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计算机系统是由硬件和软件组成的，接下来我们跟踪hello程序的生命周期开始学习。

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

hello程序从一个源文件（hello.c）开始，实际上就是由0和1组成的位序列，8个位被组织成一组，成为字节。从源文件到目标文件的转化是由编译器驱动程序完成的：

linux > gcc -o hello hello.c

为了理解运行hello程序发生了什么，需要了解典型系统的硬件组织：

• 总线：贯穿系统的一组电子管道，携带信息并负责在各个部件传递，总线被设计为传送特定长的字节快，也就是字，字中的字节数（即字长）是一个基本系统参数，大多数机器要么4字节（32位），要么8字节（64位）。
• I/O设备：系统与外部世界的联系通道，每个I/O设备通过一个控制器或适配器与I/O总线相连，控制器是I/O设备本身或系统主印制电路板（主板）上的芯片组，适配器则是一块插在主板插槽上的卡（比如网卡），它们的功能都是在I/O总线和I/O设备间传递消息。
  
• 主存：临时存储设备，存放程序和程序处理的数据，物理上来说，由一组动态随机存取器（DRAM）芯片组成，逻辑上来说，是一个线性字节数组，每个字节都有唯一地址（数组索引）
• 处理器：解释存储在主存中指令的引擎，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），PC指向主存中某条机器语言指令（即含有该指令的地址）。

运行hello程序

初始时，键盘输入./hello，shell程序将字符逐一读入寄存器，再把它放到内存中，从键盘读取hello命令：

当在键盘敲回车，shell程序知道已经结束命令输入，然后shell执行一系列指令加载可执行的hello文件，将hello文件中的代码和数据从磁盘复制到主存

利用直接存储器存取（DMA），数据可以不通过处理器直接从磁盘到主存，从磁盘加载可执行文件到主存：

一旦目标文件hello的代码和数据加载到主存，处理器开始执行hello程序的main程序找那个的机器语言指令，这些指令将"hello,world\n"字符串的字节从主存复制到寄存器，再从寄存器复制到显示设备，最终显示在屏幕上

系统花费大量时间把信息从一个地方挪到另一个地方，hello程序机器指令最初在磁盘，程序加载，被复制到主存，程序运行，又从主存复制到处理器，数据串“hello，world\n”也是类似，这些复制就是开销，减慢了程序真正工作，针对这种处理器与主存的差异，采用了高速缓存存储器（cache或高速缓存）

在CPU和较大较慢的设备间插入一个更小更快的存储设备，计算机系统都被组织成了一个存储器层次结构：

操作系统管理硬件

回到hello程序，当shell加载和运行hello程序，以及hello输出消息，shell和hello程序都没有直接访问键盘、显示器、磁盘或主存，取而代之是依靠操作系统提供的服务，操作系统可以看成应用程序和硬件之间的一层软件，所有应用程序对硬件操作都必须通过操作系统，计算机系统分层视图：

操作系统有两个基本功能：

• 防止硬件被失控的应用程序滥用
• 向应用程序提供简单单一的机制控制复杂不相同的低级硬件设备

通过抽象概念（进程、虚拟内存和文件）实现这两个功能，文件是对I/O设备的抽象，虚拟内存是对主存和磁盘I/O设备的抽象，进程是对处理器、主存和I/O设备的抽象

进程是操作系统对正在运行的程序的抽象，操作系统保持跟踪进程运行所需状态信息，这种状态，就是上下文，包括PC和寄存器文件当前值，以及主存内容。任何时刻，单处理器系统只能执行一个进程的代码，进程切换时就会进行上下文切换。

虚拟内存为每个进程提供一个假象，即每个进程独占使用主存，每个进程看到的内存都是一致，称为虚拟地址空间。在Linux中，地址空间最上面是保留给操作系统的代码和数据，地址空间底部存放用户进程定义的代码和数据

文件就是字节序列，每个I/O设备，磁盘、键盘、显示器都可以看成文件，文件向应用程序提供了统一的视图

系统间利用网络通信

网络可视为一个I/O设备，当系统从主存复制一串字节到网络适配器，数据流经过网络到达另一台机器，而不是比如到达本地磁盘驱动器

多核处理器

多核处理器将多个CPU（称为‘核’）集成到一个集成电路芯片上，如下图，微处理器芯片有4个CPU核，每个核都有自己的L1和L2高速缓存，这些核共享更高层次的高速缓存，以及到主存的接口

【完】?

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