信息就是位+上下文

整个计算机系统中的所有信息都可以用一串比特串的形式表示,区分不同的数据对象的唯一方法就是我们读到的这些对象时的上下文,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。

程序被其他程序翻译成不同的格式

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  1. 预处理阶段,处理源码的中的预处理语句(比如说#include)
  2. 编译阶段,将c语言编译成汇编语言
  3. 汇编阶段,把汇编语言翻译成机器指令
  4. 链接阶段,将多个目标文件合并成一个可执行文件

处理器读并解释存储在存储器中的指令

系统的硬件组成

总线,负责携带信息字节并在各个部件之间进行传输
I/O设备,负责系统和外界的联系
主存,运行程序时存放程序以及程序中含有的数据
中央处理单元 (CPU), 简称处理器,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的存储设备(或寄存器),称为程序计数器 (PC) 。在任何时刻, PC都指向主存中的某条机器语言指令(即含有该条指令的地址)。

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运行hello程序

shell程序执行其指令,等待我们输入命令
我们输入完命令以后,shell执行一系列指令,将hello程序的代码以及其数据加载到主存中
处理器开始执行hello程序中的机器指令,将“hello world”输出到屏幕上

高速缓存

存储设备通常是较大的存储设备比较小的存储设备运行地要慢,所以就使用一个较小的速度较快的存储设备作为CPU和Main Memory交换数据的暂时的集结区域,这个设备就是高速缓存(cache memories)

存储设备形成的层次结构

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操作系统管理硬件

操作系统可以看成是一个应用程序和硬件之间的一个软件,其有两个基本功能: 防止硬件被失控的程序滥用; 为应用程序提供控制硬件的简单一致的方法

进程

进程可以看成是操作系统对正在运行的程序的一种抽象,在一个系统中可以运行多个进程,并发运行。这些进程对外表现好像是独占地使用硬件,实际上是通过在进程之间切换实现的,这个过程叫上下文切换

线程

一个进程可以由多个线程组成,运行在一个上下文环境中,共享代码以及全局数据。

虚拟内存

它为每个进程提供了一个假象,即每个进程都在独占地使用主存。每个进程看到的内存都是一致的,称为虚拟地址空间

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程序代码和数据。。对所有的进程来说,代码是从同 固定地址开始,紧接着的是和全局变量相对应的数据位置。代码和数据区是直接按照可执行目标文件的内容初始化的,在示例中就是可执行文件 hello 。
堆。代码和数据区后紧随着的是运行时堆。代码和数据区在进程一开始运行时就被指定了大小,与此不同,当调用像 malloc free 这样的 标准库函数时,堆可以在运行时动态地扩展和收缩。
共享库。大约在地址空间的中间部分是一块用来存放像标准库和数学库这样的共享库的代码和数据的区域。
栈。位于用户虚拟地址空间顶部的是用户栈,编译器用它来实现函数调用。和堆一样,用户栈在程序执行期间可以动态地扩展和收缩 特别地,每次我们调用一个函数时,栈就会增长;从一个函数返回时,栈就会收缩 在
内核虚拟内存。地址空间顶部的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定义的函数 相反,它们必须调用内核来执行这些操作。

文件

每一个I/O设备都可以看成是一个文件(字节序列),它向应用程序提供了一个统一的视图,看待各种各样的I/O设备

Amdahl定律

对系统的某个部分加速时,其对系统整体性能的影响取决于该部分的重要性和加速程度。

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