编译系统的四个阶段

预处理：将头文件的内容直接插入到文本
编译：源码到汇编
汇编：汇编指令到机器指令，这时得到的可重定位目标程序还无法执行
链接：将标准库函数所在的预编译文件合入到上一步的程序中，得到最终的可执行文件

系统硬件组成

32 位、64 位也是计算机总线依次传递的字的大小
控制器和适配器：控制器存在硬件上，硬件直接与 I/O 总线相连，在主板内部；适配器：不在主机内部而是通过扩展槽相连到主板，比如网络适配器作为网络 I/O 设备

存储器层次结构

存储器层次结构：上一层的存储器作为第一层存储器的高速缓存。
高速缓存：缓存分为 L1、L2、L3，每一级存储空间更大，访问速度变慢。
缓存主要利用了局部性原理，即程序具有访问局部区域里的数据和代码的趋势。

虚拟地址空间

-w406

从下往上依次是：

  • 程序代码和数据，也就是声明的变量
  • 堆：new 动态分配的变量
  • 共享库：动态链接库
  • 用户栈：函数调用的栈
  • 内核虚拟内存：内核态才能读写

并发与并行

并发：同时能够运行多个活动，即使这些活动是交错运行而不是真正的并行运行
并行：同时执行多个任务，重点在同时

并发的三个层次：

  • 线程级并发
  • 指令级并行：一条指令执行要多个时钟周期，但是可以并行的在同一个时钟周期里执行不同指令的不同阶段，称为流水线
  • 单指令、多数据并行：一条指令可以产生多个可以并行执行的操作

五个抽象概念

  • 指令集架构是对实际处理器硬件的抽象
  • 文件是对 I/O 设备的抽象
  • 虚拟内存是对程序存储器的抽象
  • 进程是对正在运行的程序的抽象
  • 虚拟机是对整个计算机的抽象