3、深入探索计算机架构与汇编语言基础

深入探索计算机架构与汇编语言基础

1. 计算机架构细节

1.1 程序加载

程序加载由程序加载器完成。当打开程序时，会经历以下步骤：
1. 操作系统获取程序信息，如文件大小和磁盘物理位置。
2. 操作系统确定内存中的合适位置，分配空间，并将必要信息放入描述符表。
3. 操作系统开始执行第一条指令（入口点），程序成为一个进程并被分配ID。
4. 进程独立运行，操作系统响应进程的资源请求。
5. 进程结束时，释放内存。

graph LR
    A[打开程序] --> B[获取程序信息]
    B --> C[确定内存位置并分配空间]
    C --> D[开始执行指令，成为进程]
    D --> E[进程独立运行]
    E --> F[进程结束，释放内存]

1.2 内存访问改进

由于与算术逻辑单元（ALU）的距离以及从内存读取值的过程，从主内存（RAM）读取数据比从寄存器读取慢。为了改善这种情况，采取了以下措施：
- 缓存内存 ：有助于缓解内存访问速度问题。若获取的指令或数据在缓存中找到，发生缓存命中；若未找到，则发生缓存未命中。指令也可以批量移入和移出缓存。
- 预取算法 ：检查内存访问模式，旨在用即将需要的指令和数据填充缓存和预取缓冲区。大多数现代CPU也将预解码作为流水线的一部分。
- 集成内存控制器 ：通过将内存控制