深入理解计算机系统——知识总结
Posted zhaot1993
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入理解计算机系统——知识总结相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
第一章 全书概述
一 基础
1、程序的生命周期分为四个阶段：
Hello.c （源程序）
预处理器（cpp）Hello.i
编译器（ccl）hello.s
汇编器（as）hello.o（这时是个二进制文件）
链接器（id）（将函数并入到程序）
Hello （最后变成可执行的目标程序）
2、了解编译过程什么用：
优化程序性能、理解链接时出现的错误、避免安全漏洞
二 系统的硬件组成
总线：贯穿整个系统的一组电子管道
I/O设备：系统与外界联系的通道（如鼠标键盘；显示器；磁盘）。I/O设备通过控制器和适配器与I/O总线连接。控制器和适配器的区别在于其组成方式，控制器是主印制电路板（主板）上的芯片组，适配器是一块插在主板插槽上的卡。它俩的功能都是在I/O设备和I/O总线之间传递信息
主存：一个临时存储设备，处理器执行程序时，它被用来存放程序和程序处理的数据。
物理上，它由一组DRAM（动态随机存取存储器）芯片组成。
逻辑上，它由一个线性的字节数组组成，每个字节都有自己唯一的地址（数组索引）
处理器：（CPU）是解释（或执行）主存中指令的引擎。核心是个叫做程序计数器（PC）的存储设备（或寄存器）。一通电就从程序计数器指向的存储器处读取指令、解释指令中的位，执行指令指示的简单操作，然后更新程序计数器指向下一条指令。
三 高速缓存
寄存器是L1的高速缓存；L1是L2的高速缓存；L2是主存的高速缓存；主存是磁盘的高速缓存。
四 操作系统
它有两个基本功能：防止硬件被失控的应用程序滥用；为应用程序提供简单一致的方法控制低级硬件
五 进程
操作系统实现进程交错执行的机制称为上下文切换（context switing）；上下文切换就是——保存当前进程的上下文（context），恢复新进程的上下文。
进程所看到的虚拟地址空间由多个区（area）组成：由低到高是：程序代码和数据；堆；共享库；栈；内核虚拟存储器。
第二章 信息的表示和处理
一 信息存储
存储器的每一个字节都由一个唯一的数字来标识，成为地址（address）；所有可能地址的集合就称为虚拟地址空间（virtual address space）。
C语言的指针有两个方面：它的值和它的类型，它的值表示的是某个对象的位置，而它的类型表示那个位置上所存储对象的类型（比如，整数或浮点数）
二 进制转换
对于2n,其十六进制转换公式为i+4j
例如211，十进制位2048，十六进制转换时，因为1（i=0），2（i=1），4（i=2），8（i=3）且11=3+4*2，所以它就是8的后面跟两个0，即0x800 （详见书上48页）
三 寻址和字节顺序
在几乎所有的机器上，字节对象都被存储为连续的字节序列，对象的地址为所使用字节序列中最小的地址。
表示一个对象的字节序列排序，有俩通用规则，
最低有效数字在最前面——小端法（little endian）;
最高有效数字在最前面——大端法（big endian）
这是芯片加电启动时所用到的字节顺序规则。
程序编译过程：
假如，写一个C程序，有两个文件p1.c和p2.c，然后用Unix命令编译这行代码。这个命令实际上调用了一系列程序，将源代码转化成可执行代码。
首先，C预处理器会扩展源代码，插入所有用#include命令指定的文件，并扩展所有的宏。其次，编译器产生两个源文件的汇编代码，名字分别为p1.s和p2.s。接下来，汇编器会将汇编代码转化成二进制目标代码文件p1.o和p2.o。最后，链接器将两个目标文件与实现标准Unix库函数（例如printf）的代码合并，并产生最终可执行文件。
汇编程序员能看到的处理器状态：
程序计数器（称为%eip）：表示将要执行的下一条指令在存储器中的地址。
整数寄存器：存储地址（对应C的指针）、整数数据，纪录程序状态，保存临时数据。
条形码寄存器：保存最近执行的算术指令状态信息。
浮点寄存器：存放浮点数据。
附相关概念扩展：
（GNU是“GNU is Not Unix”的递归缩写，GNU将要实现UNIX系统的接口标准）
GAS中的每个操作都有一个字符后缀，表明操作数的大小。如mov（传送数据）指令有三种形式：movb（传送字节）、movw（传送字）和movl（传送双字）
本书是本经典的国外大学计算机专业教材，类似国内的计算机原理这门课，很厚，很详尽，刚开始看的时候自己毫无基础，看不懂，就没看完，如今工作多年再回过头来翻翻，反而觉得读起来津津有味。实践与理论的反复结合，能使自己的技术越来越扎实。
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