小昕成长史

信息 系统中所有的信息——包括磁盘文件、存储器中的程序、存储器中存放的用户数据以及网络上传送的数据，都是由一串位表示的 区分不同数据对象的唯一方法是我们都到这些数据对象时的上下文 信息就是位加上下文 编译系统 unix> gcc -o hello hello.c 预处理阶段 预处理器（cpp）根据以#开头的命令，修改原始C程序，将头文件内容直接插入到程序文本中，得到另外

字节顺序 小端 最低有效字节在最前面 大多数Intel兼容机 0x01234567 地址 … 0x100 0x101 0x102 0x103 … 数据 … 67 45 23 01 大端 最高有效字节在最前面 大多数IBM和Sun Microsystems 网络应用程序发送和接受的数据 0x012

机器级编程的抽象 指令集体系结构 定义了处理器状态、指令的格式、每条指令对状态的影响 大多数ISA将程序的行为描述成好像每条指令是按顺序执行的，一条指令结束后，下一条再开始 处理器的硬件远比描述的精细复杂，它们并发执行许多指令，但是可以采取措施保证整体行为与ISA指定的顺序执行完全一致 虚拟地址 虚拟地址使得存储器模型看上去是一个非常大的字节数组，将多个硬件存储器和操作系统软件

流水线 目的 重要特性就是增加了系统的吞吐量，不过也会稍微增加延迟 局限 不一致的划分 运行时钟的速率是由最慢阶段的延迟限制的。对硬件设计者来说，将系统计算设计划分成一组具有相同延迟的阶段是一个严峻的挑战 流水线过深，收益反而下降 当流水线深度很深时，通过流水线寄存器的延迟成了流水线吞吐量的一个制约因素 为了提高时钟频率，现代处理器采用了很深的流水线，处理器架构师将指令的执

优化性能基本策略 高级设计：选择合适的算法和数据结构 基本编码原则：编写出编译器能够有效优化以转换成高效可执行代码的源代码 消除连续的函数调用。在可能时，将计算移到循环外 消除不必要的存储器引用。引用临时变量保存中间结果，最后将计算的值写回 低级优化：降低开销 循环展开 多个累积变量和重新结合的方法，提高指令级并行 用功能的风格充血条件操作，使编译采用条件数据传送 并行编程：针对处理运算量

存储技术 易失性存储器/随机访问存储器（RAM） 断电后丢失它们的信息 静态RAM（SRAM） 更快、更贵、更稳定、功耗更大 SRAM将每个位存储在一个双稳态的存储器单元里 每个单元是用一个六晶体管电路实现，可以无限期地保持在两个不同的电压配置或状态之一，其它任何状态都是不稳定的——从不稳定状态开始，电路会迅速转移到两个稳定状态中的一个 即使有干扰，当干扰消除时，电路就会恢复

链接 链接是将各种代码和数据部分收集起来并组合成一个单一文件的过程，这个文件可被加载（或被拷贝）到存储器并执行 链接可以执行于 编译时 在源代码被翻译成机器代码时 加载时 程序被夹在器加载到存储器并执行时 运行时 由应用程序执行 链接器使分离编译称为可能，将一个巨大的源文件分解成为更小、更好管理的模块，可以独立地修改和编译这些模块。当改变其中的一个时，只需要简单地冲洗编译它，并重

控制流 给处理器加电开始，直到断电，程序计数器假设一个值的序列a1,a2,...an−1," role="presentation">a1,a2,...an−1,a1,a2,...an−1,a_{1},a_{2},...a_{n-1},，其中每个ak" role="presentation">akaka_{k}是某个相应指令Ik" role="presentation">IkIkI

寻址 物理寻址 计算机系统的主存被组织成一个由M" role="presentation">MMM个连续的字节大小的单元组组成的数组，每个字节都有唯一的物理地址 第一个字节的地址是0，访问物理地址的方式叫做物理寻址 当CPU执行加载指令，会生成一个有效的物理地址，通过存储器总线，将地址传递给主存。主存取出物理地址处的4字节的字，返回给CPU 虚拟寻址 CPU通过生成一个虚拟地址