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1.1信息就是位+上下文
- 源程序 hello.c 是位（比特序列），8 位一组称字节
- ASCII码，一个字节大小整数（2^8^-1 = 255）表一字符，只有ASCII码字构成 称“文本文件”，其他文件都称 “二进制文件”。
1.2程序翻译
C语句 → 低级机器语言指令 →^可执行目标程序打包^ → 二进制磁盘文件
gcc -o hello hello.c
1.3为何要了解编译系统
- 优化程序性能
- 理解链接时出现的错误
- 避免安全漏洞
1.4处理器读解内存指令
- 运行磁盘的可执行文件
./hello
1.4.1系统硬件
- 总线：贯穿系统的电子管道i，携带字（word）（字节块），例：字长4个字节的电脑就是32位的。
- I/O设备 → 控制器（主板上）、适配器（插卡）→ I/O总线
- 主存：物理：一组动态随机存取存储器（DRAM）芯片组成。逻辑：一个线性字节数组（索引）即每个字节都有其唯一的地址（数组索引）。
- 处理器（CPU）
- 程序计数器（PC）：大小一个字，任一时刻，PC中存的地址指向主存中的某条机器语言指令（不一定相邻）。
- 寄存器文件：一些单字长的寄存器组成。
- ALU：算术/逻辑单元，计算新的数据和地址值。
1.4.2运行hello程序
- shell读取hello：键盘→I/O桥→总线→寄存→I/O桥→主存 回车后加载到主存，运行可执行文件hello。
- 将所需的代码和数据从磁盘复制到主存（直接存储器存取技术（DMA））：磁盘→^磁盘控制器^I/O桥→主存
- 显示：主存→总线接口→寄存器→总线接口→I/O桥→图形
1.5高速缓存至关重要
高速缓存存储器（cache memory），L1、L2，静态随机访问存储器（SRAM）技术。
1.6存储层次
1.7操作系统管理硬件
操作系统抽象表示
1.7.1进程
CUP交错执行(多核并发)进程，称为上下文（进程所有状态信息）切换（系统内核（kernel）管理）、
1.7.2线程
一个进程可有多个线程
1.7.3虚拟内存
每个进程都独占主存的假象，虚拟地址空间，地址从小到大：程序代码和数据→堆→共享库→用户栈→内存虚拟内存
1.7.4文件
文件：字节序列，提供统一的视图
1.8 系统间网络通信
主存→网络适配器
1.9重要主题
1.9.1Amdahl定律
定义：我们对系统的某个部分加速时，其对系统整体性能的影响取决于该部分的重要程度。
加速比：
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>S = $\frac{T~old~}{T~new~}$ = $\frac{T~old~}{(1-\alpha)T~old~ + (\alpha *T~old~)/k}$ = $\frac{1}{(1 - \alpha) + \alpha/k}$ >$\alpha$：即为重要程度（某部分占总体）（某部分执行所用时间占总执行时间） k：性能提升比例，如速度由100m/s提升到150m/s，则k = $\frac{150}{100} = 1.5$ <1.9.2并发和并行
并发（concurrency）：同时具有多个活动的系统
并行（parallelism） ：用并发是系统运行的更快
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>1. 线程级并发 以往：单个进程不断切换 现在：多核**超线程(simultaneous multi-threading)** $\left \{\begin{matrix} 常规处理器：20 000个时钟周期切换 \\ 超：单个周期内选择线程执行，四核每核执行2线程的话，就四核八线程（i7） \end{matrix}\right.$-
指令级并行 同时执行多条指令，每阶段执行指令的不同部分，阶段可以并行操作 超标量处理器（superscalar）：比一周期一指令更快
-
单指令、多数据并行（SIMD并行） 允许一条指令产生多个可以并行执行的操作
1.9.3抽象的重要性
执行模型一致，不同处理器可以执行同样的机器码（性能会不同） 抽象出虚拟机：操作系统、处理器、程序
Compilation System：