计算机系统漫游
#include <stdio.h>
int main(){
printf("hello,world\n");
return 0;
}
初见C程序我的表情是这样的
那程序究竟是怎么执行的？？
hello.c源码ASCII码表示
进一步转换成二进制表示
00100011011010010110111001100011011011000111010101100100011001010010000000111100011100110111010001100100011010010110111100101110011010000011111000001010000010100110100101101110011101000010000001101101011000010110100101101110001010000010100101111011000010100000101000100000001000000111000001110010011010010110111001110100011001100010100000100010011010000110010101101100011011000110111100101100011101110110111101110010011011000110010001011100011011100010001000101001001110110000101000100000001000000111001001100101011101000111010101110010011011100010000000110000001110110000101001111101
源程序实际上就是一个由值0和1组成的位(bit)序列。
8个位被组织成一组，称为字节(Byte)
像上面这个程序只由ASCII字符构成的文件称为文本文件，所有其他文件都称为二进制文件。
hello.c的表示方法说明了一个基本思想：系统中所有信息——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就是我们读到这些数据对象时的上下文。比如，在不同的上下文中，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。
程序被其他程序翻译成不同的格式
编译系统
hello程序的生命周期是从一个高级C语言程序开始的，因为这种形式能够被人读懂。然而为了在系统上执行hello.c程序，每条C语句都必须被其他程序转化为一系列的低级机器语言指令。然后这些指令按照一种称为可执行目标程序的格式打好包，并以二进制磁盘文件的形式存放起来。目标程序也称为可执行目标文件。
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预处理阶段：根据以字符#开头的命令，修改原始的C程序。
比如hello.c的第一行#include <stdio.h>告诉预处理器读取系统头文件stdio.h的内容，并把它直接插入程序文本中，结果就得到了另一个C程序，通常是以.i作为文件扩展名。 -
编译阶段：编译器将文本文件hello.i翻译成文本文件hello.s，它包含一个汇编语言程序。该程序包含函数main的定义。
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汇编阶段：汇编器将hello.s翻译成机器语言指令，把这些指令打包成一种叫做可重定位目标程序的格式，并将结果保存在文件hello.o中。hello.o文件是一个二进制文件。它包含的17个字节是函数main的指令编码。
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链接阶段：hello程序调用了printf函数，它是每个C编译器都提供的标准C库中的一个函数。printf函数存在于一个名为printf.o的单独的预编译好了的目标文件中，而这个文件必须以某种方式合并到hello.o程序中。链接器负责处理这种合并，结果得到hello文件。它是一个可执行目标文件，可以被加载到内存中，由系统执行。
预处理 gcc –E hello.c –o hello.i
编译 gcc –S hello.i –o hello.s
汇编 gcc –c hello.s –o hello.o
链接 gcc hello.o –o hello
处理器读并解释储存在内存中的指令：
此刻，hello.c源程序已经被编译系统翻译成了可执行目标文件hello，并被存放在磁盘上。为了理解运行hello程序时到底发生了什么，我们需要了解一个典型系统的硬件组织。
一个典型系统的硬件组成
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总线：贯穿整个系统的是一组电子管道。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。字中的字节数(即字长)是一个基本的系统参数，各个系统中都不尽相同。现在大多数机器字长要么是4个字节(32位)，要么是8个字节(64位)。
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I/O设备：是系统与外部世界的联系通道。
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主存：一个临时存储设备，在处理器执行程序时，用来存放程序和程序处理的数据。存储器是一个线性的字节数组，每个字节多有唯一的地址，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。C程序变量相对应的数据项的大小是根据类型变化的。比如，在运行Linux的x86-64机器上，short类型数据需要2个字节，int和float类型需要4个字节，而long和double类型需要8个字节。
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处理器：解释(或执行)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)，称为程序计数器(PC)，在任何时刻，PC都指向主存中的某条机器语言指令(即含有该条指令的地址)。从系统通电开始，直到系统断电，处理器一直不断的执行程序计数器指向的命令，再更新程序计数器，使其指向下一条指令。
运行hello程序
从磁盘加载可执行文件到主存
将输出字符串从存储器输出到显示器
操作系统管理硬件
hello程序运行时没有直接访问键盘、显示器、磁盘或者主存。取而代之的是，依靠操作系统提供的服务。所有应用程序对硬件的操作尝试都必须通过操作系统。
操作系统有两个作用：
- 防止硬件被失控的应用程序滥用；
- 向应用程序提供简单一致的机制来控制复杂而又通常大不相同的低级硬件设备。操作系统通过几个基本的抽象概念(进程、虚拟内存和文件)来实现这两个功能。
屏幕快照 2018-05-18 11.47.16.png
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进程：是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象。
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虚拟内存：它为每个进程提供一个假象，即每个进程都在独占的使用主存。每个进程看到的内存都是一致的，称为虚拟地址空间。
进程的虚拟地址空间
上图所示是Linux进程的虚拟地址空间。在Linux中，地址空间最上面的区域是保留给操作系统中的代码和数据的，这对所有进程来说都是一样的。地址空间的底部区域存放用户进程定义的代码和数据。图中地址是从下往上增大的。
每个进程看到的虚拟地址空间由大量准确定义的区构成，每个区都有专门的功能。
- 程序代码和数据：对所有的进程来说，代码是从一固定地址开始，紧接着是和C全局变量相对应的数据位置。代码和数据区是直接按照可执行目标文件的内容初始化的，此处就是可执行目标文件hello。
- 堆：代码和数据区后紧跟着的是运行时堆。代码和数据区在进程一开始时就被指定来大小。与此不同，当调用像malloc和free这样的C标准库函数时，堆可以在运行时动态的扩展和收缩。
- 共享库：大约在地址空间的中间部分是一块用来存放像C标准库和数学库这样的共享库的代码和数据的区域。
- 栈：位于用户虚拟地址空间顶部的是用户栈，编译器用它来实现函数调用。和堆一样，用户栈在程序执行期间可以动态的扩展和收缩。特别的，我们每次调用一个函数，栈就会增长；从函数返回时，栈就会收缩。
- 内核虚拟地址。地址空间顶部的区域是为内核保留的。不允许应用程序读写这个区域的内容或直接调用内核代码定义的函数。相反，它们必须调用内核来执行这些操作。
文件：文件就是字节序列，仅此而已。每个I/O设备，包括磁盘、键盘、显示器，甚至包括网络，都可以看成是文件。文件这个简单而精致的概念是非常强大的，因为它向应用程序提供了一个统一的视图，来看待系统中可能含有的所有各式各样的I/O设备。
