Question

程序怎么运行

Answer 1

现代计算机存储和处理的信息以二值信号表示，程序对于计算机而言就是一串二进制数据流，以流水线的方式进入CPU进行运算。主要在;CPU与内存之间进行数据传递。本文将从程序源码的结构与表现形式开始，到编译生成可执行文件，再到执行文件的加载，最终到执行文件的运行整个过程进行梳理。

1 程序的结构与表现形式

大多数计算使用8位的块，即字节（byte)，作为最小的可寻址的内存单元。程序对象，即程序数据、指令和控制信息的字节集合，编译器和系统运行时将存储空间划分成更可管理的单元来存储程序对象。

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、以及利用网络通信。程序源码会经过编译器生成机器代码，编译器基于编程语言的规则、目标机器的指令集合和操作系统遵循的惯例，经过一系列的阶段生成机器代码。汇编代码是机器代码的文本表示，给出程序中的每一条指令。

计算机系统使用了多种不同形式的抽象，利用抽象模型来隐藏实现的细节。对于机器级编程来说，两个重要的抽象：
1. 指令集架构（Instruction Set Architecture, ISA） 定义机器级别格式和行为，处理器状态、指令的格式，以及每条指令对状态的影响。
2. 虚拟内存地址，程序使用的内存地址是虚拟地址，提供内存模型看上去是一个非常打的字节数组。实际上又许多个硬件存储器和操作系统软件组合起来。