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计算机系统概要

时间:2020-05-08 23:58:18      阅读:93      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

1.1信息就是位+上下文

  源程序(源文件)实际上就是一个由值0和1组成的位(又成为比特)序列,8个位一组,称为字节。每个字节表示程序中的某些文本字符。大部分的现代计算机系统都使用ASCII标准来表示这些文本字符。例如:文件hello.c

#include<stdio.h>
 
int main()
{
      printf("hello,world\n");
      return 0;        
}

  ASCII表示

#:35 i:105 n:110 c:99 l:108 u:117 d:100 e:101 <:60 s:115 t:116 d:100 i:105 o:111 .:46 h:104 >:62 \n:10

i:105 n:110 t:116 m:109 a:97 i:105 n:110 (:40 ):41 \n:10

{:123 \n:10

SP:32 SP:32 SP:32 SP:32 p:112 r:114 i:105 n:110 t:116 (:49 ":34 :h104 e:101 l:108 l:108 ,:44 w:119 o:111 r:114 l:108 d:100 \:92 n:110 ":34 ):41 ;:58

SP:32 SP:32 SP:32 SP:32 r:114 e:101 t:116 u:117 r:114 n:110 SP:32 0:48 ;:58 \n:10

}:125 \n:10

  像hello.c这样只由ASCII字符构成的文件成为文本文件,所有其他文件都成为二进制文件。

  系统中所有的信息———包括磁盘文件、内存中的程序、内存中存放的用户数据以及网络上传送的数据,都是由一串比特表示的。区分不同数据对象的唯一方法是我们读到这些数据对象时的上下文。在不同的上下文,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。

 1.2 程序被其他程序翻译成不同的格式

  在UNIX系统上,从源文件到目标文件的转化是由编译器驱动程序完成的:Linux>gcc -o hello hello.c

  编译系统:分为四个阶段:预处理器、编译器、汇编器、链接器

  预处理器:修改了源程序(文本)hello.c->hello.i

  编译器:文本转化为汇编程序hello.i->hello.s(文本)

  汇编器:可重定位目标程序(二进制)

  链接器:生成可执行程序hello

1.3 了解编译系统如何工作的用处

  •   优化程序性能
  • 理解链接时出现的错误
  • 避免安全漏洞

1.4 处理器读并解释储存在内存中的指令

  shell是一个命令行的解释器,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。如果该命令行的第一个单词不是一个内置的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hello输出到命令行中时,shell将加载并运行hello程序,然后等待程序终止。hello程序在屏幕上输出它的消息,然后终止。shell随后输出一个提示符,等待下一个输入的命令行。

1.5 系统的硬件组成

  1. 总线

    贯穿整个系统的是一组电子管道,称作总线。它携带信息字节并负责在各个部件间传递。通常总线被设计成传送定长的字节块,也就是字。字中字节数(即字长)是一个基本的系统参数,各个系统中都不尽相同。现在大部分机器字长要么是4个字节(32位),要么是8个字节(64位)。

  2.I/O设备

    输入输出设备是系统与外部世界的联系通道。控制器和适配器的区别主要在于它们的封装方式。控制器I/O设备本身或者系统的主印制电路板(通常称作主板)上的芯片组。而适配器则是一块插在主板插槽上的卡。无论如何它们的功能都是在I/O总线和I/O设备之间传递信息。

  3.主存

    主存是一个临时储存设备,在处理器执行程序时,用来存放程序和程序处理的数据。从物理上说,主存是由一组动态随机存取存储器(DRAM)芯片组成的。从逻辑上来说,存储器是一个线性的字节数组,每个字节都有其唯一的地址(数组索引),这些地址是从零开始的。一般来说,组成程序的每条机器指令都由不同数量的字节构成。

  4.处理器

    中央处理单元(CPU),简称处理器,是解释(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),成为程序计数器(PC)。在任何时刻,PC都指向主存中的某条机器语言指令(即含有该条制定的地址)。

    寄存器文件是一个小的存储设备,由一些单个字长的寄存器组成,每个寄存器都有唯一的名字。ALU计算新的数据和地址值。

  • 加载:从主存复制一个字节或者一个字到寄存器,以覆盖寄存器原来的内容
  • 存储:从寄存器复制一个字节或者一个字到主存的某个位置,以覆盖这个位置上原来的内容
  • 操作:把两个寄存器的内容复制到ALU,ALU对这两个字做算术运算符,并将结果存放到一个寄存器中,以覆盖该寄存器中原来的内容
  • 跳转:从指令本身中抽取一个字,并将这个字复制到程序计数器中(PC),以覆盖PC中原来的值。

 

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原文:https://www.cnblogs.com/lsill/p/12853641.html

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