通过C语言HelloWord程序对计算系统理解

HelloWord程序C语言代码

#include<stdio.h>

void main(){

　　printf("HelloWord\n");

}

要了解一个helleword程序的运行，首先要知道一个计算系系统的基本组成部分：

1.中央处理单元CPU

　　包括程序计数器（PC）.寄存器文件，算术/逻辑运算器（ALU）高速缓存

　　程序计数器是一个字长的存储设备（也叫寄存器），程序计数器永远指向主存中某个的机械语言指令（也就是含有有该指令的地址）。

　　寄存器文件是有一些很小的由一个字长组成寄存器组成。每个寄存器都有唯一的名字。

　　算术/逻辑运算器主要计算新的数据和地址。

　　从计算机通电开始CPU就在不停的执行PC中的指令并更新PC，使其指向下一个地址。处理器看上去是由一个非常简单是指令模型来操作的，这个模型由指令集决定。处理器的操作是围绕PC，寄存器文件，主存，ALU来进行的。

　　加载：将一个字节或者一个字从主存中复制到寄存器中，覆盖寄存器中的内容。

　　存储：将寄存器中的一个字节或字复制到主存的某个位置中，覆盖主存中原来的内容。

　　操作：将两个寄存器中的值复制到ALU中。ALU对着两个值进行运算在将得到的结果复制到一个寄存器中，覆盖原来的内容。

　　转跳：从指令中抽取一个字，复制到PC中，覆盖PC中的值。

2.总线

　　总线是连接计算机所有部位的通道，传送一个固定长度的字节块，这样的一个字节块的大小叫做字长，我现在用的操作系统就是8个字节组成的64位操作系统。

3.I/O设备

　　I/O设备通过控制器（主板芯片）和适配器与字长相连。如硬盘。

4.主存

　　主存物理上是由许躲动态随机存储器（DRAM）芯片组成，逻辑上是一个线性数组字节，每个字节有唯一的地址（数组索引）。

一个HelloWord程序的运行首先需要通过编译器进行编译，编译分为4个阶段：

1.预处理阶段，预处理器根据以#开头的命令修改HelloWord程序。将<stdio.h>加入到HelloWord程序中。一般文件用.i结尾。HelloWord.i

2.编译阶段，将修改过的程序变为汇编语言。文件以.o结尾。HelloWord.o

3.汇编阶段，将汇编语言转化为二进制，文件以.s结尾，HelloWord.s

4.连接阶段，连接C语言自己自带的函数，如HelloWord程序中的printf函数，printf存在于一个单独编译好的目标文件中。连接之后HelloWord程序将变成一个二进制文件，也是可执行文件。

HelloWord程序运行时，外壳程序将其读入到寄存器中，再把它存放在存储器中。处理器开始执行HelloWord程序中的main指令。指令将“HelloWord”字符串从主存复制到寄存器。然后显示到显示器上。

进程

　　进程是对一个正在运行的程序的抽象。是对CPU，虚拟存储器，文件的抽象。一个系统可以运行多个进程，他们之间的切换时通过上下文来进行的。

线程

　　进程并非只有一个单一的控制流，它是通过多种叫做线程的执行单元来实现的。

虚拟出存储器

　　它为进程提供了一个假象，即每个进程单独占用主存。每个进程看到的都会一致的存储器，称为虚拟存储空间。Linux的虚拟存储空间包括如下

　　　　程序代码和数据区：对于所有进程来说，代码是从一个固定地方开始的，紧接着是和C全局变量相对应的数据位置。代码和数据区是按可执行文件初始化的。

　　　　堆：代码和数据区后面跟着运行时堆，代码和数据区一开始就被规定的大小。而堆不同，比如当调用malloc和free这样的C标准函数时，堆可以动态的扩大和缩小。

　　　　共享库：大约在数据的中心位置。存放像C语言中的标准库和数学库这样共享库的数据和代码。共享库概念强大难懂。

　　　　栈：实现函数调用，调用时扩大，函数返回时收缩。

　　　　内核虚拟存储器：内核总是驻留在内存中，是操作系统的一部分，是为内核保留的，不允许应用程序读写和调用代码定义的函数。

文件就是字节序列。

线程可以并发进行，多线程（超线程）处理器。

指令集并行。指令放在流水线上执行。

单指令、多数据并行。

原文：http://www.cnblogs.com/oh-my-gad/p/7636468.html