计算机系统（三）CPU读并解释存储在存储器中的指令

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ gcc -E hello.c -o hello.i

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ open .

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ gcc -O hello.c -o hello.o

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ ls

hello.c hello.i hello.o hello.s

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ open .

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ ls

hello.c hello.i hello.o hello.s
TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ gcc -o hello hello.c

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ ls

hello hello.c hello.i hello.o hello.s

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ ls

hello hello.c hello.i hello.o hello.s

TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$ ./hello

hello world
TTcdeMacBook-Air:SystemCompiler TTc$

此时 helllo.c源程序 已经经过 编译系统翻译成了 可执行目标文件 hello  (在 win上为 PE文件  在Unix下为 ELF文件)

shell 是一个命令行解释器， 这时候 shell 加载并运行 hello 程序，然后等待程序终止，hello 程序在 显示器上 输出 它的信息，然后终止。 shell 随后输出一个提示符，等待用户 的下一个输入 命令

系统的硬件组成



1：总线：贯穿整个系统的是一组电子管道，它携带byte 并负责在各个 部件 之间传递。 一般 传送的是 固定长度的 byte块，也就是 word（字）

2：I/O设备 ：系统与外部世界的联系通道（输入/输出IO）；每个IO设备都是通过一个控制器或适配器与IO总线 相连接。（控制器 是印制在主板上的芯片组上或者 IO设备本身、而适配器是一块插在主板槽上的 卡，功能一样都是在IO总线和IO设备之间传递信息）

3：主存：一个临时的存储设备，在CPU读取指令执行时，用来临时存放程序和数据，
           从物理角度说，主存是由一组动态随机存取器（DRAM）芯片组成
           从逻辑角度说，存储器是一个线性的字节数组，byte[ ]; 每个byte 都有唯一的地址(就是数组索引),从0开始，一般来说：组成程序的每条 机器指令 都由不同数量的 byte 组成，

4：CPU： 处理器，是解释或者执行存储在主存中 指令的 引擎。  核心组成： 一个字长的存储设备（寄存器->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(本质上是 该条指令的地址)


  步骤：A: 从系统通电开始，直到系统断电，CPU都在不断地从执行PC读取（指向）的指令并更新PC，使其指向下一条指令。

            B：CPU看上去是按照一个非常简单地指令 执行模型来操作的，这个 模型是由 指令集 结构来决定的。 在这个模型中，指令按照严格的顺序执行

           C:  CPU从PC取指令，解释指令中的bit，执行该指令 代表的简单操作，然后更新PC,使其指向下一条指令,而这条新的指令 不一定与 上一条（刚刚从存储器中取出的指令）相邻。   在C中就是 jump  ，这样的操作 非常少，而且操作都是围绕着 主存， 寄存器文件 和ALU（算术/逻辑单元）经行的。
  
    


5：  寄存器文件：  是一个小得存储设备，由一些 1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
           A：load：把一个byte 或者一个word 从 主存 copy 到 寄存器（cover）覆盖掉寄存器原来的内容。
         
           B:  save ：把一个byte 或者一个word 从 寄存器 copy 到 主存的某个位置。以覆盖这个位置原来的内容

           C：operate ：把两个寄存器的内容copy到ALU，ALU对这两个word 做算术操作，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。

           D：jump ：从指令本身中抽取一个word,并将这个word  copy到 PC中，以覆盖PC中原来的值

CPU 看起来只是它的指令集 结构的简单实现，但是实际上是 现代cpu实用了 非常复杂的 机制来加速。