2019年2月22日 深入理解计算机系统（CS:APP）第一章读书笔记

考虑到自己对基础的掌握还是不够扎实，在重新回炉python之前，我计划用每天一章的速度回炉CS:APP。

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1. 信息就是位+上下文：

所有数据在计算机中以位为最小单位存储，包括代码和程序、文件，上下文是对这些位数据的解读方式。

2. 程序被其他程序编译成不同格式、3. 了解编译系统如何工作大有益处：

GCC编译器编译的四个阶段程序为：预处理器（将源程序处理为被修改的源程序）、编译器（将修改后的源程序编译为汇编程序）、汇编器（输出汇编后的二进制程序）、链接器（链接多个二进制文件，输出可执行目标文件）

了解不同语言的编译方式，有助于我们优化程序性能、理解出现的错误、避免安全漏洞。

4. 处理器读并解释存储在存储器中的指令：

简单的说，计算机程序就是加载到存储器中，供处理器依次执行的程序。

1.5 高速缓存、1.6 形成层次结构的存储设备

由于硬盘、内存、存储器存在性能差异，通常来说，从磁盘中读数据比从主存中读数据的开销大1000万倍，而从寄存器中读数据比从主存中读数据快100倍。

因此推出了高速缓存（SRAM: L1\L2…），可以做到比从主存中读数据快5-10倍速度。

1.7 操作系统管理硬件

操作系统的两个基本功能：防止硬件被失控的应用程序滥用；在控制复杂而又通常广泛不同的低级硬件设备方面，为应用程序提供简单一致的方法。//吐槽，从这点来看，安卓可以算是一个操作系统吗？

1.7.1 进程、1.7.2 线程、1.7.3 虚拟存储器、1.7.4 文件

程序在处理器运行过程中，操作系统会提供一个假象，就好像这个程序独占使用处理器、内存、IO设备，处理器看起来是连续不断的处理数据，这些现象就是通过进程的概念来实现。

实际上，处理在处理程序的过程中，会同时处理多个程序，也就是多个进程同时并发运行，换个角度说，处理器处理多个进程是交错执行的，这种机制被称为上下文切换（context switching）。

操作系统运行程序所需要的信息、状态、内存情况、执行位置等，统一称为上下文（context），任意一时刻，系统上都只有一个程序在运行，当操作系统决定转移到下一个程序执行时，就会发生上下文切换。

发生上下文切换时，处理器指令会从应用程序代码切换到操作系统代码。

 

通常我们认为一个进程只有单一的控制流（或者称为处理流），不过，一个进程实际上可以有多个称为线程的执行单元组成，每个线程共用进程的上下文，并共享执行代码。

虚拟存储器同样是一个抽象概念，他提供了一个假象，好像所有进程都独占的使用主存，每个进程看到的存储器资源都是一致的：

从高到低依次为：

内核虚拟存储器（用户态不可读）、用户栈、共享库的存储器映射区域、运行时堆、读/写数据、只读的代码和数据。

简单来说，虚拟存储器是操作系统控制下的精密操作，包括地址翻译、页置换等，基本思路是把虚拟存储器内存保存在磁盘上，然后用主存作为磁盘的高速缓存。

 

文件不过是存储的字节序列，每个I/O设备，都可以被看成是文件，所有文件的输入、输出都是用 Unix I/O的一组系统函数调用来实现。

1.8 利用计算机网络和其它系统通讯

从简单、单一角度看，网络是计算机系统中的一个I/O设备。

 

1.9 下一章。