CSAPP 计算机系统漫游 笔记

我听到的我会忘记 我看到的我能记住 只有我做过的，我才能理解

CSAPP 最大的魅力在于，每章的前言会站在程序员的角度跟你分析，为什么要学这些知识，然后在正文里清晰的阐述这些问题的答案。

操作系统是什么？提供了什么功能？

• 用户角度：操作系统是一个控制软件
  • 管理应用程序
  • 为应用程序提供公共服务（比如底层的 IO、以及网络协议栈等各种底层 API）
  • 进程管理
• 硬件角度：资源管理
  • 管理外设、分配资源
    • CPU 调度器
    • 物理内存管理
    • 虚拟内存管理
    • 文件系统管理
    • 中断处理与设备驱动
• 所处位置：硬件之上，应用程序之下
• 操作系统内核特征
  • 并发（注意区分并发与并行，并发强调的是一段时间，并行是一个时间点，所以并行必须是多核）
  • 共享：
    • “同时”访问
    • 互斥共享
  • 虚拟（为上层提供底层的抽象）
  • 异步
• 内核时被信任的第三方
• 只有内核可以执行特权指令

操作系统实验：

• 系统启动及中断
• 物理内存管理
• 虚拟内存管理
• 内核线程管理
• 用户进程管理
• CPU 调度
• 同步与互斥
• 文件系统

信息 = 位 + 上下文

编码是一切信息处理的基础。

程序被其他程序翻译成不同的格式

编译过程：

源程序（hello.c）=> 预处理器 （hello.i） => 编译器（hello.s） => 汇编器（hello.o） => 链接器（可执行）

• 预处理：以 # 开头的，直接修改源程序。比如 #include <stdio.h>，将直接把文件插入进来。
• 编译器：将此文本文件翻译成汇编语句。
• 汇编器：将汇编语句翻译成机器语言指令。
• 链接器：将用到的链接库合并。

了解编译系统如何工作大有益处

• 优化程序性能
• 理解链接时出现的错误
• 避免安全漏洞

处理器读并解释储存在内存中的指令

系统的硬件组成

计算机：

• 以硬件为基础
• 以软件扩充其功能
• 以执行程序的方式提现功能

组成：

• 总线：bus，各部件信息传输的渠道
• I/O 设备：输入输出设备。输入信息 => 处理信息 => 输出信息
• 主存
• 处理器

运行 hello 程序

高速缓存至关重要

存储设备形成层次结构

操作系统管理硬件

进程

线程

一个进程可以由多个线程构成，每个线程都运行在进程的上下文中，并共享同样的代码和全局数据。

虚拟内存

为每个进程提供了一个假象，就好像每个进程都独占了主存。

每个程序执行时，内存起点都是一样的。

文件

系统之间利用网络通信

Amdahl 定律

并发和并行

抽象的重要性

CPU => 进程

磁盘 => 文件

内存 => 地址空间