深入理解计算机系统（读书笔记）

                               第一章计算机系统漫游

计算机系统是由硬件和系统软件组成的，它们共同工作l来运行应用程序。

通过hello程序来了解，运行的时候程序会发生什么。

#include 
int main()
{
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

通过跟踪hello程序的生命周期来开始对系统的学习--------从它被程序员创建开始，到在系统上运行，输出简单的消息，然后终止。

1.1 信息就是位 + 上下文

hello程序的生命周期是从一个源程序开始的，文件名是hello.c。源程序实际上j就是一个由值0和1组成的位（又称为比特）序列，8个位被组织成一组，称为字节。每个字节表示程序中的某些文本字符。hello.c实际上就是将文本字符使用ASCII，转化为一个唯一的单字节大小的整数值，

1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式

在unix系统上，从源文件到目标文件的转化是由编译器驱动完成

gcc hello.c -o hello

从源程序文件hello.c翻译成可执行目标文件hello，这个翻译过程可分为四个阶段完成，执行这四个阶段的程序（预处理器，编译器，汇编器，链接器）

（1）预处理阶段：预处理器（cpp）根据以字符#开头的命令，修改原始的c程序。就是将stdio.h里面的内容插入到原先的程序文本中，得到另一个c程序hello.i

（2）编译阶段：编译器（ccl）将文本文件hello.i翻译成文本文件hello.s，它包含一个汇编语言程序，该程序包含函数main的定义

（3）汇编阶段：汇编器（as）将hello.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位m目标程序的格式，并将结果保存在目标文件hello.o中

（4）链接阶段：链接器(ld)就是负责将hello程序中的库函数文件以某种方式合并到我们的hello.o程序中。结果就得到了hello文件，它是一个可执行目标文件，可以被加载到内存中，由系统执行。

1.3 了解编译系统如何工作是大有益处的

了解编译系统如何工作的好处

（1）、优化程序性能：为了在c程序中做出好的编码选择，我们需要了解一些机器代码以及编译器将不同的c语句转化机器代码的方式。

（2）、理解链接时出现的错误

（3）、避免安全漏洞

1.4 处理器读并解释储存在内存中的指令

1.4.1 系统硬件组成

下图是一个典型系统的硬件组成

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，各个系统都不尽相同。现在的大多数机器字长要么是4个字节，要么是8个字节。

2、I/O设备：I/O（输入/输出）设备是系统与外部世界的联系通道。以上示例系统包括四个I/O设备：作为用户输入的键盘和鼠标，作为用户输出的显示器，以及用于长期存储数据和程序的磁盘驱动器。每个I/O设备都通过一个控制器和适配器与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。

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，主存是由一组动态随机存取存储器（DRAM）芯片组成的。

4、处理器：中央处理单元（CPU），简称处理器，是解释（或执行）存储在主存中的指令的引擎。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）。

1.4.2 运行hello程序

初始时，shell程序执行它的指令，等待我们输入一个命令。当我们键盘上输入字符串”./hello“后。shell程序将字符逐一读入寄存器，再把它放到内存中。

1.5 高速缓存至关重要