《深入理解计算机系统》1.1:计算机系统漫游

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信息 = 位+上下文

 系统的硬件组成

1.总线

2.I/O设备

3.主存

4.处理器

运行hello程序

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信息 = 位+上下文

系统中的所有信息，包括磁盘文件、内存中的程序、内存中存放的用户数据以及网络上传送的数据，都是由一串比特表示的。区分不同数据对象的唯一方法是我们读到这些数据对象时的上下文。比如在不同的上下文中，一个同样的字节序列可能表示一个整数、浮点数、字符串或者机器指令。

程序被其他程序翻译成不同的格式

 系统的硬件组成

1.总线

贯穿整个系统的是一组电子管道，称作总线，它携带信息字节并负责在各个部件间传递。通常总线被设计成传送定长的字节块，也就是字。字中的字节数(即字长)是一个基本的系统参数，各个系统中都不尽相同。现在大多数机器字长要么是4个字节(32位)，要么是8个字节(64位)。

2.I/O设备

I/O设备是系统与外部世界的联系通道。每个I/O设备都通过一个控制器或适配器与I/O总线相连。控制器和适配器之间的区别主要在于它们的封装方式。控制器是I/O设备本身或者系统的主印制电路板(通常称作主板)上的芯片组。而适配器则是一块插在主板插槽上的卡。无论如何，它们的功能都是在I/O设备之间传递信息。

3.主存

主存是一个临时存储设备，在处理器执行程序时，用来存放程序和程序处理的数据。从物理上来说，主存是一组动态随机存取存储器(DRAM)芯片组成的。从逻辑上来说，存储器是一个线性字节数组，每个字节都有其唯一的地址(数组索引)，这些地址是从0开始的。

4.处理器

中央处理单元(CPU)，简称处理器，是解释(或执行)存储在主存中指令的引擎。处理器的核心是一个大小为一个字的存储设备(或寄存器)，称为程序计数器(PC)。在任何时刻，PC都指向主存中的某条机器语言指令(即含有该条指令的地址)。

指令指示的简单操作并不多，它们围绕着主存、寄存器文件和算术/逻辑单元(ALU)进行。寄存器文件是一个小的存储设备，由一些单个字长的寄存器组成，每个寄存器都有唯一的名字。ALU计算新的数据和地址值，CPU在指令的要求下可能会执行这些操作：

1.加载：从主存复制一个字节或者一个字到寄存器，以覆盖寄存器原来的内容。

2.存储：从寄存器复制一个字节或者一个字到主存的某个位置，以覆盖这个位置上原来的内容。

3.操作：把两个寄存器的内容复制到ALU，ALU对这两个字做算术运算，并将结果存放到一个寄存器中，以覆盖该寄存器中原来的内容。

4.跳转：从指令本身中抽取一个字，并将这个字复制到程序计数器(PC)中，以覆盖PC中原来的值。

处理器看似是指令集架构的简单实现，但实际上现代处理器使用了非常复杂的机制来加速程序的执行。因此，我们将处理器的指令集架构和处理器的微体系结构区分开来：前者描述的是每条机器代码指令的效果；后者描述的是处理器实际实现。

运行hello程序

这个简单的示例揭示了一个重要的问题，即系统花费了大量的时间把信息从一个地方挪到另一个地方～