深入理解计算机系统 ch1-计算机系统漫游 Part1

1.1 信息就是位+上下文

 像hello.c这样的只由ASCⅡ码字符构成的文件称为文本文件。所有其他文件称为二进制文件。

 hello.c的表示方法说明了一个基本思想:系统中所有的信息——包括磁盘文件，内存中的程序，内存存放的用户数据以及网络上传送的数据，都是由一串比特表示。区分不同数据对象的唯一方法是我们读到这些数据对象时的上下文。比如，在不同的上下文中，一个同样的字节序列可能表示一个整数，浮点数，字符串或者机器指令。

1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式

 在Unix系统上，从源文件到目标文件的转化是由编译器驱动程序完成的：

  linux> gcc -o hello hello.c

  在这里,GCC编译器驱动程序读取源程序文件hello.c ，并把它翻译成一个可执行目标文件hello. 这个翻译过程可分为四个阶段，执行这四个阶段的程序（预处理器，编译器，汇编器和链接器）一起构成了编译系统（compilation system）

   •预处理阶段 预处理器(cpp)根据字符#开头的命令，修改原始的C程序，得到hello.i(修改了的源程序(文本)) 

   •编译阶段 编译器(ccl) 将文本文件hello.i 翻译成文本文件hello.s ，它包含一个汇编语言程序。该程序包含函数main的定义

   • 汇编阶段 汇编器（as)将hello.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并将结果保存在目标文件hello,o中。hello.o是一个二进制文件

   • 链接阶段 printf函数存在于一个名为printf.o的单独的预编译好了的目标文件中，而这个文件必须以某种方式合并到我们的hello.o的程序中。连接器(ld)就负责处理这种合并。结果就得到一个可执行目标文件，被加载到内存中，由系统执行。

   旁注：GNU项目   GCC是GNU项目开发出发出来的众多有用工具之一。GNU环境包括EMACS编辑器，GCC编译器，GDB调试器，汇编器，链接器，处理二进制文件的工具以及其他一些部件。

   

 1.3 了解编译系统是如何工作的是大有益处的

    •优化程序性能

    •理解链接时出现的错误：链接器报告无法解析一个引用，这是什么意思？静态变量和全局变量的区别是什么？如果在不同的C文件定义了名字相同的两个全局变量会发生什么？静态库和动态库的区别是什么？为什么有些链接错误知道运行时才会出现？

    •避免安全漏洞。多年来，缓冲区溢出错误是造成大多数网络和Internet服务器上安全漏洞的主要原因。

1.4 处理器读取并解释储存在内存中的指令

     要想在Unix系统上运行该可执行文件，我们将它的文件名输入到称为shell的应用程序中

      shell是一个命令行解释器，它输出一个提示符，等待输入一个命令行，然后执行这个命令。

1.4.1 系统的硬件组成

      1.总线 贯穿整个系统的一根电子管道，称为总线，它携带信息字节并负责在各个部件间的传递。通常被设计成传送定长的字节快，也就是字（word)。

      2 I/O 设备  I/O设备是系统与外部世界的联系通道。 每个I/O设备都通过一个控制器或适配器与I/O总线相连。控制器和适配器的差别主要在于封装方式。

      3 主存(Main memory) 主存是一个临时存储设备。由一组动态随机存取存储器(DRAM)芯片组成。

      4 处理器 中央处理单元（CPU） 是解释或执行存储在主存中指令的引擎。 其核心是一个大小为一字节的存储设备（或寄存器），称为程序计数器（PC）。在任何时候，PC都指向主存中某条机器语言指令。

      详见P6