程序的執行過程

　　當我們輸入以下程序，編譯運行，計算機從屏幕輸出hello， world！。整個過程計算機都怎么運作的呢？

　　計算機內部存儲的是0和1，計算機通過位信息以及上下文來解讀這些0、1信息的。

　　hellow，world是由0和1組成的序列，將這些程序代碼轉換成相應的文本字符，每8位表示一個字節，用來存儲一個字符。

　　hellow，world的ASCII碼表示

　　因為我們輸入的hellow，world是人可以閱讀和編寫的，但是機器并不能直接識別他們，我們需要把這些文字翻譯成機器可執行的二進制文件，這一部分的工作是由編譯系統完成的。編譯系統由預處理器、編譯器、匯編器、連接器四部分組成。以hello， world程序為例，各部分共同完成將源文件編譯成二進制可執行文件。各個部分完成的具體工作如下：

　　預處理器：根據以#開頭的命令，將包含的頭文件加載進入源程序源程序。預處理器讀取系統頭文件stdio.h中的內容，代替此行內容。源程序經過預處理后，得到另一個c程序，此程序通常以.i為后綴保存。

　　編譯器：將預處理后的.i文件轉換成匯編程序。編譯器將不同的高級語言（如c語言，C++語言）轉換成嚴格一致的匯編語言格式進行輸出。匯編語言以標準的文本格式確切的描述每機器語言指令。編譯器得到的文件通常以.s為后綴保存。

　　匯編器：將匯編語言（.s文件）翻譯成機器語言指令，并將這些指令打包成一種可定位目標程序格式。匯編后得到的文件即為二進制文件，通常以.o為后綴。

　　鏈接器：hello， world程序中調用過printf函數，它是一個c標準庫里的函數。Printf函數存放在一個名為printf.o的單獨預編譯的文件中。而這個文件必須以適當的方式并入到我們的程序中，這個工作由鏈接器完成。將外部的.o文件并入后，得到一個完整的hello， world可執行文件。可執行文件加載到存儲器后，由系統復制執行。

　　程序加載進入CPU的過程

　　Shell：命令行解釋器，當用戶輸入一行命令后，shell先判斷它是不是一個shell內置命令，如果不是，shell會假定用戶輸入為一個可執行文件的名字，從而去加載并執行該文件。因此，當我們通過編譯系統將源文件編譯成可執行二進制文件后，在shell中輸入我們得到的可執行二進制文件名，shell將其從磁盤中加載到主存當中，通過CPU進行解釋運行，最終通過終端設備（屏幕）將他顯示出來，程序運行結束。

　　主存儲器：簡稱主存，是處理器執行程序時用于臨時存放程序及其數據。主存由一組動態隨機存儲器芯片組成。

　　運算器：計算機中執行各種算術和邏輯運算操作的部件。

　　控制器： 計算機中執行各種算術和邏輯運算操作的部件。

　　三、CPU的組成

　　CPU是由四大部分所構成的：寄存器、控制器、運算器、時鐘。

　　寄存器

　　CPU內部的內存，程序加載進CPU內部的寄存器中從而被用來解釋和運行。

　　控制器

　　計算機的指揮中心，負責決定執行程序的順序，給出執行指令時機器各部件需要的操作控制命令。

　　運算器

　　計算機中執行各種算術和邏輯運算操作的部件。

　　時鐘

　　它是處理操作的最基本的單位，影響著指令的取出和執行時間。

　　CPU中的主要寄存器

　　累加寄存器（AC） ：主要進行加法運算。

　　標志寄存器（PSW） ：記錄狀態，做邏輯運算。

　　程序計數器（PC） ：是用于存放下一條指令所在單元的地址的地方。

　　基質寄存器（BX） ：儲存當前數據內存開始的位置。

　　變址寄存器 ：儲存基質寄存器的相對位置。

　　通用寄存器（GPRs） ：支持有所的用法。

　　指令寄存器（IR） ：CPU專用，儲存指令。

　　堆棧寄存器（SP） ：記錄堆棧的起始位置。

　　寄存器寄存器是中央處理器內主要組成結構成分，它是CPU當中有限存貯容量的高速存貯部件，它在工作時能將計算機指令數據進行暫時的存儲。

　　內存地址=基質+變址

　　處理器讀取并解釋存儲在存儲器中的指令

　　處理器的操作主要是圍繞程序計數器、算術/邏輯運算單元、主存來進行運作的。處理器首先從PC所指向的主存存儲單元讀取指令，解釋指令中的位，執行該指令指示的簡單操作，然后更新PC寄存器，使其指向下一條要執行的指令。CPU會執行的操作有：

　　加載：把一個字節或一個字從主存復制到寄存器，覆蓋掉寄存器中原來的值。

　　存儲：把一個字節或一個從寄存器復制到主存，并覆蓋主存中原來的值。

　　操作：把兩個寄存器的內容復制到ALU，ALU對兩個字做算術運算后存回其中的一個寄存器，該寄存器中原來的值會被覆蓋。

　　跳轉：從cpu執行的指令抽取一個字的內容存入PC，覆蓋掉原來的值，從而改變下一條要執行的指令，達到跳轉的目的。

　　hellow，world程序首先被加載，從磁盤中復制到寄存器中，寄存器將hwllow，world程序復制到主存中進行存儲。程序運行過程中，CPU執行hellow，world機器指令，指令的結果是將”hellow，world”字符由內存復制到寄存器，寄存器再將結果復制到顯示設備上顯示出來。