计算机系统是由硬件和软件组成，它们共同工作来运行程序。
一个程序的生命周期是从源程序开始的，源程序实际上就是由一个0和1组成的位（比特），8位称为一组，称为字节。系统中所有的信息--包括磁盘文件，内存中的程序，内存中存放用户的数据，以及网络上传送的数据都是有一串比特表示的。
每条语句都被必须被其他程序转化为一系列的低级机器语言指令，然后这些指令按照一种称为可执行目标程序的格式打包，并以二进制磁盘文件的形式存放起来。目标程序也称为可执行目标文件。
将一个源程序文件翻译成可执行文件目标文件。需要执行这四个阶段（预处理器、编译器、汇编器，连接器）一起构成了编译系统；
我们以hello world程序来分析这个过程；
预处理阶段：首先预处理器（cpp）根据以字符#开头的命令修改原始的c程序。比如要将头文件的内容读取到程序文本中；结果得到了另一个c程序，一般是以 .i 作为文件的扩展名；（C preprosessor 英文全称）
编译阶段：编译器（ccl）将文本文件 .i翻译成文本文件.s，它包含了一个汇编语言程序；（全称compiler）
汇编阶段：汇编器（as）将 .s文件翻译成机器语言指令，并将这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序（relocatable object program）的格式，将结果保存在目标文件.o中（英文全称 assembler）
链接阶段：helloworld程序调用了prinft函数，该函数存在于一个printf.o的单独预编译的目标文件中，连接器（ld）的任务就是将该文件以某种方式并合到helloworld程序中。（linker 或者 link editor）
系统的硬件组成：
总线：贯穿整个系统的是一组电子管道，称作总线，它携带信息字节并负责在各个部件间传递。通常总线被设计成传送定长的字节块，也就是字
I/O设备（输入/输出）：是系统与外部世界联系的通道。每一个I/O设备都通过一个控制器跟一个适配器与I/O总线相连。
下面是一篇关于适配器和控制器的博客建议看看：
https://blog.csdn.net/u014753393/article/details/50259207
主存：主存是一个临时存储设备，在处理器执行程序的时候，用来存放程序和程序处理的数据，从物理上来说，主存是一种动态随机存储器（DRAM：Dynamic Random Access Memory）芯片组成。从逻辑上来说主存是一个线性的字节数组，每一个字节都有唯一的地址（数组引索）；
处理器：中央处理单元（CPU：Central Processing Unit），简称中央处理器，是解释（或执行）存储在主存中指令的引擎。处理器的核心是一个大小为一个字节的存储设备（或寄存器），简称程序计数器（PC），在任何时候，PC都指向主存中某条机器语言的指令（即含有该条指令的地址），处理器从程序计数器指向的内存处读取指令，解释指令中的位，执行该指令指示的操作，然后更新PC，使其指向下一条指令，而这条指令并不一定和刚刚执行的指令的地址相邻；
下面是一个简单操作：
加载：从主存中复制一个字节或一个字到寄存器中，以覆盖寄存器中原来的内容。
存储：从寄存器中复制一个字节或者一个字到主存中，以覆盖这个位置上原来的内容；
操作：把两个寄存器的内容复制到ALU（算术逻辑单元）中，ALU对这两个字做算术运算，并将结果存放在一个寄存器中，已覆盖该寄存器中原来的内容；（全称arithmetic and logic unit）
跳转：从指令本身中抽取一个字，并将这个字复制到程序计数器（PC：Program Counter）中，以覆盖PC中原来的值；
我们将处理器的指令集架构和处理器的微体系结构区分开来；
指令集架构：描述每条机器代码指令的效果；
微体系结构：处理器实际上是如何实现的；
运行程序：
当运行程序的是，将(helloworld)目标文件和数据复制到主存，从主存复制到寄存器，在从寄存器到显示设备；
（直接利用储存器存储技术，数据可以不通过数据可以不通过处理器而直接从磁盘到主存。）
高速缓存：
上述揭示了一个重要问题，就是说系统花费了大量的时间把信息从一个地方复制到另一个地方。磁盘--主存---处理器---。这些复制就是开销，减慢了程序“真正”的工作；
根据机械原理，较大的存储设备要比较小的储存设备运行慢，而且快速的设备造价更高；
主存和寄存器之间的速度差异100倍。针对这种差异，系统设计者设计者采用了更小更快的存储设备，称为：高速缓存存储器（cache memory，简称Cache或者高速缓存），作为暂时集结区域，存放近期可能需要的信息；
静态随机访问存储器（SRAM）
高速缓存的局部性原理，即让程序具有访问局部区域里的数据和代码趋势，通过高速缓存里存放可能经常访问的数据，大部分的内存操作都在能再较高速缓存中完成；
存储设备形成层次结构：
在处理器和一个较大较慢的设备（例如主存）之间插入一个更小更快的存储设备（高速缓存）的想法已经成为一个很普遍的观念；存储器层次结构的主要思想是上一层的存储器作为下一层的高速缓存，在具有某些分布式系统的网络系统中，本地磁盘就是在其他系统中磁盘上的数据的高速缓存；
操作系统管理硬件：
操作系统有两个基本功能：1.防止硬件被失控的程序滥用；2.向应用程序提供简单一致的机制来控制复杂而又通常不相同的低级硬件设备。操作系统通过几个抽象概念来实现这两个功能（进程、虚拟内存、文件）
一个程序在现代系统上运行时，操作系统会提供一种假象，就好像系统上只会有这个程序在运行，程序看上去是好像在独占地使用处理器，主存.....处理器看上去就像在不间断地一条接一条执行程序中的指令，即程序中的代码和数据是系统内存中唯一的对象；这些假象是通过进程来实现的；
进程：操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，在一个系统上可以同时运行多个进程，而每个进程都好像在独占的使用硬件。
并发运行：则是说一个进程的指令和另一个进程的指令交错执行。
一个CPU看上去都像是并发的执行多个进程，这是通过处理器在进程之间来回切换开实现的。操作系统实现这种机制称为上下文切换
操作系统保持跟踪进程运行所需的所有状态信息，这种状态也就是上下文。在任何一个时刻，单处理器系统只能执行一个进程的代码，当操作系统决定把控制权从当前进程转移到某个新进程时，就会进行上下文切换；保存当前的上下文、恢复新进程的上下文，然后将控制权传递到新进程；
从一个进程到另一个进程转换是由操作系统内核（kernel）管理的，内核是操作系统代码常驻主存的部分；
下面一篇关于操作系统与内核的博客写的不错：
https://blog.csdn.net/qq_26849233/article/details/74527779
线程：在现代系统中，一个进程实际上可以由多个称为线程的执行单元组成，每个线程都运行在进程的上下文中，并共享同样的代码和全局数据；
虚拟内存：虚拟内存是一个抽象概念，它为进程提供了一个假象，即每个进程都在独占的使用主存，每个进程看到的内存都是一致的，称为虚拟地址空间
每个进程看到的虚拟地址空间由大量准确定义的区构成，每个区都有专门的功能。
程序代码和数据：对于所有的进程来说，代码是从同一固定地址开始的，紧接着的是和C全局变量相应的数据位置，代码和数据区是直接按照可执行目标文件内容初始化的。
堆：代码和数据区紧接着是的是运行时堆；
共享库：大约在地址空间的中间部分一块是用来存放像C标准库，数学库等共享库代码和数据区域；
栈：位于用户虚拟地址空间顶部是用户栈，编译器用它来实现函数调用；
内核虚拟内存：地址空间的顶部区域是为内核保留的，不允许应用程序读写这个区域的内容或者直接调用内核代码的函数。
虚拟内存的运作需要硬件和操作系统软件之间精密复杂的交互，包括处理器生成每个地址的硬件翻译，基本思想是将虚拟内存的内容放在磁盘上，然后用主存作为磁盘的高速缓存；
文件：文件就是字节序列，每个I/O设备，包括磁盘、显示器、甚至网络都可以看成文件，系统中所有的输入输出都是通过使用一组系统函数调用读写文件实现的；
系统之间利用网络通信：
Amdahl定律：主要思想为：我们对系统的某个部分加速时，对形同整体性的影响取决于该部分的重要程度；
系统某部分所需执行时间与该时间的比例为f，而该部分的性能提升比例为m,加速比如下：
并发（concurrent）：在操作系统中，是指一个时间段中有几个程序都处于已启动运行到运行完毕之间，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，且这几个程序都是在同一个处理机上运行，但任一个时刻点上只有一个程序在处理机上运行。
并行（parallelism）：在操作系统中是指，一组程序按独立异步的速度执行，不等于时间上的重叠（同一个时刻发生)。
下面是关于并发和并行的理解：我贴上知乎上的链接，理解得很透测。
计算机中的抽象：
