深入理解计算机系统读书笔记之第一章：漫游

我是从豆瓣上看到好多人都在推荐这本书，于是就去借来读一读，昨天晚上用了好长时间来读这本书的第一章节，感觉这本书比较符合我（有些基础还不太明白，这本书详细的进行了讲解，很好）。

下面写一下我的理解（顺便回顾一下知识）

第一节主要讲的是： A Tour of Computer Systems

以hello.c为例进行讲解，介绍这个程序如何从一个源程序变成可执行程序，再到执行，显示屏上出现“hello，world”

··················································································································································

文章比较有条理，符合人的一般思维。（我觉得既然计算机是人制造的，用来对人的思维计算进行拓展的，那么他的一些操作就应该能用人的一般思路来进行理解）以我的思路来进行回顾一下。

其实这本书的原名叫做：Computer Systems: A Programmer's Perspective(以一个程序猿的角度来进行理解计算机系统)

下面假设自己是一个电脑小白（其实也差不多，嘻嘻，不，比小白强一点的，但是有些概念什么的还是不明白，计算机的工作原理也搞不清楚，但是这一章以一个c源程序的执行过程对对计算机进行了讲解，非常棒，有很大的收获，废话不多说了)Let's begin.

　　1计算机来说就不用讲了

　　2计算机中有很多信息吧。那么信息又是什么呢？信息=位+上下文明白电脑是0,1二进制进行存储，计算的。基本存储就是位。但是相同的位又在不同的文件中又不同的含义这又是为什么呢？因为他们有不同的上下文，就是说他们的上下的信息不同，举一个例子来说就像是：文言文中的“其”“之乎者也”等虽然他们是同一个字但是他的上下文不同，所以就有了分别。所以信息就有了区分.

　　3.理解了信息以后，那么我们就以hello.c文件为例。对他的执行过程进行分析理解。

我们明白hello.c的程序

#include <stdio.h>
main()
{
　　printf("Hello world!n");
}

这就是hello.c一般这是学习c语言的第一个程序。 这是由c语言写的但是不能 有计算机直接进行执行。c语言这是高级语言，这种语言是给程序猿看的，但是电脑看不懂。所以我们就要来请一个翻译官，让两个文件能进行理解，交流。 “翻译官”就是一个编译系统。那么我们来看一下这个编译系统由哪些部分来组成。 　　预编译 　　编译 　　汇编 　　链接 预编译这个阶段来说：就是讲#开头的directives来进行处理，（这是系统中原有的）经过这个阶段以后hello.c变成hello.iwenjian 编译：包含一个汇编语言程序，将高级语言写的程序变成由汇编语言写的。hello.i变成hello.s 汇编阶段呢：就是将这个helo.s变成hello.o的程序，这个程序已经是由机器语言，二进制的，用文本编辑器打开会出现乱码 最后一个阶段就是链接：这个阶段呢，就是由于源程序中出现了一些调用库中的函数什么的，但是这个程序中没有所以需要链接形成一个真正的可执行程序。保存到存储器中 4对硬件进行讲解（我们知道了如何生成可执行程序的，而且已经保存到了存储器中那么，计算机是如何进行执行的呢？硬件上对他的执行过程进行讲解喽，，，，） 硬件的话，首先，整体的了解一下这个硬件系统

             计算机硬件系统构成

总体上明白了计算机硬件系统的构成以后那么，我们来详细的了解一下具体组成，各个名词的含义。

（1）总线：一个贯穿于整个系统的一条电子通道。主要进行在各个硬件之间传递信息的。我觉得就像是一条条公路，使得各个点之间相连起来，能形成交流，信息的交换。

(2)I/O设备： 输入输出设备。嗯，这个。。。。这个是系统与外界之间的交流的通道。

I/O设备有什么构成呢？由一个控制器或者是一个适配器与I/O总线之间相连起来。那么是控制器，什么是适配器呢？

控制器：I/O设备本身或者是在主板上的一个芯片组

适配器：插在主板上的卡槽上的卡

（3）主存：一个临时存储设备。（DRAM）,在执行程序时负责存储程序以及其程序处理的数据。

（4）处理器(CPU)：解释/执行存储在主存的指令的引擎的核心。就相当于大脑，对来自各个系统的信息进行分析，发出执行命令，kernel

处理器又能执行些什么操作呢？

　　　　加载：对主存中的信息进行加载。从主存中拷贝一个字/字节放到寄存器中，覆盖原来的信息

　　　　存储：从寄存器中拷贝一个字/字节放到主存的某个位置，覆盖原来的信息。

　　　　更新：拷贝两个寄存器中的内容到ALU，ALU对其进行相加放到一个寄存器中，覆盖原来的信息。

　　　　I/O读：从I/O设备中拷贝一个字/字节到寄存器中，覆盖

　　　　I/O写：从寄存器中拷贝一个字/字节到I/O设备中，覆盖

　　　　转移：从指令中拷贝一个字，拷贝到PC中，覆盖 5.了解了硬件后，那么如何对其进行加速呢？ 信息太多，转移速度慢，程序运行时间啊长，等待时间长，所以，我们需要对这个过程进行加速。但是，这个过程中，主要耗费时间的地方在哪里呢？只有明白了这个点才能对其进行加速，效果更明显。 主要的耗费时间点在与：读取信息，就是信息的转移，从一个位置转贷另一位置，比如说从主存到寄存器中。（我们明白：较大的存储设备运行比较小的存储设备运行要慢的多） 如何解决呢？引出来一个概念叫做高速缓存。 磁盘->主存->寄存器 　　高速缓存

金字塔上越高运行时间越短，越快，但是相应的造价越高。 上面的可以做下面的高级缓存。 7明白了硬件系统后，就应该进行执行了。 执行，又要明白操作系统。要知道程序不能之间控制硬件，中间有操作系统 。操作系统直接控制硬件。 明白一些概念 进程：假象，好像独占处理器，主存和I/O设备，只有这个程序在运行。　　　　　　 实际上数多个程序在执行。并发运行（一个程勋的指令与另一个程序的指令在相互的执行），上下文切换：保存程序运行所需要的全部信息 虚拟存储器:假象，每个进程独占主存。有唯一的地址 文件：字节序列。 8.网络也是一种I/O设备 上面是一台电脑的执行过程，但是没有和其他的电脑进行交流。 ····················································································································· 最后了，终于完成对第一章的回顾了，下面感慨一下： 这一章是从整体上进行讲解。没有详细的讲解。 这种分配非常好。 我们在学习时，首先，我们从整体上，明白一下这个过程，然后我们再来详细的了解各个过程。 嗯哪，花了一上午的时间终于写完了，有成就感！！！！ 下午看第二章，待续。。。。。。