[ 后端与一些计算机基础| 青训营笔记]

空白271
106 阅读10分钟

这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 13 天

今天学一些计算机基础知识。

1.计算机的性能指标

计算机的主要性能指标是字长、主频、内存容量、存取周期、运算速度

计算机的性能指标是指能在一定程度上衡量计算机优劣的技术指标

  1. 字长。计算机在同一时间内处理的一组二进制数称为一个计算机的“字”，而这组二进制数的位数就是“字长”。
  2. 主频。就是CPU的时钟频率，简单说是CPU运算时的工作频率(1秒内发生的同步脉冲数)的简称。
  3. 内存容量。内存储器容量的大小反映了计算机即时存储信息的能力。
  4. 存取周期。存贮器连续二次独立的“读”或“写”操作所需的最短时间，单位来纳秒(ns,1ns=10-9s)。
  5. 运算速度。运算速度是衡量计算机性能的一项重要指标。通常所说的计算机运算速度(平均运算速度)，是指每秒钟所能执行的指令条数，一般用“百万条指令/秒”。

2.常见的编码识别与转换

  • ASCII编码

    标准ASCII 码也叫基础ASCII码，使用7 位二进制数（剩下的1位二进制为0）来表示所有的大写和小写字母，数字0 到9、标点符号，以及在美式英语中使用的特殊控制字符

  • Base64编码

    Base64，就是使用64个可打印字符来表示二进制数据的方法。这64个字符中包括大小写字母、数字、＋和／，还有用来补缺的特殊字符＝。

  • shellcode编码

    • shellcode是一段用于利用软件漏洞而执行的代码，shellcode为16进制之机械码，以其经常让攻击者获得shell而得名。shellcode常常使用机器语言编写。 在寄存器eip溢出后，加入一段可让CPU执行的shellcode机械码，让电脑可以执行攻击者的任意指令。在Shellcode的编码技术中有众多的编码算法，常用的有如下几种：
      • Base64编码：采用Base64对网页Shellcode进行编码。
      • alpha_upper编码：编码后的整个Shellcode呈现ASCII可见字符编码。
      • xor编码：通过异或算法实现编码，编解码过程比较容易实现，编码后的长度增长也比较容易接受。

  • Quoted-printable编码

    • Quoted-Printable编码的基本方法是：输入数据在33-60、62-126范围内的，直接输出；其它的需编码为“=”加两个字节的HEX码(大写)。为保证输出行不超过规定长度，可在行尾加“=\r\n”序列作为软回车。

  • XXencode编码

    • 将输入文本以每三个字节为单位进行编码
    • 如果最后剩下的资料少于三个字节，不够的部份用0补齐
    • 这三个字节共有24个Bit，以6bit为单位分为4个组，每个组以十进制来表示所出现的数值只会落在0到63之间
    • 以所对应值的位置字符代替。它所选择的可打印字符是：+-0123456789ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz，一共64个字符
    • 跟base64打印字符相比，就是UUencode多一个-”字符，少一个/ 字符

image.png

  • UUencode编码
    • 起先用在unix网络中，早期在电子邮件中使用较多
    • 将输入文本以每三个字节为单位进行编码，如果最后剩下的资料少于三个字节，不够的部份用0补齐
    • 三个字节共有24个Bit，以6-bit为单位分为4个组，每个组以十进制来表示所出现的字节的数值，这个数值只会落在0到63之间
    • 然后将每个数加上32，所产生的结果刚好落在ASCII字符集中可打印字符（32-空白…95-底线）的范围之中
  • URL编码

    • URL 编码协议规定（即 RFC3986 协议）：URL 中只允许包含英文字母、数字、以及这 4 个 - _ . ~ 特殊字符和所有的保留字符。协议中规定了以下保留字符：

      ！ * ’ ( ) ; : @ & = + $ , / ? # [ ]

但是当组件中的普通数据包含这些特殊字符时，它们就变成了不安全字符，此时就需要对其进行编码处理。

  • Unicode编码
    • Unicode编码是一种计算机字符编码标准，UTF-8 UTF-16 UTF-32是Unicode的具体实现。UTF-8可以说是当前互联网最常用的编码格式了，它基于Unicode字符集进行编码设计。它最大的特点是变长字节的编码设计，一个字符最长4个字节，最少1个字节，大部分的中文字符占3个字节。编码规则如下：

　　1.用一个字节表示的字符，第一位设为 0，后面的 7 位对应这个字符的 Unicode 码点。由于这128个字符的unicode完全对照ASCII码，可以说完全向下兼容ASCII码。即ASCII编码的文件可以用UTF-8打开而不乱码；

　　2.用一个字节以上表示的字符，假设是N个字节表示这个字符：则该字符第一个字节的前N位都为1，第N+1位为0，剩下的N-1个字节的前两位都设为10，剩下没有主动设值的位置则使用这个字符的Unicode二进制代码点从低位到高位填充，不够用0补足。

  • Escape/Uescape编码
    • Escape/Unescape加密解码/编码解码,又叫%u编码，从以往经验看编码字符串出现有"u"，它是unicode编码，那么Escape编码采用是那一种unicode实现形式呢。其实是UTF-16BE模式。这样一来问题非常简单了。 Escape编码/加密,就是字符对应UTF-16 16进制表示方式前面加%u。Unescape解码/解密，就是去掉"%u"后，将16进制字符还原后，由utf-16转码到自己目标字符。如：字符“中”，UTF-16BE是：“6d93”，因此Escape是“%u6d93”，反之也一样！因为目前%字符，常用作URL编码，所以%u这样编码已经逐渐被废弃了
  • HTML实体编码
    • HTML 实体是一段以连字号（&）开头、以分号（;）结尾的文本（字符串）。实体常常用于显示保留字符（这些字符会被解析为 HTML 代码）和不可见的字符（如“不换行空格”）。你也可以用实体来代替其他难以用标准键盘键入的字符。
  • 摩尔斯电码(Morse Code)
    • 摩尔斯电码是一种早期的数字化通信形式，但是它不同于现代只使用0和1两种状态的二进制代码，它的代码包括五种：点、划、点和划之间的停顿、每个字符间短的停顿（在点和划之间）、每个词之间中等的停顿以及句子之间长的停顿。

3.进程与线程

  • 本质区别：进程是操作系统资源分配的基本单位，而线程是处理器任务调度和执行的基本单位。
  • 包含关系：一个进程至少有一个线程，线程是进程的一部分，所以线程也被称为轻权进程或者轻量级进程。
  • 资源开销：每个进程都有独立的地址空间，进程之间的切换会有较大的开销；线程可以看做轻量级的进程，同一个进程内的线程共享进程的地址空间，每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器，线程之间切换的开销小。
  • 影响关系：一个进程崩溃后，在保护模式下其他进程不会被影响，但是一个线程崩溃可能导致整个进程被操作系统杀掉，所以多进程要比多线程健壮。

4.内存管理

内存管理功能：

  • 内存空间的分配与回收：由操作系统完成主存储器空间的分配和管理，是程序员摆脱存储分配的麻烦，提高编程效率。
  • 地址转换：将逻辑地址转换成相应的物理地址。
  • 内存空间的扩充：利用虚拟存储技术或自动覆盖技术，从逻辑上扩充主存。
  • 存储保护：保证各道作业在各自的存储空间内运行，互不干扰。

重定位：根据内存的当前情况，将装入模块装入内存的适当位置，装入时对目标程序中的指令和数据的修改过程称为重定位。

静态重定位：地址的变换通常是在装入时一次完成的。一个作业装入内存时，必须给它分配要求的全部内存空间，若没有足够的内存，则不能装入该作业。此外，作业一旦装入内存，整个运行期间就不能在内存中移动，也不能再申请内存空间。

动态重定位：需要重定位寄存器的支持。可以将程序分配到不连续的存储区中；在程序运行之前可以只装入它的部分代码即可投入运行，然后在程序运行期间，根据需要动态申请分配内存。

覆盖和交换：覆盖与交换技术是在多道程序环境下用来扩充内存的两种方法，目的是减少程序占用的主存空间来扩充内存。 覆盖是在同一个程序或进程中的，交换是在不同进程之间的。

连续分配管理方式：连续分配方式是指为一个用户程序分配一个连续的内存空间。主要包括单一连续分配、固定分区分配和动态分区分配。

引入快表后的地址变换过程如下：

  1. CPU给出逻辑地址，由某个硬件算得页号、页内偏移量，将页号与快表中的所有页号进行比较。
  2. 如果找到匹配的页号，说明要访问的页表项在快表中有副本，则直接从中取出该页对应的内存块号，再将内存块号与页内偏移量拼接形成物理地址，最后，访问该物理地址对应的内存单元。因此，若快表命中，则访问某个逻辑地址仅需一次访存即可。
  3. 如果没有找到匹配的页号，则需要访问内存中的页表，找到对应页表项，得到页面存放的内存块号，再将内存块号与页内偏移量拼接形成物理地址，最后，访问该物理地址对应的内存单元。因此，若快表未命中，则访问某个逻辑地址需要两次访存（注意:在找到页表项后，应同时将其存入快表，以便后面可能的再次访问。但若快表已满，则必须按照一定的算法对旧的页表项进行替换)

虚拟内存： 基于局部性原理，在程序装入时，可以将程序中很快会用到的部分装入内存，暂时用不到的部分留在外存，就可以让程序开始执行。在程序执行过程中，当所访问的信息不在内存时，由操作系统负责将所需信息从外存调入内存，然后继续执行程序。若内存空间不够，由操作系统负责将内存中暂时用不到的信息换出到外存。在操作系统的管理下，在用户看来似乎有一个比实际内存大得多的内存，这就是虚拟内存。

虚拟存储器的最大容量由计算机的地址结构决定，实际容量 = min{内存和外存的容量之和，CPU的寻址范围}。并不是简单的内外存容量相加。

avatar
文章
阅读
粉丝