linux系统中运行软件,Linux系统学习笔记：运行程序

为了理解程序运行时计算机做了什么，有必要了解一下计算机的硬件组成。下图给出了计算机的一个硬件组成抽象。

系统的硬件组成

总线是贯穿整个系统的一组电子管道，它携带信息字节并负责在各部件之间传递，一般传递的信息被设计成定长的字节块，称为字(注意不是编程中的字的概念)。

I/O设备是系统和外界联系的通道，图上包括键盘、鼠标、显示器和磁盘。I/O设备通过控制器(主板上的芯片组)或适配器(板卡)和I/O总线连接起来。

主存储器在执行程序时用来存放程序和程序处理的数据，它是一个临时存储设备，由一组DRAM(动态随机访问存储器)组成，物理上一般是内存。

处理器是解释(执行)存储在主存中指令的引擎。处理器的核心是程序计数器，它是个字长大小的存储设备。寄存器堆是个小存储设备，由一些字长大小的寄存器组成。ALU计算新的数据和地址值。CPU执行的操作主要有：

加载，主存到寄存器。

存储，寄存器到主存。

更新，将两个寄存器的内容放到ALU中，相加，然后结果保存到一个寄存器中。

I/O读，I/O设备到寄存器。

I/O写，寄存器到I/O设备。

跳转，从指令中抽取一个字存到PC中。

执行程序时，典型地先从键盘输入，到达寄存器堆，然后存储在主存中；接下来利用DMA技术(直接存储器访问技术)从磁盘将可执行文件读到主存中；最后主存中程序的输出加载到寄存器，再发送到显示器上。

处理器和主存之间存在巨大的速度差距，为解决这一矛盾，在计算机中设计了高速缓存存储器L1和L2，它们是用一种SRAM(静态随机访问存储器)的技术实现的。寄存器是L1的高速缓存，L1是L2的高速缓存，L2是主存的高速缓存，主存是磁盘的高速缓存，磁盘可能还是一些网络存储的高速缓存。从寄存器到磁盘，存储量更大、更便宜，但同时也更慢。

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