程序员角度看计算机结构 Chapter0 (2)

second thema:

处理器是如何读取和运行相应的程序的，

在运行c源程序的时候，首先我们要在计算机中用到另外一个程序，shell，这个是操作系统自带的程序(Unix)，

在shell的提示行，下我们敲入命令，计算机执行相关的操作，等此源程序执行完后，shell会回到它的初始状态，输出一个提示，（prompt），等待下一次程序的执行。

（当shell 发现在提示行输入的不是内部命令，则自动认为是一个源程序的名称，然后找到相应源程序进行处理）

计算机是怎样通过自己的结构来执行上文所谓的相关的操作，执行这个源程序的？

下面先介绍计算机基本的结构，

计算机的硬件组成结构

CPU Central Prossesor Unit

USB     Universal  Serial Bus

ALU Arithmetic /Logic Unit

PC   Program Counter

Buses,总线，

贯穿整个系统用来在各个部件中传输数据的通道集（electrical conduits collection），这些数据通常是几个字节的集合，这些集合被称为words,字，

字长在不同的系统中各有不同，平常所有的Inter pentium 平台的字长是4个字节，

I/O devices.

基本组成，键盘，鼠标，硬盘，以及显示器，

每个输入输出设备都是跟输入输出总线相连接的I/O bus,但是连接的方式有两种，一种是通过controller(控制器），一种是通过adaptor(适配器）。

两种连接方式的具体不同点在于他们的包装形式，controller 是在设备本身或者主板线路上的芯片，main printed circuit board, motherboard.

adaptor 是插在主板上的插槽上的卡，（个人认为键盘属于前者，controller装在设备本身，显示器属于后者，显卡插在主板上）；

除此，两者的目的都是在I/O设备和总线之间 传输数据。P.S 在系统中，I/O设备和外部网络都被当做文件处理。

Main memory(主存，通常意义所说的内存）

主存是一个短暂的存储装置，存储处理器执行时所需要的数据和程序，

DRAM  Dynamic Random Access Memory,动态随机存取记忆，

从物理 角度说，主存是一个DRAM芯片的集合，逻辑上，内存是一些线性字节数组，这些字节每个都有自己独一无二的地址，而且每个地址都从

零开始。

P.S通常来说，每个组成程序的机器指令都由个数不同的字节组成。这些字节包括数据，变量名，和一些保留字。 但是数据的大小根据其类型改变。

Processor 处理器，

CPU,simply processor,   中央处理器的核心部分是一个几个字节大小的存储设备，叫做 PC,程序计数器，Program counter，任何时候，它都指向主存里的机器指令。

contiguous 靠近， 处理器从通电到断电期间一直读取PC指向的指令，翻译，并且执行相关操作，PC一直指向下一步操作。

这些操作中有两个，他们需要循环指向主存内的命令。 它们是register file 和arithmetic /logic unit（ALU)。

前者是一个小存储设备，由几个字节大小的寄存器组成，每个都有自己的名字，

后者计算出新的数据和地址的值，

几个CPU可能执行的操作，

Load,装载，从主存内复制数据到寄存器，覆盖寄存器中先前的数据。

Store,存储，从寄存器复制一个字节或字给主存中的一个位置，覆盖先前这个位置的数据。

Update, 更新，将两寄存器中的内容赋值给ALU,ALU将两个数据相加并将结构存在寄存器，重写先前寄存器中的内容。

I/O Read,从I/O设备中 读取数据给寄存器。

I/O Wirte,从寄存器中赋值一个字节给I/O设备。

Jump,（跳），从机器指令中抽象出字，将这个字赋值给PC,覆盖PC中原来的值。