第一章计算机系统漫游_CSAPP学习笔记

第一章计算机系统漫游

注：这篇笔记并 不是为了让你在看过书的情况下直接读笔记就能学会CSAPP，这篇笔记并不会写得比原书更好，笔记是对书本知识的要点的提炼，并且带有很强的主观性，本人也是只初学者，如有偏颇，请多多见谅。

1.1信息就是位 + 上下文

程序以字节序列的方式储存在文件中，我们输入的每一个字母，每一个符号，都对应这ASCII码表中的一个整数值，将该整数值转换为一个二进制字节序列。因此我们可以说系统中的所有信息，都是由一串比特表示的

疑问

这里的上下文是指 int double 这样的上下文吧

1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式

将.c文件翻译成可执行文件的四个阶段

四个阶段的具体含义

预处理：将头文件（stdio.h）的内容 插入程序文本中，得到另一个c程序，但是以.i 作为文件拓展名
编译阶段： 编译器将文本文件hello.i 翻译成 hello.s 文件
汇编阶段： 将hello.s 翻译成 机器语言指令，并保存在hello.o中
链接阶段： 程序中调用了 printf函数，该函数存在于一个名叫printf.o的预编译文件中，链接器将printf.o文件合并到我们的hello.o文件中， 最终得到一个hello文件，这是一个可执行文件，被加载到内存中，由系统执行。

1.3 了解编译系统如何工作是大有益处的

有什么益处？

1. 优化程序性能（例如：一个switch语句是否总比一系列的if -else 更有效）
2. 理解链接时出现的错误（即与链接器操作有关的一些程序错误）
3. 避免安全漏洞 （要限制从不受信任的源接收数据的数量和格式，理解数据和控制信息存储在程序栈上的方式会引起的后果）

疑问

第二个益处：理解链接时出现的疑问，我对这方面的知识严重缺乏。

1.4处理器读并解释存储在内存中的指令

1.4.1系统的硬件组成

这部分知识在计组中讲得非常多

系统硬件组成的四个部分是哪四个？

总线： 传送定长的字节块，字节块 又名 字。
字的字长是一个基本的系统参数，现在大多数机器 要么是 32位，要么是 64位
I/O设备： I/O设备通过适配器或控制器与总线通信
主存：存放程序和程序处理的数据
处理器：在任何时候，PC都指向主存中的某条机器语言指令（即含有该条指令的地址）

1.4.2 运行hello程序

运行hello程序的流程是什么样的

可以分为三个阶段： （以hello.c为例子)从键盘上读取hello命令 --> 从磁盘加载可执行文件到主存 --> 将输出字符串此部分存储器写到显示器

从键盘上读取hello命令：

从磁盘加载可执行文件到主存：
利用DMA技术， 将存储在磁盘上的hello可执行文件 直接存储到主存

将输出字符串从存储器写到显示器：

疑问

这个经过简略的过程非常简单了
不明白hello可执行文件从哪里来，在1.2中翻译的四个步骤在这个过程的哪个部分没说清楚

1.5高速缓存至关重要

现状：处理器从寄存器文件中读取数据比从主存中读取几乎快100倍，且这个差距在加大
问题： 在主存中读取一个字的 时间开销 要比 从寄存器中读取一个字 的 时间开销* 大得多
解决方案： 高速缓存， 让高速缓存中存放可能经常访问的数据， 大部分内存操作都能在快读的高速缓存中完成

1.6存储设备形成层次机构

主要思想： 将上一层的存储器作为低一层的存储器

1.7操作系统管理硬件

操作系统的两个基本功能是什么?

1.7.1 进程

什么是进程？

一个CPU 能在 同时 执行多个程序吗？

什么是并发运行？

什么是上下文切换？

1.7.2 线程

什么是线程？

多线程之间比多进程之间更容易共享数据，也因为线程一般比进程更高效。

1.7.3 虚拟内存

虚拟地址空间由哪些部分组成？

1. 程序代码和数据
2. 堆
3. 共享库
4. 栈
5. 内核虚拟内存

1.7.4 文件

什么是文件？有哪些计算机组件可以看成是文件？

1.8 系统之间利用网络通信

从一个单独的系统来看，网络可以视为一个I/O设备

1.9 重要主题

1.9.1 Amdahl定律

Amdahl定律的主要观点是什么？

1.9.2 并发和并行

这部分感觉全是概述，很难写笔记，以后再补上

1.9.3 计算机系统中抽象的重要性

为什么要使用 抽象 来理解计算机系统呢？

个人看法： 如果要对底层硬件进行描述，太过复杂精细， 但如果能将底层硬件上 抽象出 一个简单的模型，而后我们来使用这个模型， 程序的书写和运行过程将会简单非常多。

本书目前提到过哪些抽象？

文件是对I/O设备的抽象
虚拟内存是对程序存储器的抽象
进程是对一个正在运行的程序的抽象
虚拟机是对 整个计算机的抽象

1.10 小结