CSAPP——1.计算机系统的漫游

首先，存储与计算机上的信息都是位，计算机通过上下文判断存储信息的类型（文本文件、二进制文件）

1.C程序格式的流转

0 hello.c 通过预处理器（cpp）增加头文件后得到hello.i

0 hello.i通过编译器编译（ccl）得到hello.s（汇编程序）

0 hello.s通过汇编器（as）得到hello.o（二进制 可重定位目标程序）

0 hello.o与其他（如printf.o）通过链接器（ld） 得到hello（可执行目标程序 二进制）

其次，系统的硬件组成（总线、I/O设备、主存、处理器）

0 总线：贯穿整个系统的一组电子管道，携带信息字节并负责各个部件间的传递

0 I/O设备：系统与外部世界的联系通道，磁盘、鼠标…

——都通过一个控制器（I/O设备本身或主板上的芯片组）或适配器（一块插再主板插槽的卡）与I/O总线相连

0 内存：存放程序和程序处理的数据，由一组动态随机存取存储器（DRAM）组成

0 处理器：CPU，解释（或执行）存储在主存中指令的引擎。

——其核心是大小为一个字的存储设备（或寄存器），称为程序计数器（PC）——指向主存中的某条指令

——操作主要围绕主存、寄存器文件、算术/逻辑单元（ALU）。加载、存储、操作、跳转

——处理器的指令集构架：每条机器代码指令的效果

——处理器的微体系结构：处理器实际如何实现

2.运行hello

0 shell程序执行他的指令，等待我们输入命令，我们输入”./hello”，shell将字符逐一读入寄存器，再放于内存

——键盘->I/O桥->I/O总线->I/O桥->总线->寄存器->总线->I/O桥->内存总线->主存储器

0 hello目标文件从

——通过直接存储器存取（DMA）不通过CPU：键盘->I/O总线->I/O桥->内存总线->主存储器

0 CPU开始执行hello程序的main程序中的机器语言指令

——”hello,world\n”从主存->…->寄存器->总线接口->I/O桥->I/O总线->图形适配器->显示器

由此可见，系统花费了大量的时间来移动信息，为使移动更快，增加了高速缓存存储器，L1、L2高速缓存是用一种静态随机访问存储器（SRAM）的硬件技术实现，增大访问速度的原因是利用局部性原理，保存最容易要用的东西再告诉缓存中。

——存储设备形成层次结构（如寄存器->L1高速缓存（SRAM）->L2高速缓存->L3高速缓存->主存（DRAM）->本地磁盘->远程二级存储）

3.hello程序输出自己的信息，hello程序本身没有直接访问显示器等，他是依靠操作系统提供的服务。

操作系统的两个基本功能：1、防止硬件被失控的程序滥用 2、向应用程序提供简单一致的接口，便于控制硬件

0 实现：3个基本的抽象：文件（I/O的抽象）、虚拟内存（I/O和主存的抽象）、进程（处理器和主存I/O的抽象）

——进程：操作系统对一个正在运行的程序的抽象（操作系统实现并发运行的机制称为上下文切换（内核代码））

——0 线程：进程由多个称为线程的执行单元组成

——虚拟内存：给每个进程一个独占地使用主存的假象（程序代码和数据、堆、共享库、栈、内核虚拟内存）

——文件： I/O设备都可以看成文件，所有的输入输出都可看成文件的读写（网络通信）

Amdahi定律：加速比S=T(old)/T(new)=1/((1-α)+α/k) （α是提升部位所占比例，k是此部位提升比例(加速比)）

并发：一个同时具有多个活动的系统 并行：用并发来使一个系统运行得更快

0 1.线程级并发：1个进程执行多个控制流，再比如intel i7每个核可执行两个线程，所以4核系统可并行执行8个线程

0 2.指令级并行：现代处理器可同时处理多条指令

0 3.单指令、多数据并行：允许一条指令产生多个可执行的操作，SIMD并行

最后增加一个抽象：虚拟机：对整个计算机的抽象，包括操作系统、处理器、程序