第一章計算機系統漫游

計算機系統是由硬件和系統軟件組成的，它們共同工作l來運行應用程序。

通過hello程序來了解，運行的時候程序會發生什么。

#include

int main()

{

printf("hello world\n");

return 0;

}

通過跟蹤hello程序的生命周期來開始對系統的學習--------從它被程序員創建開始，到在系統上運行，輸出簡單的消息，然后終止。

1.1 信息就是位 + 上下文

hello程序的生命周期是從一個源程序開始的，文件名是hello.c。源程序實際上j就是一個由值0和1組成的位(又稱為比特)序列，8個位被組織成一組，稱為字節。每個字節表示程序中的某些文本字符。hello.c實際上就是將文本字符使用ASCII，轉化為一個唯一的單字節大小的整數值，

1.2 程序被其他程序翻譯成不同的格式

在unix系統上，從源文件到目標文件的轉化是由編譯器驅動完成

gcc hello.c -o hello

從源程序文件hello.c翻譯成可執行目標文件hello，這個翻譯過程可分為四個階段完成，執行這四個階段的程序(預處理器，編譯器，匯編器，鏈接器)

(1)預處理階段：預處理器(cpp)根據以字符#開頭的命令，修改原始的c程序。就是將stdio.h里面的內容插入到原先的程序文本中，得到另一個c程序hello.i

(2)編譯階段：編譯器(ccl)將文本文件hello.i翻譯成文本文件hello.s，它包含一個匯編語言程序，該程序包含函數main的定義

(3)匯編階段：匯編器(as)將hello.s翻譯成機器語言指令，把這些指令打包成一種叫做可重定位m目標程序的格式，并將結果保存在目標文件hello.o中

(4)鏈接階段：鏈接器(ld)就是負責將hello程序中的庫函數文件以某種方式合并到我們的hello.o程序中。結果就得到了hello文件，它是一個可執行目標文件，可以被加載到內存中，由系統執行。

1.3 了解編譯系統如何工作是大有益處的

了解編譯系統如何工作的好處

(1)、優化程序性能：為了在c程序中做出好的編碼選擇，我們需要了解一些機器代碼以及編譯器將不同的c語句轉化機器代碼的方式。

(2)、理解鏈接時出現的錯誤

(3)、避免安全漏洞

1.4 處理器讀并解釋儲存在內存中的指令

1.4.1 系統硬件組成

下圖是一個典型系統的硬件組成

1、總線：貫穿整個系統的是一組電子管道，稱作總線，它攜帶信息并負責在各個部件間傳遞。通常總線被設計成傳送定長的字節塊，也就是字。字中的字節數(即字長)是一個基本的系統參數，各個系統都不盡相同。現在的大多數機器字長要么是4個字節，要么是8個字節。

2、I/O設備：I/O(輸入/輸出)設備是系統與外部世界的聯系通道。以上示例系統包括四個I/O設備：作為用戶輸入的鍵盤和鼠標，作為用戶輸出的顯示器，以及用于長期存儲數據和程序的磁盤驅動器。每個I/O設備都通過一個控制器和適配器與I/O總線相連，控制器和適配器之間的區別主要在于它們的封裝方式。

3、主存：主存是一個臨時存儲設備，在處理器執行程序時，用來存放程序和程序處理的數據。從物理上來說，主存是由一組動態隨機存取存儲器(DRAM)芯片組成的。

4、處理器：中央處理單元(CPU)，簡稱處理器，是解釋(或執行)存儲在主存中的指令的引擎。處理器的核心是一個大小為一個字的存儲設備(或寄存器)，稱為程序計數器(PC)。

1.4.2 運行hello程序

初始時，shell程序執行它的指令，等待我們輸入一個命令。當我們鍵盤上輸入字符串”./hello“后。shell程序將字符逐一讀入寄存器，再把它放到內存中。

1.5 高速緩存至關重要

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總結

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