计算机原理学习（序）

序言

又有两年没有写Blog了， 这2年从做windows phone 到 Android C++， 慢慢的很多观念也有所改变了。以前一心想做C#相关的工作，现在却感觉，什么语言都无所谓了。公司项目挺忙，加班比较多，不忙的时候又想休息休息。 所以blog又荒废了好久。也很少有时间早学习， 加上年纪越来越大，学习动力和热情也越来越小了。最近一个月不是特别忙，抽空看了看《深入理解计算机系统》、《程序员的自我修养》、《现代操作系统》三本书，然后顺带看了看编译，汇编相关的知识， 也在网上查了不少资料。突然发现好多东西其实是大学里都学过，这也算是工作6年对以前知识的一个总体的复习吧。在不同时期看相同的书，总会有不同的收获。

对于一个应用层的开发者来说，不了解CPU是如何工作的，内存是如何布局的，多进程是怎么实现的并不会影响他写出好的应用程序。就好像一个武术演员，不懂九阳神功一样可以拍出很好的动作电影。但是看了那么多武侠剧，那些路人甲，宋兵乙为什么总是被大侠们狂虐？原因很简单，他们木有内功。套路只是一方面，拼的还是内功啊。大侠们内功那里来的？不是武二代就是出师名门，说白了还是看背景而不是背影。这种东西不是随便教的，当然也不是谁都能学会的。恩，有点扯远了。对于我们来说，这些知识就是我们要学习的计算机内功的一部分。虽然这些知识并不能交我们怎么写一个Android APP，也不能帮我们学习Web开发，就好像虚竹有了内功不会招式也是没用的，所以要内外兼修。对于我们这些已经掌握了招式的宋兵乙来说，在没有干爹的情况下，就只能靠自己来修炼内功了。不奢求称为大侠，只求3招内不被打倒。

对于计算机专业毕业的人来说，后面大部分都是学校都学过，从纯硬件的模拟电路，数字电路，到软硬件相关的计算机组成原理，计算机体系结构，再就是最底层的操作系统，编译原理，汇编，C语言，到上层存软件的开发语言。但是很多人都觉得是枯燥的理论知识，实际这真是挺有用的东西。但是工作后基本不会接触，所以都忘记的差不多了，看下书一段时间又忘记了，所以这次决定写下来，算是学习笔记，也算是为一些朋友提供一个参考。

但是对于这些知识，我也纯粹是一个现学现卖的理论派，我可以给你介绍一些基本的汇编命令。你就不要为难我要我用汇编写个完整程序；我可以说说Linux设备驱动结构，你克别要我给你的自行车也写个驱动。 所谓术业有专攻，我们不是为了能去做硬件，写汇编，写驱动，所以也不要奇怪为什么我有时还会看看Linux驱动开发的书，我可能也就是随便翻翻，找想了解的重点看，可能1天就看完了。我们学习这个只是为了了解相关的知识和原理，帮助我们更好的做开发。有一层的九阳神功足以保命了，练得太多小心走火入魔。

 

问题

作为一个IT工程师，用现在流行的话来说，这也是个高端大气上档次的工作。但是你是否真的了解你每天都在用的计算机，你又是否真的了解你自己写的程序呢？当一个人问你计算机是怎么工作的时候，你会不会一脸茫然的想，我怎么从来没想过这个问题？

1. 我们的代码是如何被编译成可执行文件的？
2. 程序是如何被CPU执行的？
3. 进程和线程到底是什么东西？
4. CPU的指令和汇编语言和程序库和开发语言有什么关系？
5. 为什么系统可以同时运行多个程序，是如何做到的？
6. .NET的编译出来的是托管代码，和C++的Native代码执行有区别吗？
7. 为什么我new了1G的内存空间，实际内存却没变化？

如果你能很确定的回答这些问题，那么我有不懂的问题就应该可以向你请教了。那也麻烦你帮我找找文章中的错误。如果你不太清楚甚至是完全说不清，那我们就一起来学习学习。

 

 

大纲

这个系列是介绍计算机的原理，主要涉及的是软件方面的，硬件原理只会简单的从体系结构方面进行介绍。每一个点都不会特别深入，一方面是没这个能力，另一方面是没必要，因为每一个点可能都是厚厚的一本书。而且对于我这种基本和应用程序打交道的码农来说，这个程度的了解也是比较合适的。整个学习过程也就是看书，查资料，再重新看书，再查资料，最后总结。里面也会结合自己有点一点点经验，把比较零散的点结合起来方便理解。 文章里肯定会存在很多错误，希望可以指出来。

另外我把有读到相关的书列出来：

• 《深入理解计算机系统》-- 这是外国大学的教材，可以多花点时间看，总体理解计算机体系结构和原理
• 《现代操作系统》 -- 挺不错，帮助理解操作系统运作方式
• 《Linux内核设计与实现》--《linux kernel development》简称lkd ，先大概看一遍，很多地方不懂，学习了其他在重新看
• 《程序员的自我修养》 -- 相当好的一本书，主要介绍程序编译和加载，了解程序到底怎么开始运行
• 《Windows核心编程》 -- 《Windows Programming》 以前看过2遍了，看过了lkd，准备再看一边进行对比
• 《80x86汇编语言程序设计教程》 -- 回一下寻址方式，寄存器的作用
• 《Linux设备驱动开发详解》 -- 大概浏览了几章，还不错，虽然没做个 ，但是比较容易懂
• 《Android内核剖析》 -- 最近刚开始看，和这里写的东西可能没太大关系，而且偏Framework层
• 网上搜索的文章，论坛，博客等等....

还有一些没读的

• 《计算机程序的构造与解释》-- 看了下目录，有空再随便翻翻
• 《深入理解Linux内核》 --《understading the linux kernel》简称utlk ，很经典的一本书，相对于lkd更加深入
• 《Linux设备驱动程序》--《linux device drivers》简称ldd ，驱动开发，可以大概了解下
• 《深入分析linux内核源码》 -- 需要结合源码比较好吧，不一定会去看了
• 《深入解析Windows操作系统》 -- 《Microsoft Windows Internals》和Linux的对照着看看
• 《ARM体系结构与编程》-- X86弄完后了解下ARM架构，估计不太看得懂

主要是Linux相关的书比较多，但是后续文章中一些内容都是比较通用的，有些地方会写出Windows和Linux的差异。其中ldd，lkd，utk三本经常看到论坛大神回答问题是说你看那看utk那里那里就知道了，我后来搜索发现我也看了2本了，虽然只是了解性的看了看。

 

计算机原理学习（1）-- 计算机基本工作原理

计算机原理学习（2）-- 存储器和I/O设备和总线

计算机原理学习（3）-- 内存工作原理

计算机原理学习（4）-- 操作系统发展和程序编译

计算机原理学习（5）-- x86-16 CPU和内存管理

计算机原理学习（6）-- x86-32 CPU和内存管理之分页管理

计算机原理学习（7）-- x86-32 CPU和内存管理之分段管理

计算机原理学习（8）-- 进程的内存映射和内存共享

计算机原理学习（9）-- 可执行文件的编译和结构

计算机原理学习（10）-- 可执行文件的加载和运行

计算机原理学习（11）-- 进程的内存布局

(TBD) 2014.4.26 Update