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  • 2021-05-21 19:35:17

    上一篇博客中写到上溢下溢问题,有些朋友私信说不太理解,简单普及一下,以表示对粉丝的关爱。

    • 上溢:当一个超长的数据进入到缓冲区时,超出部分被写入上级缓冲区,上级缓冲区存放的可能是数据、上一条指令的指针,或者是其他程序的输出内容,这些内容都被覆盖或者破坏掉。可见一小部分数据或者一套指令的溢出就可能导致一个程序或者操作系统崩溃。

    • 下溢:指的是一个超长的数据进入到缓冲区时,超出部分被写入下级缓冲区,下级缓冲区存放的是下一条指令的指针,或者是其他程序的输出内容。下溢会导致下一个命令执行不正常。

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    缓冲区溢出是指当计算机程序向缓冲区内填充的数据位数超过了缓冲区本身的容量。溢出的数据覆盖在合法数据上。理想情况是,程序检查数据长度并且不允许输入超过缓冲区长度的字符串。但是绝大多数程序都会假设数据长度总是与所分配的存储空间相匹配,这就为缓冲区溢出埋下隐患。操作系统所使用的缓冲区又被称为堆栈,在各个操作进程之间,指令被临时存储在堆栈当中,堆栈也会出现缓冲区溢出。

    上溢是当一个超长的数据进入到缓冲区时,超出部分被写入上级缓冲区,上级缓冲区存放的可能是数据、上一条指令的指针,或者是其他程序的输出内容,这些内容都被覆盖或者破坏掉。可见一小部分数据或者一套指令的溢出就可能导致一个程序或者操作系统崩溃。

    下溢是当一个超长的数据进入到缓冲区时,超出部分被写入下级缓冲区,下级缓冲区存放的是下一条指令的指针,或者是其他程序的输出内容。

    缓存(Cache memory)是硬盘控制器上的一块内存芯片,具有极快的存取速度,它是硬盘内部存储和外界接口之间的缓冲器。由于硬盘的内部数据传输速度和外界介面传输速度不同,缓存在其中起到一个缓冲的作用。缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素,能够大幅度地提高硬盘整体性能。当硬盘存取零碎数据时需要不断地在硬盘与内存之间交换数据,如果有大缓存,则可以将那些零碎数据暂存在缓存中,减小外系统的负荷,也提高了数据的传输速度。

    硬盘的缓存主要起三种作用:

    一是预读取。当硬盘受到CPU指令控制开始读取数据时,硬盘上的控制芯片会控制磁头把正在读取的簇的下一个或者几个簇中的数据读到缓存中(由于硬盘上数据存储时是比较连续的,所以读取命中率较高),当需要读取下一个或者几个簇中的数据的时候,硬盘则不需要再次读取数据,直接把缓存中的数据传输到内存中就可以了,由于缓存的速度远远高于磁头读写的速度,所以能够达到明显改善性能的目的;

    二是对写入动作进行缓存。当硬盘接到写入数据的指令之后,并不会马上将数据写入到盘片上,而是先暂时存储在缓存里,然后发送一个“数据已写入”的信号给系统,这时系统就会认为数据已经写入,并继续执行下面的工作,而硬盘则在空闲(不进行读取或写入的时候)时再将缓存中的数据写入到盘片上。虽然对于写入数据的性能有一定提升,但也不可避免地带来了安全隐患——如果数据还在缓存里的时候突然掉电,那么这些数据就会丢失。对于这个问题,硬盘厂商们自然也有解决办法:掉电时,磁头会借助惯性将缓存中的数据写入零磁道以外的暂存区域,等到下次启动时再将这些数据写入目的地;

    第三个作用就是临时存储最近访问过的数据。有时候,某些数据是会经常需要访问的,硬盘内部的缓存会将读取比较频繁的一些数据存储在缓存中,再次读取时就可以直接从缓存中直接传输。

    缓存容量的大小不同品牌、不同型号的产品各不相同,早期的硬盘缓存基本都很小,只有几百KB,已无法满足用户的需求。2MB和8MB缓存是现今主流硬盘所采用,而在服务器或特殊应用领域中还有缓存容量更大的产品,甚至达到了16MB、64MB等。

    大容量的缓存虽然可以在硬盘进行读写工作状态下,让更多的数据存储在缓存中,以提高硬盘的访问速度,但并不意味着缓存越大就越出众。缓存的应用存在一个算法的问题,即便缓存容量很大,而没有一个高效率的算法,那将导致应用中缓存数据的命中率偏低,无法有效发挥出大容量缓存的优势。算法是和缓存容量相辅相成,大容量的缓存需要更为有效率的算法,否则性能会大大折扣,从技术角度上说,高容量缓存的算法是直接影响到硬盘性能发挥的重要因素。更大容量缓存是未来硬盘发展的必然趋势。

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    crystal9285 
    来自科学教育类芝麻团 推荐于2017-09-17
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    原引C Primer Plus (sixth edition)对浮点值上溢下溢的解释:

    假设系统最大的float类型值是3.4E38,编写如下代码:

    float toobig = 3.4E38 * 100.0f;
    printf("%e\n",toobig);

    会发生什么呢?这是一个上溢(overflow)的示例。当计算导致数字过大,超过当前类型能表达的范围时,就会发生上溢。这种行为在过去是未定义的,不过现在C语言规定,在这种情况下会给toobig赋一个表示无穷大的特定值,而且printf()显示该值为inf或infinity(或者具有无穷含义的其他内容)①。

     

    当初以一个很小的数时,情况更为复杂。回忆一下,float类型的数以指数和尾数部分来储存②。存在这样一个数,它的指数部分是最小值,即由全部可用位表示的最小尾数值。该数字是float类型能用全部精度表示的最小数字。现在把它除以2。通常,这个操作会减小指数部分,但是假设的情况中,指数是最小值了,所以计算机只好把尾数部分的位向右移,空出1个二进制位,并丢弃最后一个二进制数。以十进制为例,把一个4位有效数字的数(如,0.1234E-10)除以10,得到的结果是0.123E-10.虽然得到了结果,但是在计算过程中却损失了原本尾有效位上的数字。这种情况叫做下溢(underflow)。C语言把损失了类型全精度的浮点值称为低于正常的(subnormal)浮点值。因此,把最小的正浮点数除以2将得到一个低于正常的值。如果除以一个非常大的值,会导致所有位都为0。现在,C库已提供了用于检查计算是否会产生低于正常值的函数。

    还有另一个特殊的浮点值NaN(not a number的缩写)。例如,给asin()函数传递一个值,该函数将返回一个角度,该角度的正弦就是传入函数的值。但是正弦值不能大于1,因此,如果传入参数大于1,该函数的行为是未定义的。在这种情况下,该函数将返回NaN值,printf()函数可将其显示为nan,Nan或其他类似的内容。

    -----------------------------------------

    解释:

    ①运行上述代码的结果(使用TDM-GCC 4.9.2编译):1.#INF00e+000

    ②float类型的数以指数和尾数部分来储存:例如以浮点形式存储π,内存中大致如下[+][ .314159 ][ 1 ],即[符号][尾数][指数]

    通常情况下,上溢是在对数进行加法时发生的,下溢是在对数进行除法时发生的。

    转载于:https://www.cnblogs.com/mrblug/p/5706996.html

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