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与定时计数器有关的寄存器,计算机组成原理寄存器实验

时间:2023-05-04 06:47:54 阅读:120622 作者:4860

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1、运行时数据区的结构

2、JVM线程的说明

线程是程序中的执行单元。 JVM允许在单个APP应用程序中并行执行多个线程。

在Hotspot JVM中,每个线程都直接映射到操作系统的本地线程。 当Java线程准备运行时,还会同时创建操作系统的本地线程。 当Java线程运行结束时,本地线程也将被重用。

操作系统将所有线程的时间表设置为可用的CPU之一。 成功初始化本地线程后,将调用Java线程中的run ()方法。

3、程序计数器(PC寄存器)

4、java虚拟机栈:

线程操作,如1、运行时数据区的结构:在JVM到达安全点时才出现。 这些操作必须在不同线程上进行的原因是,为了防止堆发生变化,JVM必须到达安全点。 此线程的执行类型包括" stop-the-world "垃圾回收、线程堆栈收集、线程挂起和取消偏转锁定。

线程(如其中:上面的本地方法栈,程序计数器,虚拟机栈是每个线程都有一份的,堆区和和右边的方法区是线程共享的。一个进程有多个线程,每个线程都有自己的本地方法栈,程序计数器,虚拟机栈,他们共享堆区和方法区。: )是时间周期事件(如中断)的表示,通常用于定时执行操作。

线程右下角的元数据区和JIT编译产物就是方法区,可以将JIT编译产物认为是不属于方法区的,也可以认为是的,我就先认为是的,只要知道它不是堆区的,这样好描述,而且这个细节也不影响学习。:支持JVM中的各种类型的垃圾回收行为。

线程2、JVM线程的说明:在运行时将字节码编译成本地代码。

线程如果你使用jconsole或者 是任何一个调试工具,都能看到在后台有许多线程在运行。这些后台线程不包括调用public static void main (String[])的main线程以及所有这个main线程自己创建的线程。:接收信号并将其发送到JVM,在其中通过调用适当的方法进行处理。这些主要的后台系统线程在Hotspot JVM里主要是以下几个

虚拟机线程

在JVM的程序计数寄存器(Program Counter Register )中,Register的名称来源于CPU的寄存器,寄存器中存储与指令相关的字段信息。 CPU必须将数据加载到寄存器中才能工作。

在这里,翻译成PC计数器(或指令计数器)可能更合适,而不是广义上的物理寄存器。 另外,也称为程序挂钩。 (也不易发生不必要的误会。 JVM内的Pc寄存器是物理Pc寄存器的抽象模拟

周期任务线程

GC线程

PC寄存器用于存储下一个指令的地址,即要执行的指令代码。 执行引擎读取以下命令:

这张照片学了就知道了。 看下一张照片形象更好。编译线程

信号调度线程

那是个小内存空间,几乎可以无视而记不住。 也是运行速度最快的存储区。

JVM规范中,每个线程都有自己的程序计数器,是线程的专用,生命周期与线程的生命周期相匹配。

任何时候在一个线程上运行的方法只有一种。 所谓的这里先说明一下,有个概念,后面学到了就知道了。 (这个用线程说明。 以下说明线程时会明白。 程序计数器存储当前线程正在执行的Java方法的JVM指令地址。 或者,如果正在运行native方法,则为“未指定值”

这是程序控制流的指示符,分支、循环、跳转、异常处理、线程恢复等基础功能需要依赖于该计数器来进行。

字节码解释器通过修改此计数器的值并选择下一个要执行的字节码命令来工作。

这是Java虚拟机规范中唯一没有规定outotMemoryError情况的区域。

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器存储字节码指令地址有什么用呢?
为什么使用PC寄存器记录当前线程的执行地址呢?

因为CPU需要不停的切换各个线程,这时候切换回来以后,就得知道接着从哪开始继续执行。

JVM的字节码解释器就需要通过改变PC寄存器的值来明确下一条应该执行什么样的字节码指令。

这里涉及并行和并发。并行是同时一起执行,而并发是CPU不停的切换各个线程使我们感觉是一起执行的,所以当线程一切换到线程二的时候,我们该运行线程二的哪条指令呢,所以这就是我们PC寄存器的作用,每个线程都有PC寄存器来存储下一条要执行的指令。回答上面即可,这里只是详细解释一下。

PC寄存器为什么会被设定为线程私有?

我们都知道所谓的多线程在一个特定的时间段内只会执行其中某一个线程的方法,CPU会不停地做任务切换,这样必然导致经常中断或恢复,如何保证分毫无差呢?为了能够准确地记录各个线程正在执行的当前字节码指令地址,最好的办法自然是为每一个线程都分配一个PC寄存器,这样一来各个线程之间便可以进行独立计算,从而不会出现相互干扰的情况。

由于CPU时间片轮限制,众多线程在并发执行过程中,任何一个确定的时刻,一个处理器或者多核处理器中的一个内核,只会执行某个线程中的一条指令。

这样必然导致经常中断或恢复,如何保证分毫无差呢?每个线程在创建后,都会产生自己的程序计数器和栈帧,程序计数器在各个线程之间互不影响。

如果不是私有是共享的话,那么会出现,你在线程一记录的是第五条指令,在线程二运行到了第七条,那么记录了第八条指令,再回到线程一,PC寄存器存的是第八条而不是第五条,所以需要线程私有,共享会出错。

4、java虚拟机栈

java虚拟机栈出现的背景

由于跨平台性的设计,Java的指令都是根据栈来设计的。不同平台CPU架构不同,所以不能设计为基于寄存器的。

优点是跨平台,指令集小,编译器容易实现
缺点是性能下降,实现同样的功能需要更多的指令。

栈是运行时的单位,而堆是存储的单位。
即:
栈解决程序的运行问题,即程序如何执行,或者说如何处理数据。
堆解决的中是数据存储的问题,即数据怎么放、放在哪儿。

Java虛拟机栈是什么?

Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack) ,早期也叫Java栈。每个线程在创建时都会创建一个虚拟机栈,其内部保存一个个的栈帧(Stack Frame) ,对应着一次次的Java方法调用。

是线程私有的

生命周期和线程一致。

作用:

主管Java程序的运行,它保存方法的局部变量(8种基本数据类型、对象的引用地址)、部分结果,并参与方法的调用和返回。

栈的特点(优点):

栈是一种快速有效的分配存储方式,访问速度仅次于程序计数器。

JVM直接对Java栈的操作只有两个:

每个方法执行,伴随着进栈(入栈、压栈)

执行结束后的出栈工作

对于栈来说不存在垃圾回收问题

栈中可能出现的异常

Java虚拟机规范允许Java栈的大小是动态的或者是固定不变的。

如果采用固定大小的Java虚拟机栈,那每一个线程的Java虚拟机栈容量可以在线程创建的时候独立选定。如果线程请求分配的栈容量超过Java虚拟机栈允许的最大容量,Java 虚拟机将会抛出一个StackoverflowError异常。

如果Java虚拟机栈可以动态扩展,并且在尝试扩展的时候无法申请到足够的内存,或者在创建新的线程时没有足够的内存去创建对应的虚拟机栈,那Java虚拟机将会抛出-个OutofMemoryError 异常。

栈中存储什么?

每个线程都有自己的栈,栈中的数据都是以栈帧(Stack Frame)的格式存在。

在这个线程上正在执行的每个方法都各自对应一个栈帧(Stack Frame)。

栈帧是一个内存区块,是一个数据集,维系着方法执行过程中的各种数据信息.

JVM直接对Java栈的操作只有两个,就是对栈帧的压(入)栈和出栈,遵循“先进后出”/“后进先出”原则。

在一条活动线程中,一个时间点上,只会有一个活动的栈帧。即只有当前正在执行的方法的栈帧(栈顶栈帧)是有效的,这个栈帧被称为当前栈帧(Current Frame) ,与当前栈帧相对应的方法就是当前方法(Current。Method),定义这个方法的类就是当前类(Current Class) 。

执行引擎运行的所有字节码指令只针对当前栈帧进行操作。

如果在该方法中调用了其他方法,对应的新的栈帧会被创建出来,放在栈的顶端,成为新的当前帧。

描述到这,都是概念性的问题比较抽象,栈到底是哪样的呢,栈里面是栈帧,栈帧又能细分,这是我明天学习的内容,今天用一张图片描述栈的工作原理

首先一个方法对应一个栈帧,方法一先进栈,执行的时候,里面调用了方法二,方法二又进栈,此时当前栈帧变为方法二,方法二执行的时候,里面调用了方法三,方法三进栈,此时当前栈帧变为方法三,方法三执行的时候,里面调用了方法四,方法四进栈,此时当前栈帧变为方法四,方法四继续执行到结束,出栈,此时当前栈帧变为方法三,方法三执行到结束,出栈,此时当前栈帧变为方法二,方法二执行到结束,出栈,此时当前栈帧变为方法一,方法一执行到结束,出栈。

这就是一个后进先出的过程,结合这张图就完美的描述了这个过程。

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