深入理解计算机系统(一)-------计算机系统的漫游

计算机系统是由硬件和系统软件组成,它们共同工作来运行应用程序

源程序实际上就是一个由值0和1组成的位(bit)序列,8个位被组成一组,称为字节

关键思想:系统中所有的信息(包括磁盘文件,存储器中的程序,存储中存放的用户数据以及网络上传送的数据)都是由一串位表示,而区别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

从源文件到可执行目标文件的转化是由编译器驱动程序完成的,这个翻译过程分为四个阶段(预处理器,编译器,汇编器和链接器)

预处理器是将程序引入的的库或者包插入程序文本得到另一个程序文本

编译阶段是将预处理得到的程序文本翻译成汇编语言程序(汇编语言为不同高级语言的不同编译器提供通用的输出语言)

汇编阶段是将汇编语言程序翻译城机器语言指令,把这些指令打包成一种可重定位目标程序的格式(其本质是一个二进制的文件,它的字节编码是机器语言指令而不是字符)

链接阶段将可重定位目标程序合并某些通用的函数得到一个可执行的目标文件,可以被加载到内存中,由系统执行

系统的硬件组成:

1总线(贯穿整个系统的一组电子管道),携带信息字节负责在各个部件间传递,通常传送定长的字节块,也就是字(是系统的一个基本参数)

2 I/O设备 (是系统与外部世界的联系通道),一般都是通过一个控制器或适配器与I/O总线相连。(控制器与适配器的区别在于它们的封装方式。控制器是置于I/O设备本身或者系统的主板的芯片组,而适配器则是一块插在主板的插槽的卡,它们的功能都是在I/O总线和I/O设备之间传递信息)

3 主存(是一个临时存储设备),在执行程序时,用来存放程序和程序处理的数据。(从物理上来说,主存是由一组动态随机存取存储器(DRAM)芯片组成的,从逻辑上来说,存储器是一个线性的字节数组,每个字节都有唯一的地址

4处理器(Cpu),是解释(或执行)存储在主存中的指令的引擎,其核心是一个字长的存储设备(寄存器),称为程序计数器(PC),cpu在指令的要求的可能执行以下操作:

a加载:把一个字节或者一个字从主存复制到寄存器,以覆盖寄存器原来的内容

b存储:把一个字节或者一个字从寄存器复制到主存的某个weighing,以覆盖这个位置上的原来的内容

c 操作:把两个两个寄存器的内容复制到ALU,ALU对这个两个字做算术操作,并将结果存放到一个寄存器中,以覆盖该寄存器中原来的内容

d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)以覆盖PC中原来的值


高速缓存的必要性(一段程序的执行本质就是系统把信息从一个地方挪到另一个地方,即不断的复制,而高速缓存就是让这些复制操作尽可能地完成)针对则中处理器与主存之间的差异,用了更小,更快的存储设备,作为暂时的集结区域,用来存放处理器近期可能会需要的信息,是用一种叫静态随机访问存储器(SRAM)



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