计算机系统漫游

• 系统的所有信息都是一串二进制的位表示，区分不同的信息主要依靠位在的上下文环境，即其处在的一个环境

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编译系统

• 编译系统将程序翻译成不同的格式，翻译一般包括四个阶段

  
  
  

  QQ截图20140823001933.jpg

1、（cpp）预处理阶段：将各种头文件插入源文件中，形成扩展文件.i
2、（ccl）编译阶段：将.i文件翻译成汇编文件.s
3、（as）汇编阶段：将.s文件翻译成机器语言指令.o文件
4、（ld）链接阶段：将多个.文件进行合并（包括符号解析和目标重定位），获得最终的可执行目标文件

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存储设备层次结构

• 计算机的存储设备都被组织成了层次结构，上端的存储设备小、快、贵；下端存储设备大、慢、便宜

  
  
  

  QQ截图20140823095147.jpg

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操作系统

• 基本功能
  1、防止硬件被失控的程序滥用
  2、向应用程序提供简单一致的机制来控制复杂而有基本一致的低级硬件设备

  
  
  

  QQ截图20140823095832.jpg

• 通过几个基本的抽象概念实现上述功能
  1、文件——I/O设备的抽象表示
  2、虚拟存储器——对主存和磁盘IO设备的抽象描述
  3、进程——对处理器、主存、IO设备的抽象描述

  
  
  

  QQ截图20140823095841.jpg

• 具体而言
  1、进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象。系统可以运行多个进程，每个进程自以为自己独占系统资源，但实际上是多个进程并发运行,即进程与进程之间的指令交错进行。交错执行的机制称为上下文切换
  

  

  QQ截图20140823095232.jpg
  
  2、线程，为了充分利用资源，每个进程实际是由各个线程执行单元执行，每个线程工作在进程的上下文环境，共享同样的代码和全局数据，相比进程其一般更加高效。
  3、虚拟存储器，是一个抽象概念，它为每一个进程提供一个假象，即每个进程独占主存，每个进程看到的是一致的存储器，即虚拟地址空间。
  
  

  QQ截图20140823100039.jpg
  
  4、文件，即字节序列，高度抽象的概念、每个IO设备，包括磁盘、键盘、显示器、网络都可以视为文件。

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其他重要的议题

• 并发和并行
  并发是一个通用的概念，指同时有多个活动的系统
  并行是指利用并发使系统运行得更快
  有多个层次上的并行
  1、线程级并发
  2、指令级并行
  3、单指令、多数据并行

• 计算机系统抽象的重要性
  基本的抽象概念如上所述
  1、文件——I/O设备的抽象表示
  2、虚拟存储器——对主存和磁盘IO设备的抽象描述
  3、进程——对处理器、主存、IO设备的抽象描述
  还有另一种抽象
  4、虚拟机——提供对整个计算机的抽象，包括操作系统、处理器等硬件设备和程序

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reference

• 深入理解计算机系统