深入了解计算机系统——1.计算机系统初步

计算机系统

信息是什么

信息是位+上下文

• 下面写一段程序

...(省略）
printf("hello world");
...
hello.c

上面是一段hello程序，他首先是从一个源文件开始

• 那么什么是源文件？
  源文件也就是源程序，是我们程序员通过编辑器创建并保存的文本文件，文件名是hello.c 源程序实际上是一个用0或1组成的位（比特）序列，
  注意： 8位一bit，当然只是基础概念，，也就 是字节，每个字节表示程序中的某些文本字符。

我们来看看hello在哪

现在hello程序是以字节序列存储在文件中的，每个字节都有一个整数值，对于某些字符，例如，第一个字符的整数值是35，他对应的就是字符“#”。第二个字节的整数值为105，它对应的字符是“i”，依次类推，注意：每个文本行都是以一个看不见的换行符"\n"来结束的，它所对应的整数值为10.像hello这样的用ASCII码构成的文件我们叫它文本文件。，其他为二进制文件

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程序被其他程序翻译成不同的格式

hello程序的生命周期是从一个高级C语言程序开始的，因为这种形式能够被人读懂，然而，为了在系统上运行hello程序，每条C语句都必须被其他程序转化成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好包，并以二进制磁盘文件的形式存放起来，目标程序也就是可执行目标程序

gcc -o hello hello.c

可以看到，这就是从源文件到目标文件的转化过程，这是通过编译器驱动程序完成的，GCC编译器驱动程序读取源程序文件hello.c，并把它翻译成一个可执行目标文件hello，这个翻译过程可分为四个阶段完成，

1.预处理阶段
预处理起修改原始C程序代码，比如hello.c中的第一行的#include<stdio.h>命令告诉预处理器读取系统头文件stdio.h的内容，并把它直接插入程序文本中，结果就得到了另一个C程序，通常是以.i为文件扩展名。

2.编译阶段
编译器把hello.i翻译成文本文件hello.s，经过编译以后的就是所谓的汇编语言程序。该程序包含函数main。
如下所示：

sub $8,%rsp
move $.lCO,%edi
call puts
mov $0,%eax
add $8,%rsp
ret

文本格式表示了机器语言，汇编语言是非常有用的，因为它为不同高级语言的不同编译器提供了通用的输出，
**高级语言：python，javascript，C++**直接就可以调用库函数

3.汇编阶段
汇编阶段是把hello.s变成he ll.o这是一个二进制文件，也就是我们的机器可以识别的机器语言

4.链接阶段
printf函数存在于一个print f.o的单独预先编译好的目标文件里面，这个文件必须以某种方式合并到我们的hello.o程序中。链接器（ld)负责处理这种合并。然后文件执行

处理器读取并解释内存中的指令

hello.c源程序已经被便衣系统翻译成了可执行文件hello，并存放在磁盘上。

./hello
hello world

shell上一个命令解释，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。如果该命令开头不是一个内置的shell命令，那么shell就会假设这是一个可执行文件的名字，它将加载并运行这个文件。所以在此例中，shell加载并运行hello程序 ，然后等待程序终止。
hello输出它的消息然后终止

硬件组成

这一块内容太多，放到下一篇介绍