来访问内存,但分段没有提供有效的隔离和保护。
- 寻址方式比较简单,物理地址直接对应到内存。
保护模式:
- 支持32位或更高的寻址,可以访问更大的内存空间。
- 引入了特权级的概念,处理器可以在不同的特权级下执行不同的指令。
- 使用分段和分页机制来隔离和保护内存,实现虚拟内存和内存保护。
- 允许操作系统分配不同的特权级,控制用户态和内核态的访问权限。
- 提供更高级的硬件支持,例如虚拟内存、中断处理等。
保护模式为操作系统提供了更多的灵活性和安全性,允许多个应用程序并发运行,并保护它们的内存和资源不被其他程序破坏。
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