本文简要描述了一个简单的HelloWorld程序，从编译到执行，计算机底层做了哪些工作。以 C 程序为例。
示例代码：
#include <stdio.h>
int main(){
printf("hello, world\n");
return 0;
}
使用文本编辑器编写上述代码，并保存在文本文件中，文件名为hello.c。
一、源代码以字节序列的形式存储在文件中
源文件 hello.c 是由0和1组成的位序列，8位组成1个字节，每个字节表示程序中的某个文本字符。大部分计算机系统使用ASCII码表示文本字符，也就是说用一个单字节大小的整数值唯一表示一个字符。下图将 hello.c 源文件中的内容映射成了ASCII码。源文件通过字节序列的方式存储了源代码，每个字节都有一个整数值，唯一对应一个字符。比如，第一个字节的整数值35，代表了字符"#"。
二、源代码编译过程
在Unix或Linux系统上，由编译器驱动程序 (如gcc) 首先读取源文件hello.c，然后进行源代码的编译工作，将其转化为目标文件。比如：
gcc -o hello hello.c
编译的流程如下图所示：
- 预处理。预处理器cpp根据以字符"#"开头的命令，修改原始的C程序。本例中#include <stdio.h>，意味着要让预处理器读取系统头文件stdio.h的内容，将其直接插入程序文本的这个位置，得到 hello.i 文件。
- 编译。编译器ccl将 hello.i 文件翻译成汇编代码，得到hello.s文件。
- 汇编。汇编器as将 hello.s 文件翻译成机器语言指令，并把这些指令打包成可重定位目标程序，得到hello.o文件，这是一个二进制文件。
- 链接。hello程序中调用了标准C库的printf函数，该函数被预编译在另外一个名为printf.o的目标文件中。此前，hello程序仅使用符号标识了这个函数，并未真正引入。链接器ld把printf.o文件和hello.o文件进行了合并，得到可执行的目标文件hello。此时，hello程序可以被加载到内存中，被系统执行。
三、目标程序执行过程
通常，我们会使用命令行的方式去执行目标程序。
那具体是怎么做的呢？
一般，我们会将文件名输入到名为shell的应用程序中，然后执行，比如：
linux> ./hello
hello, world
linux>
那shell又是什么？
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。如果这个命令并非shell内置命令，则shell会假设这是一个可执行文件的名字。shell加载并运行hello程序，hello程序在屏幕上打印消息，然后终止。hello程序终止后，shell随后输出一个提示符，等待下一个输入的命令。
1、从硬件层面，看待底层执行过程：
①初始时刻，shell程序执行它的指令，等待输入一条命令。
②我们在键盘上输入字符串"./hello"，shell将字符依次读入寄存器，再把它存储到内存中。
③我们在键盘上敲击回车键enter，shell了解到命令输入已结束，然后shell执行一系列指令来加载hello文件。这些指令会把hello目标文件的代码和数据从磁盘复制到内存，数据指的是那串字符串"hello, world\n"。
④此时目标文件hello的代码和数据已加载到内存中，处理器可以开始执行hello程序中main函数的机器语言指令。这些指令将字符串"hello, world\n"的字节从内存复制到寄存器中，再从寄存器复制到显示器，最终在显示器上进行显示。
2、从进程角度，看待shell进程和hello进程的并发过程：
①初始时刻，只有shell进程在运行，即等待命令行的输入。
②当我们让shell运行hello程序时，shell通过调用系统调用，将控制权传递给操作系统。
③操作系统保存shell进程的上下文 (上下文是操作系统跟踪进程运行所需的所有状态信息，比如PC和寄存器的值、主存的内容等，这样操作系统才能顺序进行进程切换) ，然后创建一个新的hello进程及其上下文，并将cpu的控制权交递给hello进程。
④当hello进程终止，操作系统根据shell进程的上下文，恢复shell进程的执行，即把cpu的控制权传递给shell进程。
操作系统内核管理进程间的切换工作，内核是系统管理全部进程所用代码和数据结构的集合。当应用程序需要操作系统的某些操作，比如读写文件，那么就需要执行系统调用，将控制权传递给内核，然后内核执行被请求的操作，并返回用户程序。
参考资料：《深入理解计算机系统》