深入理解计算机系统

程序运行的基础
程序语言到机器指令的过程

• 1.hello.c　源程序一个文本文件,经过预处理（pre-processer）成为hello.i
• 2.hello.i 　修改的源程序,经过编译处理(compiler) 成为hello.s
• 3.hello.s 汇编程序,经过汇编器(assembler)成为hello.o
• 4.hello.o 　一个二进制文件＋printf.o 经过链接器linker成为可执行文件(executable)　hello

操作系统

• 文件是对I/O设备的抽象
• 虚拟内存是对I/O设备和主存的抽象
  提供了一个每个进程都独自使用主存的假象．
• 进程是对处理器，主存，I/O设备的抽象
  处理器在进程间切换实现交错执行的机制称为上下文切换

多线程和多进程

• 进程：
  是并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位．一个程序可能包含多个进程．
• 线程：
  是进程的一个执行单元，是进程内可调度实体．比进程更小的独立运行的基本单位
  
• 线程可以共享资源，进程则是独立的地址空间．
  一个进程崩溃后，在保护模式下不会对其他进程产生影响，但是一个线程崩溃整个进程都死掉。所以多进程要比多线程健壮。
• 进程切换时，消耗的资源大，效率高。
  所以涉及到频繁的切换时，使用线程要好于进程。同样如果要求同时进行并且又要共享某些变量的并发操作，只能用线程不能用进程

机器表示和计算信息

• 数据的大小(data size)
  这些都是对于64-bit机器而言，64位机器

C declaration bytes
short | 2
int | 4
long | 8
char * | 8
float | 4
double | 8
程序的机器级表示

• the program counter called %rip
  存储下一个要执行命令的地址在内存中
• integer register file:
  adresses or integer data
• condition code registers :
  条件代码寄存器，if and while statements
• vector register :
  one or more integer or floating-point values.
• object dump:
  对象转储. use objdump 可以进行disassemblers.
• 寻址的基本操作:
  immediate : 立即数寻址,register 寄存器寻址, absolute :绝对寻址,indirect :间接寻址
  base+diaplacement:基址加偏移量, indexed:变址寻址,scaled indexed:比例变址寻址
  
  信息的读取:
  注意区分内存地址和寄存器地址，以及他们的表达式及数据之间的移动
  算术运算和逻辑运算
  控制语句：
  各种控制语句要尽可能的了解
  控制语句不要去使用goto语句，这会使程序变得非常复杂．

数组的分配和访问

• 数组的定义
  数组的名称，数组元素大小，数组大小，起始地址，元素位置检索
  char a[12]
  int c[6]
  char *d[8]

  array element size total size start address element i
  a 1 12 \(x_{a}\) \(x_{a}+i\)
  c 4 24 \(x_{c}\) \(x_{c}+4i\)
  d 8 64 \(x_{d}\) \(x_{d}+8i\)

• 多维数组(二维数组)
  \(T D[R][C]\)
  数组元素查找
  \[　&　D[i][j]=x_{D}+L(C*i+j)　\]

系统层面的输入输出