SHUNMIAN

1 Overview

本书通过全面而深入地揭示程序背后运行的原理，来帮助程序员从一个普通的码农成长成一位编程老司机。如果说cs的书本你只能读一本的话，那么大部分人心中会有这本书。

我们从最简单的Hello world开始。

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6 #include <stdio.h>

int main()
{
	printf("hello, world\n");
}

hello.c文件通过bit的格式以ASCII编码(Text File)存储在disk上，如下图所示。

Data

hello.c通过人类可以阅读的文本存储c代码(高级语言)，为了让机器阅读，必须将其转化成机器码(低级语言)。这个转换的过程称之为编译，见下图。

Compilation

正确理解Compliation各个阶段背后的原理是提高编程水平的必经阶段。它可以提供以下几个好处：

优化系统性能。我们不需要写机器码，但是读懂机器码可以帮助我们判断是switch还是if，while还是for, 局部变量还是引用传递，指针解引用还是数组下标，等哪个更有效。
理解link-time error。”cannot resolve a reference”意味着什么，static和global variable有哪些不同，如果定义两个相同名字的全局变量在不同的c文件里会出现什么后果，为什么有些link-time error直到运行时才出现？
避免security holes。深刻理解stack overflow发生的机制。

当在terminal输入下面命令后，屏幕会输出”Hello World”。

1 unix> ./hello

这个过程看似简单和快速，后面涉及了非常复杂的硬件协作。我们将其简单总结成下图。

Run hello

上面运行hello文件的过程中，大部分时间是花在将Data从一个地方运送到另一个地方。离processor越近，则被processor读写的速度越快。因此根据速度从快到慢，存储类型从多级Cache memeory，到main memeory，到disk排列。具体见下图。

Memory Hierarchy

操作系统抽象了硬件，作为application和hardware之间的界面，主要有以下2个作用：

操作系统主要抽象了I/O, main memory和Processor，见下图。

Operating System

Network is another I/O(File) between different systems.

Network

Concurrency指system能同时执行多个任务。Parallelism指应用Concurrency让system运行更快。 Parllelism包括3个level，从高到低分别是：

Thread-Level Concurrency. 在同一个proccess里面多线程Concurrency。
Instruction-Level Concurrency. Processor execute multiple instructions at one time.
Single-Instruction, Multiple-Data(SIMD) Concurrency. 运用vector。