计算机系统读书笔记三

程序的机器级表示：

计算机执行机器代码，用字节序列编码低级的操作，包括处理数据、管理内存、读写存储设备上的数据、利用网络通信。

编译器将源代码转译成机器代码需要基于：编程语言的规则、目标机器的指令集、操作系统遵循的惯例。

汇编代码是机器代码的文本表示。

逆向工程：通过研究系统和逆向工作，来试图了解系统的创建过程。

C语言-汇编代码-机器代码相互关系

GDB调试器，用来检查机器级程序运行时的行为。

IA32和x86-64 汇编语言

Intel处理器的发展历史：K表示1000，M表示1000000，G表示1000 000 000

8086 1978年 29K个晶体管单芯片 16位处理器

8088 在8086上增加一个8位外部总线

8087 1980年 45K个晶体管浮点协处理器

80286 1982年 134K晶体管

i386 1985 275K个晶体管　　体系结构扩展到３２位

i489 1989年 1.2M个晶体管

Pentium 1993 3.1M 指令集进行了小扩展

PentiumPro 1995 5.5M 增加条件传送指令

Pentium/MMX 1997 4.5M

Pentium2 1997 7M

Pentium3 1999 8.2M

Pentium4 2000 42M

Pentium4E 2004 125M 增加了超线程在处理器上有PC和寄存器备份。

Core2 2006 291M 多个微处理器，不支持超线程

Corei7,Nehalem 2008 781M 多核，超线程

Corei7,Sandy Bridge 2011 1.17G个晶体管

Corei7,Haswell 2013 1.4G个晶体管

摩尔定律：用来描述硬件的增长趋势。

程序编码：

1.机器级代码，对于机器级编程，有两种抽象很重要：

a.由指令集体系结构或指令集架构（ISA）定义机器级程序的格式和行为，它定义了处理器状态、指令的格式，以及每条指令对状态的影响。

b.机器级程序使用的内存地址是虚拟地址，提供的内存模型好像一个非常大的字节数组。存储器系统的实际实现是将多个硬件存储器和操作系统软件结合起来。

程序计数器：PC，在x86-64中用%rip表示，给出将要执行的下一条指令在内存中的地址。

整数寄存器文件，16个命名位置，每个存储64位的值，可存储地址或整数数据。有的寄存器可以记录程序状态，其他寄存器来保存临时数据，如：过程参数、局部变量、函数返回值

条件码寄存器，保存最近执行的算术或逻辑指令的状态信息。它们用来实现控制或数据流中的条件编号。

一组向量寄存器，可以存放一个或多个整数或浮点数值。

程序在内存中的快照：

1.程序的可执行代码。

2.操作系统需要的信息。

3.用来管理过程调用和返回的运行时栈。

4.用户分配的内存块。

操作系统负责管理虚拟地址空间，将虚拟地址翻译成实际处理器内存中的物理地址。

一条机器指令只执行一个非常简单的操作（电信号0和1），一个程序是多条机器指令按照一定顺序执行的序列。

汇编代码指令都有一个字符的后缀，表明操作数的大小，如传送指令的四个变种：movb（传送字节）、movw(传送字)、movl(传送双字)、movq（传送四字）

访问信息：

操作数指示符：

大多指令有一个或多个操作数，指示出执行一个操作中要使用的源数据值，以及放置结果的目的位置。

操作数分为三种类型：1.立即数。表示常数值。2.寄存器，表示某个寄存器的内容。3.内存引用，根据计算出来的地址访问某个内存位置。

寻址模式：立即数偏移，一个基址寄存器，一个变址寄存器，一个比例因子。

数据传送指令：

压入和弹出栈数据

算术和逻辑操作

加载有效地址：leaq，从内存读数据到寄存器。

移位操作，先给出移位量，第二项给出的是要移位的数。

控制

条件码：

访问条件码：

跳转指令：

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