《深刻理解计算机系统》速读笔记

问题一 条件码

条件码寄存器中保存着单个位的条件码，由CPU维护，如：
CF：进位标志
ZF：零标志
SF：符号标志
OF：溢出标志

有几类指令可以修改条件码：
算术指令：既改变操做数，也有可能改变条件码。
CMP指令：右操做数减左操做数，只可能改变条件码。
TEST指令：两操做数相与，只可能改变条件码。

条件码寄存器不能直接读取，有三种方法：
set指令：根据条件码，设置一个字节。
jump指令：根据条件码进行跳转，即控制的条件转移。
cmov条件传送指令：根据条件码决定是否进行mov操做。

问题二 RIO包

• RIO,全称 Robust I/O，即健壮的IO包。它提供了与系统I/O相似的函数接口，在读取操做时，RIO包加入了读缓冲区，必定程度上增长了程序的读取效率。
• RIO函数提供了带缓冲的读操做，与无缓冲的写操做
• RIO帮助咱们处理了可修复的错误类型:EINTR。考虑read和write在阻塞时被某个信号中断，在中断前它们还未读取/写入任何字节，则这两个系统调用便会返回-1表示错误，并将errno置为EINTR。这个错误是能够修复的，而且应该是对用户透明的，用户无需在乎read 和 write有没有被中断，他们只须要直到read 和 write成功读取/写入了多少字节，因此在RIO的rio_read()和rio_write()中便对中断进行了处理。

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
 
ssize_t rio_readn(int fd, void *usrbuf, size_t n)
{
    size_t nleft = n;
    ssize_t nread;
    char *bufp = usrbuf;
 
    while (nleft > 0)
    {
        if ((nread = read(fd, bufp, nleft)) < 0)
        {
            if (errno == EINTR)
            {
                nread = 0;
            }
            else
            {
                return -1;
            }
        }
        else if (nread == 0)
        {
            break;
        }
 
        nleft -= nread;
        bufp += nread;
    }
 
    return (n-nleft);
}
 
ssize_t rio_writen(int fd, void *usrbuf, size_t n)
{
    size_t nleft = n;
    ssize_t nwritten;
    char *bufp = usrbuf;
 
    while (nleft > 0)
    {
        if ((nwritten = write(fd, bufp, nleft)) <= 0)
        {
            if (errno == EINTR)
            {
                nwritten = 0;
            }
            else
            {
                return -1;
            }
        }
 
        nleft -= nwritten;
        bufp += nwritten;
    }
 
    return n;
}

问题三 套接字接口

应用层经过传输层进行数据通讯时，TCP和UDP会遇到同时为多个应用程序进程提供并发服务的问题。多个TCP链接或多个应用程序进程可能须要 经过同一个TCP协议端口传输数据。为了区别不一样的应用程序进程和链接，许多计算机操做系统为应用程序与TCP／IP协议交互提供了称为套接字 (Socket)的接口，区分不一样应用程序进程间的网络通讯和链接。
生成套接字，主要有3个参数：通讯的目的IP地址、使用的传输 层协议(TCP或UDP)和使用的端口号。Socket原意是“插座”。经过将这3个参数结合起来，与一个“插座”Socket绑定，应用层就能够和传输 层经过套接字接口，区分来自不一样应用程序进程或网络链接的通讯，实现数据传输的并发服务。

加载套接字库，建立套接字（WSAStartup()/socket()）;
绑定套接字到一个IP地址和一个端口上（bind()）;
将套接字设置为监听模式等待链接请求（listen()）；
请求到来后，接受链接请求，返回一个新的对应于这次链接的套接字（accept()）；
用返回的套接字和客户端进行通讯（send()/recv()）；
关闭套接字，关闭加载的套接字库（closesocket()/WSACleanup()）；
加载套接字库，建立套接字（WSAStartup()/socket()）；
向服务器发出链接请求（connect()）
关闭套接字，关闭加载的套接字库（closesocket()/WSACleanup()）；

问题四 信息=位+上下文

位：位是数据存储的最小单位，位又称为比特（bit）,8位=1字节（8bit=1Byte）,每一个字节表示程序中的某些文本字符。每一位的状态只能是0或1：1bit=0或者1bit=1。字母用一个字节表示进行表示和存储，而一个汉字是两个字节表示和存储。 程序的生命周期是从一个源程序（或者说是源文件）开始的。源程序实际上就是一个由值0和1组成的位序列。

　上下文（context）理解：

1.简单的说就是跟当前主题有关的全部内容
2.说到程序的上下文，就是当前这段程序之上和之下的程序段。由于有些变量、函数不必定都定义在一块儿，并且一个程序段不是一行就能写完，之间有有不少的联系。就像看英语阅读或者小说等都须要先后理解的。
3.“设备上下文”（the device context）:是一种包含有关某个设备（如显示器或打印机）的绘制属性信息的Windows数据结构。全部绘制调用都经过设备上下文对象进行，这些对象封装了用于绘制线条、形状和文本的 Windows API。设备上下文容许在 Windows 中进行与设备无关的绘制。设备上下文可用于绘制到屏幕、打印机或者图元文件.

问题五 测量程序运行时间的方法

• 方法一：经过间隔计数（timer）
  
  • 缺点：精度不够高，不能用于程序运行持续时间小于100ms的测量。
  • 优势：准确性不是十分依赖于系统负载，而且在执行时间大于1s的程序上，与理论值之间的偏差很低。
  • 调用库函数times来读进程的计时器，时间测量值是以时钟滴答为单位表示的，times返回的是从系统启动开始通过的时钟滴答总数。
• 方法二：周期计数器（counter）
  • 缺点：只能用汇编语言读取，不能保证通用性，在系统负载很大的状况下，将极大的影响准确性
  • 优势：精度高，而且由于获得的是程序执行期间所通过的时钟周期数，因此可大体估算出在不一样硬件平台上程序的执行时间。
  • 为了给计时测量提供更高的准确度，不少处理器还包含一个运行在时钟周期级别的计时器，它是一个特殊的寄存器，每一个时钟周期它都会自动加1。
  • 因为基于counter的测量方法受影响的因素较多,主要是上下文切换和高速缓存操做的影响,因此高精度计时必须设法消除上述两种因素的影响,

• 方法三：基于gettimeofday函数的测量
  

  • gettimeofday是一个库函数，包含在time.h中。它的功能是查询系统时钟，以肯定当前的日期和时间。它相似于周期计时，除了测量时间是以秒为单位，而不是时钟周期为单位的。
  • 在使用gettimeofday()函数时，第二个参数通常都为空，由于咱们通常都只是为了得到当前时间，而不用得到timezone的数值。