《程序是怎样跑起来的》读书笔记

2017-2-25

前段时间读完《程序是怎样跑起来的》，对程序的运行过程认识更深。书中前六章讲解了CPU、二进制、内存与磁盘、数据压缩，比较易于理解，读过之后也收益良多。后面章节涉及汇编语言、操作系统知识，因缺乏基础而尚未能完全弄懂。

趁还有记忆简单总结一下前面六章书的章节要点，方便日后回顾。

CPU

• 内容：书中第一章讲解CPU的运行机制，具体解释了保持指令和数据的寄存器机制。
• CPU组成：控制器、运算器、寄存器（8类）、时钟。
• 机器语言指令的主要类型：数据转送指令、运算指令、跳转指令、call/return指令。

二进制

• 内容：第二章讲解使用二进制表示信息的方法及其运算机制
• 使用二进制表示信息的原因：计算机内部由IC（集成电路）组成，IC的一个引脚只能表示两个状态。
• 解释移位运算：二进制数左移，空出的低位补0，左移一位数值变为原来的2倍；右移一位（无符号）数值变为原来的1/2（类比十进制数左移一位变为原来的10倍）。
• 解释二进制数的补数：得出补数方法为原来的二进制数取反后再加1。
• 解释二进制数逻辑右移和算术右移的区别（由于符号引起的区别）。

• 计算机进行小数运算时出错的原因：有一些十进制数的小数无法转换成二进制数，如0.1。这同十进制数无法表示1/3是同样道理。
• 解释用二进制表示小数：如1011.0011 --> 2³+2²+2¹+2⁰+2^-1+2^-2+2^-3+2^-4
  
• 浮点数组成：符号、尾数、基数（二进制为2）、指数四部分。
• 避免计算机计算出错的两个方法：一是回避策略，即无视这些错误；二是把小数转换成整数计算（在不超过处理的数值范围里计算机处理整数计算一定不会出错）。

内存和磁盘

• 内容：讲解物理上（硬件）和逻辑上（软件）内存的概念，以及磁盘与内存的关系。
• 内存的物理机制：如下图是一个内存IC为例

　　　其中：

　　　VCC、GED：电源

　　　A0-A9：地址信号（共10个，表示有2¹⁰=1024个地址）

　　　D0-D7：数据信号（共8个，表示一次可输入输出8位=1字节数据）

　　　RD（READ缩写）、WR（WRITE缩写）：控制信号

　　　因此这样一个内存IC表示可存储1024个1字节的数据，即1K数据

• 高速小容量的内存与低速高容量的磁盘要协同作业。
• 磁盘中存储的程序，必须加载到内存后才能运行。

• 数组是指多个同样的数据类型的数据在内存中连续排列的形式。 
• 数组是实现栈、队列、链表、二叉查找树等处理的基础。