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计算机存储系统的层次结构及其优势

本文介绍了计算机存储系统的层次结构,包括高速缓存、主存储器和辅助存储器三个层次。通过分层存储数据可以提高程序的执行效率。计算机存储系统的层次结构将各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器有机组合成整体,形成可寻址存储空间比主存储器空间大得多的存储整体。由于辅助存储器容量大、价格低,使得整体存储系统的平均价格降低。同时,高速缓存的存取速度可以和CPU的工作速度相匹配,进一步提高程序执行效率。

一,简答题(30分)

1,当前计算机系统一般会采用层次结构存储数据,请介绍下典型计算机存储系统一般分为哪几个层次,为什么采用分层存储数据能有效提高程序的执行效率?(10分)所谓存储系统的层次结构,就是把各种不同存储容量、存取速度和价格的存储器按层次结构组成多层存储器,并通过管理软件和辅助硬件有机组合成统一的整体,使所存放的程序和数据按层次分布在各种存储器中。目前,在计算机系统中通常采用三级层次结构来构成存储系统,主要由高速缓冲存储器Cache、主存储器和辅助存储器组成。存储系统多级层次结构中,由上向下分三级,其容量逐渐增大,速度逐级降低,成本则逐次减少。整个结构又可以看成两个层次:它们分别是主存一辅存层次和cache一主存层次。这个层次系统中的每一种存储器都不再是孤立的存储器,而是一个有机的整体。它们在辅助硬件和计算机操作系统的管理下,可把主存一辅存层次作为一个存储整体,形成的可寻址存储空间比主存储器空间大得多。由于辅存容量大,价格低,使得存储系统的整体平均价格降低。由于Cache的存取速度可以和CPU的工作速度相媲美,故cache一主存层次可以缩小主存和cPu之间的速度差距,从整体上提高存储器系统的存取速度。尽管Cache成本高,但由于容量较小,故不会使存储系统的整体价格增加很多。综上所述,一个较大的存储系统是由各种不同类型的存储设备构成,是一个具有多级层次结构的存储系统。该系统既有与CPU相近的速度,又有极大的容量,而成本又是较低的。其中高速缓存解决了存储系统的速度问题,辅助存储器则解决了存储系统的容量问题。采用多级层次结构的存储器系统可以有效的解决存储器的速度、容量和价格之间的矛盾。

2,Unix/Linux系统中僵尸进程是如何产生的?有什么危害?如何避免?(10分)

一个进程在调用exit命令结束自己的生命的时候,其实它并没有真正的被销毁,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构(系统调用exit,它的作用是使进程退出,但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程,并不能将其完全销毁)。

在Linux进程的状态中,僵尸进程是非常特殊的一种,它已经放弃了几乎所有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集,除此之外,僵尸进程不再占有任何内存空间。它需要它的父进程来为它收尸,如果他的父进程没安装SIGCHLD信号处理函数调用wait或waitpid()等待子进程结束,又没有显式忽略该信号,那么它就一直保持僵尸状态,如果这时父进程结束了,那么init进程自动会接手这个子进程,为它收尸,它还是能被清除的。但是如果如果父进程是一个循环,不会结束,那么子进程就会一直保持僵尸状态,这就是为什么系统中有时会有很多的僵尸进程。

避免zombie的方法:

1)在SVR4中,如果调用signal或sigset将SIGCHLD的配置设置为忽略,则不会产生僵死子进程。另外,使用SVR4版的sigaction,则可设置SA_NOCLDWAIT标志以避免子进程 僵死。

Linux中也可使用这个,在一个程序的开始调用这个函数 signal(SIGCHLD,SIG_IGN);

2)调用fork两次。

3)用waitpid等待子进程返回.

3,简述Unix/Linux系统中使用socket库编写服务器端程序的流程,请分别用对应的socket通信函数表示(10分)

TCP socket通信

服务器端流程如下:

1.创建serverSocket

2.初始化 serverAddr(服务器地址)

3.将socket和serverAddr 绑定 bind

4.开始监听 listen

5.进入while循环,不断的accept接入的客户端socket,进行读写操作write和read

6.关闭serverSocket

客户端流程:

1.创建clientSocket

2.初始化 serverAddr

3.链接到服务器 connect

4.利用write和read 进行读写操作

5.关闭clientSocket

这个列表是一个Berkeley套接字API库提供的函数或者方法的概要:

socket() 创建一个新的确定类型的套接字,类型用一个整型数值标识,并为它分配系统资源。

bind() 一般用于服务器端,将一个套接字与一个套接字地址结构相关联,比如,一个指定的本地端口和IP地址。

listen() 用于服务器端,使一个绑定的TCP套接字进入监听状态。

connect() 用于客户端,为一个套接字分配一个自由的本地端口号。 如果是TCP套接字的话,它会试图获得一个新的TCP连接。

accept() 用于服务器端。 它接受一个从远端客户端发出的创建一个新的TCP连接的接入请求,创建一个新的套接字,与该连接相应的套接字地址相关联。

send()和recv(),或者write()和read(),或者recvfrom()和sendto(), 用于往/从远程套接字发送和接受数据。

close() 用于系统释放分配给一个套接字的资源。 如果是TCP,连接会被中断。

gethostbyname()和gethostbyaddr() 用于解析主机名和地址。

select() 用于修整有如下情况的套接字列表: 准备读,准备写或者是有错误。

poll() 用于检查套接字的状态。 套接字可以被测试,看是否可以写入、读取或是有错误。

getsockopt() 用于查询指定的套接字一个特定的套接字选项的当前值。

setsockopt() 用于为指定的套接字设定一个特定的套接字选项。

二,算法与程序设计题

1,使用C/C++编写函数,实现字符串反转,要求不使用任何系统函数,且时间复杂度最小,函数原型:char* reverse_str(char* str)。(15分)获取首尾指针,然后将首尾指针指向的元素交换,将首指针指向下一个,将尾指针指向前一个,交换指针指向的元素,然后重复执行,直到首尾指针相遇。

2,给定一个如下格式的字符串(1,(2,3),(4,(5,6),7))括号内的元素可以是数字,也可以是另一个括号,请实现一个算法消除嵌套的括号,比如把上面的表达式变成:(1,2,3,4,5,6,7),如果表达式有误请报错。(15分)使用栈和队列实现

766cc8ac1b30912216bb9a7e8a1ca888.png

好像当时懵了,太困。就开始乱写了。写的是首先找出query_topic_info数组和adwords_topic_info数组的最大值,然后返回其乘积



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这个家伙很懒,什么也没留下!
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