『壹』 如何快速看懂汇编语言程序

首先得了解汇编指令吧,其次得用机器的逻辑思考问题,明白其中的存储、累加、判断、转移等概念。

比如,1+2+....+100这样的问题,虽然我们可以给出公式计算,但机器并不知道,它只能知道,而且只能每次做一个加法,而且鉴于CPU的架构不能存所有的这些数值-如果这些数量不定的话更复杂,比如这些数是放在一个内存区域的,内存区域约定如下:第一个数表示总共有多少个数,后面是相应的数据,在这些数没有规律时是不能用公式的。
另外,许多CPU约定只有一个累加器(同时也是一个寄存器,假设它是寄存器AX),它允许从内存读一个数(MOV或者LD指令),只能进行内存数据加法(ADD [地址])。
于是我们只能这样,首先设置指针寄存器BX:
start: mov BX,#地址 ; 设置内存区域起始地址,保存在BX中
mov CX,[BX]; 取出总数到CX中,假设CX可以做简单递增或递减
dec CX ; 预减一次计数器,因为加法只需做CX-1次

inc BX

mov AX, [BX]; 取出数据
loop: inc BX ;递增BX,使之指向真实数据

ADD AX,[BX];用下一数据进行累加,并将结果保存在AX中

dec CX ;假定这个减法会影响标志位ZF
JNZ loop ;如果没有减到0就继续loop到这里之间的操作

mov [BX], AX; 保存累加结果到数据区的尾部
HALT ; 停机

可以看出,上述代码并不能告诉我具体结果是多少,除非我们通过工具去访问这一内存区域,于是一个系统会设计出来专门让我们进行基本的输入输出,把计算机的内部情况甚至内存情况通过I/O口送出来,这些IO设备,比如键盘负责接收我们的机器指令(可以是汇编结果,也可以是高级语言产生的二进制指令和数据流),把结果输出到打印机或者CRT这样的输出设备上(通常映射为端口,IO PORT)。这就是BIOS完成的工作,如int 8负责时钟,int 10负责屏幕,int 16负责键盘等等。更进一步,可以进一步封装称DOS调用,如int 21负责基本的输入输出包括文件操作等等。WINDOWS等操作系统则通过驱动层进行多级抽象提供操作界面给编程人员,编程人员再进一步封装出对话框或全屏文字菜单或流式(行式操作)操作界面给最终用户。

『贰』 单片机编程时如何查看芯片手册写程序,比如驱动,看不明白

先看简单的咯。芯片资料,先看中文的。结合例程,看看人家怎么写了。写多就会了。一般芯片,比较重要的就是时序了。继电器,没什么的。就控制一个脚的高低电平,使继电器开和管

『叁』 数控编程怎么看图纸

需要把图纸的所有信息都看懂,综合考虑加工方案,
比如:零件的形状属于什么类内型,尺寸,公容差,形位公差,表面粗糙度,技术要求,材料,热处理状态。这些都会影响加工工艺,也就会影响到编程

补充:数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一,通常包括分析零件图样,确定加工工艺过程;计算走刀轨迹,得出刀位数据;编写数控加工程序;制作控制介质;校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。

『肆』 如何看懂《Linux多线程服务端编程

一:进程和线程
每个进程有自己独立的地址空间。“在同一个进程”还是“不在同一个进程”是系统功能划分的重要决策点。《Erlang程序设计》[ERL]把进程比喻为人:
每个人有自己的记忆(内存),人与人通过谈话(消息传递)来交流,谈话既可以是面谈(同一台服务器),也可以在电话里谈(不同的服务器,有网络通信)。面谈和电话谈的区别在于,面谈可以立即知道对方是否死了(crash,SIGCHLD),而电话谈只能通过周期性的心跳来判断对方是否还活着。
有了这些比喻,设计分布式系统时可以采取“角色扮演”,团队里的几个人各自扮演一个进程,人的角色由进程的代码决定(管登录的、管消息分发的、管买卖的等等)。每个人有自己的记忆,但不知道别人的记忆,要想知道别人的看法,只能通过交谈(暂不考虑共享内存这种IPC)。然后就可以思考:
·容错:万一有人突然死了
·扩容:新人中途加进来
·负载均衡:把甲的活儿挪给乙做
·退休:甲要修复bug,先别派新任务,等他做完手上的事情就把他重启
等等各种场景,十分便利。

线程的特点是共享地址空间,从而可以高效地共享数据。一台机器上的多个进程能高效地共享代码段(操作系统可以映射为同样的物理内存),但不能共享数据。如果多个进程大量共享内存,等于是把多进程程序当成多线程来写,掩耳盗铃。
“多线程”的价值,我认为是为了更好地发挥多核处理器(multi-cores)的效能。在单核时代,多线程没有多大价值(个人想法:如果要完成的任务是CPU密集型的,那多线程没有优势,甚至因为线程切换的开销,多线程反而更慢;如果要完成的任务既有CPU计算,又有磁盘或网络IO,则使用多线程的好处是,当某个线程因为IO而阻塞时,OS可以调度其他线程执行,虽然效率确实要比任务的顺序执行效率要高,然而,这种类型的任务,可以通过单线程的”non-blocking IO+IO multiplexing”的模型(事件驱动)来提高效率,采用多线程的方式,带来的可能仅仅是编程上的简单而已)。Alan Cox说过:”A computer is a state machine.Threads are for people who can’t program state machines.”(计算机是一台状态机。线程是给那些不能编写状态机程序的人准备的)如果只有一块CPU、一个执行单元,那么确实如Alan Cox所说,按状态机的思路去写程序是最高效的。

二:单线程服务器的常用编程模型
据我了解,在高性能的网络程序中,使用得最为广泛的恐怕要数”non-blocking IO + IO multiplexing”这种模型,即Reactor模式。
在”non-blocking IO + IO multiplexing”这种模型中,程序的基本结构是一个事件循环(event loop),以事件驱动(event-driven)和事件回调的方式实现业务逻辑:
[cpp] view plain
//代码仅为示意,没有完整考虑各种情况
while(!done)
{
int timeout_ms = max(1000, getNextTimedCallback());
int retval = poll(fds, nfds, timeout_ms);
if (retval<0){
处理错误,回调用户的error handler
}else{
处理到期的timers,回调用户的timer handler
if(retval>0){
处理IO事件,回调用户的IO event handler
}
}
}

这里select(2)/poll(2)有伸缩性方面的不足(描述符过多时,效率较低),Linux下可替换为epoll(4),其他操作系统也有对应的高性能替代品。
Reactor模型的优点很明显,编程不难,效率也不错。不仅可以用于读写socket,连接的建立(connect(2)/accept(2)),甚至DNS解析都可以用非阻塞方式进行,以提高并发度和吞吐量(throughput),对于IO密集的应用是个不错的选择。lighttpd就是这样,它内部的fdevent结构十分精妙,值得学习。
基于事件驱动的编程模型也有其本质的缺点,它要求事件回调函数必须是非阻塞的。对于涉及网络IO的请求响应式协议,它容易割裂业务逻辑,使其散布于多个回调函数之中,相对不容易理解和维护。

三:多线程服务器的常用编程模型
大概有这么几种:
a:每个请求创建一个线程,使用阻塞式IO操作。在Java 1.4引人NIO之前,这是Java网络编程的推荐做法。可惜伸缩性不佳(请求太多时,操作系统创建不了这许多线程)。
b:使用线程池,同样使用阻塞式IO操作。与第1种相比,这是提高性能的措施。
c:使用non-blocking IO + IO multiplexing。即Java NIO的方式。
d:Leader/Follower等高级模式。
在默认情况下,我会使用第3种,即non-blocking IO + one loop per thread模式来编写多线程C++网络服务程序。

1:one loop per thread
此种模型下,程序里的每个IO线程有一个event loop,用于处理读写和定时事件(无论周期性的还是单次的)。代码框架跟“单线程服务器的常用编程模型”一节中的一样。
libev的作者说:
One loop per thread is usually a good model. Doing this is almost never wrong, some times a better-performance model exists, but it is always a good start.

这种方式的好处是:
a:线程数目基本固定,可以在程序启动的时候设置,不会频繁创建与销毁。
b:可以很方便地在线程间调配负载。
c:IO事件发生的线程是固定的,同一个TCP连接不必考虑事件并发。

Event loop代表了线程的主循环,需要让哪个线程干活,就把timer或IO channel(如TCP连接)注册到哪个线程的loop里即可:对实时性有要求的connection可以单独用一个线程;数据量大的connection可以独占一个线程,并把数据处理任务分摊到另几个计算线程中(用线程池);其他次要的辅助性connections可以共享一个线程。
比如,在dbproxy中,一个线程用于专门处理客户端发来的管理命令;一个线程用于处理客户端发来的MySQL命令,而与后端数据库通信执行该命令时,是将该任务分配给所有事件线程处理的。

对于non-trivial(有一定规模)的服务端程序,一般会采用non-blocking IO + IO multiplexing,每个connection/acceptor都会注册到某个event loop上,程序里有多个event loop,每个线程至多有一个event loop。
多线程程序对event loop提出了更高的要求,那就是“线程安全”。要允许一个线程往别的线程的loop里塞东西,这个loop必须得是线程安全的。
在dbproxy中,线程向其他线程分发任务,是通过管道和队列实现的。比如主线程accept到连接后,将表示该连接的结构放入队列,并向管道中写入一个字节。计算线程在自己的event loop中注册管道的读事件,一旦有数据可读,就尝试从队列中取任务。

2:线程池
不过,对于没有IO而光有计算任务的线程,使用event loop有点浪费。可以使用一种补充方案,即用blocking queue实现的任务队列:
[cpp] view plain
typedef boost::function<void()>Functor;
BlockingQueue<Functor> taskQueue; //线程安全的全局阻塞队列

//计算线程
void workerThread()
{
while (running) //running变量是个全局标志
{
Functor task = taskQueue.take(); //this blocks
task(); //在产品代码中需要考虑异常处理
}
}

// 创建容量(并发数)为N的线程池
int N = num_of_computing_threads;
for (int i = 0; i < N; ++i)
{
create_thread(&workerThread); //启动线程
}

//向任务队列中追加任务
Foo foo; //Foo有calc()成员函数
boost::function<void()> task = boost::bind(&Foo::calc,&foo);
taskQueue.post(task);

除了任务队列,还可以用BlockingQueue<T>实现数据的生产者消费者队列,即T是数据类型而非函数对象,queue的消费者从中拿到数据进行处理。其实本质上是一样的。

3:总结
总结而言,我推荐的C++多线程服务端编程模式为:one (event) loop per thread + thread pool:
event loop用作IO multiplexing,配合non-blockingIO和定时器;
thread pool用来做计算,具体可以是任务队列或生产者消费者队列。

以这种方式写服务器程序,需要一个优质的基于Reactor模式的网络库来支撑,muo正是这样的网络库。比如dbproxy使用的是libevent。
程序里具体用几个loop、线程池的大小等参数需要根据应用来设定,基本的原则是“阻抗匹配”(解释见下),使得CPU和IO都能高效地运作。所谓阻抗匹配原则:
如果池中线程在执行任务时,密集计算所占的时间比重为 P (0 < P <= 1),而系统一共有 C 个 CPU,为了让这 C 个 CPU 跑满而又不过载,线程池大小的经验公式 T = C/P。(T 是个 hint,考虑到 P 值的估计不是很准确,T 的最佳值可以上下浮动 50%)
以后我再讲这个经验公式是怎么来的,先验证边界条件的正确性。
假设 C = 8,P = 1.0,线程池的任务完全是密集计算,那么T = 8。只要 8 个活动线程就能让 8 个 CPU 饱和,再多也没用,因为 CPU 资源已经耗光了。
假设 C = 8,P = 0.5,线程池的任务有一半是计算,有一半等在 IO 上,那么T = 16。考虑操作系统能灵活合理地调度 sleeping/writing/running 线程,那么大概 16 个“50%繁忙的线程”能让 8 个 CPU 忙个不停。启动更多的线程并不能提高吞吐量,反而因为增加上下文切换的开销而降低性能。
如果 P < 0.2,这个公式就不适用了,T 可以取一个固定值,比如 5*C。

另外,公式里的 C 不一定是 CPU 总数,可以是“分配给这项任务的 CPU 数目”,比如在 8 核机器上分出 4 个核来做一项任务,那么 C=4。

四:进程间通信只用TCP
Linux下进程间通信的方式有:匿名管道(pipe)、具名管道(FIFO)、POSIX消息队列、共享内存、信号(signals),以及Socket。同步原语有互斥器(mutex)、条件变量(condition variable)、读写锁(reader-writer lock)、文件锁(record locking)、信号量(semaphore)等等。

进程间通信我首选Sockets(主要指TCP,我没有用过UDP,也不考虑Unix domain协议)。其好处在于:
可以跨主机,具有伸缩性。反正都是多进程了,如果一台机器的处理能力不够,很自然地就能用多台机器来处理。把进程分散到同一局域网的多台机器上,程序改改host:port配置就能继续用;
TCP sockets和pipe都是操作文件描述符,用来收发字节流,都可以read/write/fcntl/select/poll等。不同的是,TCP是双向的,Linux的pipe是单向的,进程间双向通信还得开两个文件描述符,不方便;而且进程要有父子关系才能用pipe,这些都限制了pipe的使用;
TCP port由一个进程独占,且进程退出时操作系统会自动回收文件描述符。因此即使程序意外退出,也不会给系统留下垃圾,程序重启之后能比较容易地恢复,而不需要重启操作系统(用跨进程的mutex就有这个风险);而且,port是独占的,可以防止程序重复启动,后面那个进程抢不到port,自然就没法初始化了,避免造成意料之外的结果;
与其他IPC相比,TCP协议的一个天生的好处是“可记录、可重现”。tcpmp和Wireshark是解决两个进程间协议和状态争端的好帮手,也是性能(吞吐量、延迟)分析的利器。我们可以借此编写分布式程序的自动化回归测试。也可以用tcp之类的工具进行压力测试。TCP还能跨语言,服务端和客户端不必使用同一种语言。

分布式系统的软件设计和功能划分一般应该以“进程”为单位。从宏观上看,一个分布式系统是由运行在多台机器上的多个进程组成的,进程之间采用TCP长连接通信。
使用TCP长连接的好处有两点:一是容易定位分布式系统中的服务之间的依赖关系。只要在机器上运行netstat -tpna|grep <port>就能立刻列出用到某服务的客户端地址(Foreign Address列),然后在客户端的机器上用netstat或lsof命令找出是哪个进程发起的连接。TCP短连接和UDP则不具备这一特性。二是通过接收和发送队列的长度也较容易定位网络或程序故障。在正常运行的时候,netstat打印的Recv-Q和Send-Q都应该接近0,或者在0附近摆动。如果Recv-Q保持不变或持续增加,则通常意味着服务进程的处理速度变慢,可能发生了死锁或阻塞。如果Send-Q保持不变或持续增加,有可能是对方服务器太忙、来不及处理,也有可能是网络中间某个路由器或交换机故障造成丢包,甚至对方服务器掉线,这些因素都可能表现为数据发送不出去。通过持续监控Recv-Q和Send-Q就能及早预警性能或可用性故障。以下是服务端线程阻塞造成Recv-Q和客户端Send-Q激增的例子:
[cpp] view plain
$netstat -tn
Proto Recv-Q Send-Q Local Address Foreign
tcp 78393 0 10.0.0.10:2000 10.0.0.10:39748 #服务端连接
tcp 0 132608 10.0.0.10:39748 10.0.0.10:2000 #客户端连接
tcp 0 52 10.0.0.10:22 10.0.0.4:55572

五:多线程服务器的适用场合
如果要在一台多核机器上提供一种服务或执行一个任务,可用的模式有:
a:运行一个单线程的进程;
b:运行一个多线程的进程;
c:运行多个单线程的进程;
d:运行多个多线程的进程;

考虑这样的场景:如果使用速率为50MB/s的数据压缩库,进程创建销毁的开销是800微秒,线程创建销毁的开销是50微秒。如何执行压缩任务?
如果要偶尔压缩1GB的文本文件,预计运行时间是20s,那么起一个进程去做是合理的,因为进程启动和销毁的开销远远小于实际任务的耗时。
如果要经常压缩500kB的文本数据,预计运行时间是10ms,那么每次都起进程 似乎有点浪费了,可以每次单独起一个线程去做。
如果要频繁压缩10kB的文本数据,预计运行时间是200微秒,那么每次起线程似 乎也很浪费,不如直接在当前线程搞定。也可以用一个线程池,每次把压缩任务交给线程池,避免阻塞当前线程(特别要避免阻塞IO线程)。
由此可见,多线程并不是万灵丹(silver bullet)。

1:必须使用单线程的场合
据我所知,有两种场合必须使用单线程:
a:程序可能会fork(2);
实际编程中,应该保证只有单线程程序能进行fork(2)。多线程程序不是不能调用fork(2),而是这么做会遇到很多麻烦:
fork一般不能在多线程程序中调用,因为Linux的fork只克隆当前线程的thread of control,不可隆其他线程。fork之后,除了当前线程之外,其他线程都消失了。
这就造成一种危险的局面。其他线程可能正好处于临界区之内,持有了某个锁,而它突然死亡,再也没有机会去解锁了。此时如果子进程试图再对同一个mutex加锁,就会立即死锁。因此,fork之后,子进程就相当于处于signal handler之中(因为不知道调用fork时,父进程中的线程此时正在调用什么函数,这和信号发生时的场景一样),你不能调用线程安全的函数(除非它是可重入的),而只能调用异步信号安全的函数。比如,fork之后,子进程不能调用:
malloc,因为malloc在访问全局状态时几乎肯定会加锁;
任何可能分配或释放内存的函数,比如snprintf;
任何Pthreads函数;
printf系列函数,因为其他线程可能恰好持有stdout/stderr的锁;
除了man 7 signal中明确列出的信号安全函数之外的任何函数。

因此,多线程中调用fork,唯一安全的做法是fork之后,立即调用exec执行另一个程序,彻底隔断子进程与父进程的联系。

在多线程环境中调用fork,产生子进程后。子进程内部只存在一个线程,也就是父进程中调用fork的线程的副本。
使用fork创建子进程时,子进程通过继承整个地址空间的副本,也从父进程那里继承了所有互斥量、读写锁和条件变量的状态。如果父进程中的某个线程占有锁,则子进程同样占有这些锁。问题是子进程并不包含占有锁的线程的副本,所以子进程没有办法知道它占有了哪些锁,并且需要释放哪些锁。
尽管Pthread提供了pthread_atfork函数试图绕过这样的问题,但是这回使得代码变得混乱。因此《Programming With Posix Threads》一书的作者说:”Avoid using fork in threaded code except where the child process will immediately exec a new program.”。

b:限制程序的CPU占用率;
这个很容易理解,比如在一个8核的服务器上,一个单线程程序即便发生busy-wait,占满1个core,其CPU使用率也只有12.5%,在这种最坏的情况下,系统还是有87.5%的计算资源可供其他服务进程使用。
因此对于一些辅助性的程序,如果它必须和主要服务进程运行在同一台机器的话,那么做成单线程的能避免过分抢夺系统的计算资源。