相关疑难解决方法(0)

什么是POSIX？我已阅读维基百科的文章,每次遇到这个词时我都会阅读它.事实是,我从来没有真正理解它是什么.

任何人都可以通过解释"对POSIX的需求"向我解释一下吗？

如何在没有运行操作系统的情况下自行运行程序？你能创建计算机可以在启动时加载和运行的汇编程序,例如从闪存驱动器启动计算机并运行cpu上的程序吗？

我明白这std::atomic<>是一个原子对象.但原子到什么程度？根据我的理解,操作可以是原子的.使对象成为原子意味着什么？例如,如果有两个线程同时执行以下代码:

a = a + 12;

然后是整个操作(比方说add_twelve_to(int))原子？或者是变量原子(so operator=())的变化？

在阅读有关汇编程序的文章时,我经常遇到人们在写文件时他们推送处理器的某个寄存器并稍后再次弹出它以恢复它之前的状态.

• 怎么能推一个寄存器？它在哪里推？为什么需要这个？
• 这可归结为单处理器指令还是更复杂？

这个问题旨在填补关于该主题的良好免费信息的真空.

我相信一个好的答案将适合一个大的答案或至少在几个答案.

主要目标是为完整的初学者提供足够的信息,以便他们可以自己学习手册,并能够理解与分页相关的基本操作系统概念.

建议的指导方针:

• 答案应该是初学者友好的:
  • 具体但可能简化的例子非常重要
  • 欢迎使用所示概念的应用
• 引用有用的资源是好的
• 我们欢迎操作系统如何使用分页功能
• PAE和PSE的解释是受欢迎的
• 我们欢迎对x86_64进行小规模的讨论

相关问题以及为什么我认为它们不是愚蠢的:

• x86页表如何工作？:标题与此问题几乎相同,但是正文询问与cr3和TLB相关的具体问题.那个问题是这个问题的一个子集.

• x86虚拟化如何工作:正文仅询问源.

我在Qt的源代码中看到了一些x86程序集:

q_atomic_increment:
    movl 4(%esp), %ecx
    lock 
    incl (%ecx)
    mov $0,%eax
    setne %al
    ret

    .align 4,0x90
    .type q_atomic_increment,@function
    .size   q_atomic_increment,.-q_atomic_increment

1. 从谷歌搜索,我知道lock指令将导致CPU锁定总线,但我不知道CPU何时释放总线？

2. 关于以上整个代码,我不明白这段代码是如何实现的Add？

我可以理解如何编写一个使用多个进程或线程的程序:fork()一个新进程并使用IPC,或创建多个线程并使用这些通信机制.

我也理解上下文切换.也就是说,只有一次CPU,操作系统为每个进程安排时间(并且有大量的调度算法),从而我们实现了同时运行多个进程.

现在我们拥有多核处理器(或多处理器计算机),我们可以在两个独立的核心上同时运行两个进程.

我的问题是关于最后一个场景:内核如何控制进程运行的核心？哪些系统调用(在Linux,甚至是Windows中)在特定核心上安排进程？

我问的原因是:我正在为学校开展一个项目,我们将在那里探索最近的计算主题 - 我选择了多核架构.关于如何在这种环境中编程(如何监视死锁或竞争条件)似乎有很多材料,但在控制各个核心本身方面却没有太多.我希望能够编写一些演示程序并提供一些汇编指令或C代码,以实现"看,我在第二个内核上运行无限循环,查看该特定内核的 CPU利用率峰值" .

任何代码示例？还是教程？

编辑:为了澄清 - 很多人都说这是操作系统的目的,应该让操作系统处理这个问题.我完全同意!但那时我所要求的(或试图感受到)是操作系统实际上做的事情.不是调度算法,而是"一旦选择了核心,必须执行哪些指令才能让核心开始获取指令？"

在单核CPU上,每个进程都在OS中运行,并且CPU从一个进程跳转到另一个进程以最好地利用自身.进程可以有多个线程,在这种情况下,CPU在相应进程上运行时会运行这些线程.

现在,在多核CPU上:

• 核心是否在每个进程中一起运行,或者核心是否可以在一个特定时间点在不同进程中单独运行？例如,您有程序A运行两个线程.双核CPU可以运行这个程序的两个线程吗？如果我们使用像OpenMP这样的东西,我认为答案应该是肯定的.但是,虽然内核在这个OpenMP嵌入式进程中运行,但其中一个内核是否可以简单地切换到其他进程？

• 对于为单核创建的程序,当以100%运行时,为什么分配每个核的CPU利用率？(例如,80%和20%的双核CPU.在这种情况下,所有核心的利用率总是高达100%.)核心是否通过以某种方式运行每个进程的每个线程来帮助彼此帮助？

关于多核CPU或多处理器系统中使用的高速缓存存储器,我有几个问题.(虽然与编程没有直接关系,但是当一个人为多核处理器/多处理器系统编写软件时会产生很多反响,因此在这里问!)

1. 在多处理器系统或多核处理器(Intel Quad Core,Core two Duo等......)中,每个cpu核心/处理器都有自己的缓存(数据和程序缓存)吗？

2. 一个处理器/核心可以访问彼此的高速缓存,因为如果允许它们访问彼此的高速缓存,那么我认为可能存在较少的高速缓存未命中,如果特定处理器高速缓存没有一些数据但是其他一些处理器的缓存可能有它,从而避免从内存读入第一个处理器的缓存？这个假设是否有效且真实？

3. 允许任何处理器访问其他处理器的高速缓冲存储器会有任何问题吗？

暂停指令通常用于测试自旋锁的循环,当一些其他线程拥有自旋锁时,以缓解紧密循环.据说这相当于一些NOP指令.有人能告诉我它是如何适用于自旋锁优化的吗？在我看来,即使是NOP指令也浪费了CPU时间.它们会降低CPU使用率吗？

另一个问题是我可以将暂停指令用于其他类似目的.例如,我有一个忙线程,它不断扫描一些地方(例如队列)以检索新节点; 但是,有时队列是空的,线程只是在浪费cpu时间.睡眠线程并通过其他线程唤醒它可能是一个选项,但线程是关键的,所以我不想让它睡觉.可以暂停指令工作以减轻CPU使用率吗？目前它使用100%cpu的物理核心？

谢谢.