读书笔记——《深入理解计算机系统》

HelloWorld其实并不简单

这周开始拜读这本在豆瓣被赐予9.8分的圣书，‘CMU’的计算机导论教材。好的文章内容都会让人眼前一新，豁然开朗的感觉。这书给我的就是这种感觉。刚刚看完第一章节，就从书中所引出的”Hello World“讲起吧

 

说起Hello World，对于任何一个programmer来说简直太熟悉不过了好吧，甚至在我求学期间还有一个朋友跟我吹嘘，学语言（指的是＇计算机语言＇），会写”Hello World”就基本上搞懂了这语言（（(╯‵□′)╯︵┻━┻ 那还要程序员干个球啊）。当然这只是个玩笑话而已。不过，Hello World其实也不是那么简单的哟 =￣ω￣=

#include <stdio.h>
int main(){
    printf(“Hello Wrold”);
    return 0;
}

 

HelloWorld的出生：

计算机的运行其实就是所谓的0, 1操作，只是人们定义了0,1组合排列，给定其指定的意义（如图1），才造就了我们现在各种狂拽酷炫的程序。

。图1.ASCII表

HelloWorld也是一个程序，由程序员通过编辑器一个个的码上去的，其中就是由0,1组成的，然后就生成 了这样一个存储这些0,1文件的源程序（源文件），HelloWorld.c 文件。

生成好文件后，我们就需要运行它，这里的话是要将这个.c文件编译起来。那么问题来了，编译是什么呢？

 

HelloWorld的编译：

编译，说简单点，就是把人类语言转成机器语言，让电脑能读懂，再执行你想要的操作（这里用的翻译官，就是编译器是gcc）。这里以.C文件的编译来走一下流程：

 图2. 编译流程

预处理阶段：在C语言的语法中，就是将#include所指向的一些文件，包那些写入到程序文本中。（我感觉有点像是c++的inline function），然后形成一个.i为后缀的文件；

编译阶段：这就是讲.i后缀的所有内容翻译成汇编语言，是一种低级语言，如图3所示。这是一个复杂度为O（n^2）的玩意，记得以前学计算机组成原理的时候是用MIPS来讲汇编，也是看的一愣一愣的。早也忘得七七八八了。

图3.汇编语言

汇编阶段：接下来就是汇编器崭露头角的时候了，他会把.s汇编码转成机器指令，就是我们的cpu，计算机的大脑能看懂的东西。将结果以.o后缀文件名保存下来。

链接阶段：由于这个HelloWorld引用了标准C库 “stdio.h”，并调用了其中的方法, "printf"。这个类库一定编译好了这个 "printf"的方法并生成了.o文件了（就是经过了前三个阶段），然后我们需要调用它，就以链接的形式，将2者连接起来。从而这个程序就可以直接执行了。这个生成的文件就叫做可执行文件。可执行文件其实可以理解成你要打开一个应用的入口点。

 

 HelloWorld的执行：

到这一步的话可执行文件都出来，那么接下里的就是交由硬件去处理啦。这里主要想说的一点就是各个硬件之间的沟通（如图4）。

那条长长的Bus(es)就是连同硬件的玩意（总线），所有设备所产生的信号（0,1）都会通过总线到达目的地。

就比如我们现在HelloWorld。可能现在等待着输入端（常见的是鼠标或键盘）启动这个程序，然后发送信号，通过总线找到CPU，然后CPU再去硬盘(或者内存）找，找到后并处理，最后交由给显示屏显示出来。

图4

 

Ending:

关于HelloWorld的就写到这里吧。下次再继续续篇吧。

（其实上述的绝大多数内容都是来自书中的 (￣△￣；)，水分很重，我就是匹划水狼，轻喷。(ㆀ˘･з･˘)。 另外，有哪儿不妥不对劲的欢迎指出。新手光环求罩求罩 ╭(′▽`)╭(′▽`)╯）