《程序是怎样跑起来的》（中）
学习笔记
第4章 熟练使用有棱有角的内存
本章提问
本章重点
对内存要有物理上和逻辑上的认识。
4.1 内存的物理机制很简单
内存实际上是一种名为内存IC的电子元件，包括DRAM，SRAM、ROM多种形式。
内存引脚配置示例
内存可以存储多少数据？
数据引脚有D0~D7共8个，一次可以输入输出8位（1字节）的数据，地址信号有10个，即可表示1024个不同地址，所有内存可以存储1024字节，即1KB的数据。
实际计算机中，会有更多的地址信号引脚，可以存储更多的数据。
内存的读写，改变控制位WR、RD，指定地址即可。
内存读写
4.2 内存的逻辑模型是楼房
数据类型不同，占用内存大小不同。
1KB内存的模型
数据类型不同，占用内存不同
4.3 简单的指针
指针也需要指定数据类型，数据类型表示从指针指向的内存中一次性读取的字节数。
假设d、e、f都是一百，则使用三个指针从地址为100的内存中读取的字节数不同：
指针的数据类型表示一次可以读写的长度
4.4~4.7
略
问题答案
答案
第5章 内存和磁盘的关系
本章问题
问题
5.1 不读入内存就无法运行
程序要加载到内存之后才能运行
5.2 磁盘缓存加快了磁盘访问速度
磁盘缓存指的是把从磁盘中读取的数据存储到内存的一种方式，可以加快数据的访问速度。
但是随着现在磁盘能力的提升，磁盘缓存的作用已经没有那么明显了。
5.3 虚拟内存把磁盘作为部分内存来使用
为了实现虚拟内存，必须把实际内存同虚拟内存进行部分置换，并同时运行程序。
5.4 节约内存的编程方法
两种方法。
第一种方法：通过DLL（Dynamic Link Library，动态链接库）文件实现函数共有
比如有两个应用程序都包含了一个同样的函数：
静态链接
两个应用可以通过DLL文件共有这个函数，从而节约了内存：
动态链接
第二种方法，通过调用_stdcall来减少程序文件大小
关于stdcall
C语言中，调用完函数需要进行栈清理，比如从main()中调用MyFunc(),按照默认设定，栈清理会附加在main()一方，如果反复调用就会反复清理，造成内存浪费。如果用_stdcall把int MyFunc（int a）变为int _stdcall MyFunc（int a）,栈清理就会在MyFunc一方执行，清理一次即可。
5.5 磁盘的物理结构
一般有扇区方式、可变长方式两种，前者长度固定，后者反之。Windows采用扇区方式。
一般一个扇区是512字节，簇是扇区的整倍数，即n扇区。
不同文件不能存储在同一个簇中，不管多小的文件，最少占用一个簇的空间。
如果簇的容量设定过小，那么文件读写就会变慢，如果过大，就会浪费存储空间。所以，簇的大小，是由处理速度和存储容量的平衡来决定的。
问题答案
答案
第6章 亲自尝试压缩数据
本章问题：
问题
6.1 文件以字节为单位保存
文件是字节数据的集合体
6.2 RLE算法的机制
即字节×重复次数
RLE
关于RLE
6.3 RLE算法的缺点
此书作者曾对不同文件做过RLE实验，结果如下：
可以看出，文本文件的压缩率不降反增，那是因为文本文件中出现重复字符的几率比较小，加入的重复次数反而占据了更多了存储空间。我们可以想办法进行改进，比如不统计单个字符的重复字数，而统计单词的重复次数等等。
6.4 通过摩尔斯编码来看哈夫曼算法的基础
哈夫曼编码的关键就是“常用的字符用较少的比特表示，不常用的字符可以用较多的比特表示”，但要注意不管满不满8个比特，最后都要以8个比特存储在内存中（如下图），这会使程序变得复杂，但是压缩率也会高不少。
摩尔斯电码就不说了。
6.5 用二叉树实现哈夫曼编码
摩尔斯电码的编码体系是固定的，而哈夫曼为不同的压缩对象构建不同的编码体系。
用哈夫曼压缩的文件构造
以AAAAAABBCDDEEEEEF为例：
编码方案
构造哈夫曼树
哈夫曼不用在字符之间添加分隔符号，因为字符都是叶子节点，不会重复也不会互相包含（数据结构中有学过）。
6.6 哈夫曼算法能够大幅提高压缩比率
哈夫曼效果
6.7 可逆压缩与非可逆压缩
根据是否能还原为压缩前的状态，分为可逆压缩和非可逆压缩。
程序的exe文件和文本文件的每一个字符都不可丢失，所以要采用可逆压缩；对于图片来说，如果模糊一些也可以接受，则可以采用非可逆压缩。
问题答案
答案
第7章 程序是在何种环境中运行的
本章问题：
问题
7.1 运行环境=操作系统+硬件
- 操作系统和硬件共同决定运行环境；
- 在硬件中，CPU的种类是特别重要的参数，因为CPU只能解释其自身固有的机器语言，不同的CPU本身的机器语言也是不同的；
- 机器语言的程序称为本地代码，程序员编写的代码称为源代码，市场上出售的一些软件，收录的是本地代码。
7.2 Windows克服了除CPU以外的硬件差异
- Windows本身需要为不同机型提供不同版本，如用于AT兼容机的Windows，用于PC-9081的Windows等；
-
Windows克服了除CPU外的硬件差异，这是因为应用程序可以通过Windows间接的向硬件发出指令，而不用直接控制硬件，所以只要Windows正常运行，同样的应用程序（本地代码）在不同的机型上也是可以正常运行的。
Windows在不同机型上使用同一应用
7.3 不同操作系统的API不同
- 应用程序向操作系统传递指令的途径称为API；
- 不同操作系统的API有差异；
- 将某一操作系统的应用程序移植到另一个操作系统上去，就要重写程序中应用到API的部分。
7.4 FreeBSD Port帮你轻松使用源代码
- FreeBSD是Unix系列操作系统中的一种；
- Ports 表示porting（移植）的意思，是FreeBSD操作系统中的一种机制；
- 该机制会自动下载需要的源代码，然后编译器再生成适合当前环境运行的本地代码；
- 通过Port机制，连CPU在内的硬件差异都可以克服了。
7.5 利用虚拟机获得其它操作系统环境
这个不多讲了
7.6 提供相同运行环境的Java虚拟机
- Java编译后并非生成本地代码，而是生成字节码，字节码运行的环境就是Java虚拟机；
- Java虚拟机可以实现同样的字节码在不同环境下运行；
- 不同Java虚拟机之间无法进行完整互换，想让所有字节码在所有Java虚拟机上任意运行是比较困难的（不太懂）；
- 当我们使用只适用于特定硬件的功能时，就会出现在其它Java虚拟机上无法运行，或者功能受限的情况；
- 解释型语言速度较慢。
Java在不同虚拟机上运行
7.7 BIOS和引导
- BIOS全称Basic Input/Output System；
- BIOS储存在ROM中，是预先存储在计算机主机上的程序；
- BIOS可以引导操作系统启动
问题答案：
答案
