開個新系列記錄計組學習的知識點。
主要參考教材：網課南京大學袁春風老師的MOOC，書籍《深入理解計算機系統》
袁春風老師的MOOC在b站有完整版：https://www.bilibili.com/video/av69563153?from=search&seid=18216428773595388164
1.計算機系統的抽象層次
首先給出一張計算機系統的抽象層次。最終用戶處在最上端，是使用者，也是問題的直接提出者。ISA指令集體系結構是軟件和硬件的交界層。
計算機越向上層走越抽象，越向下層走越具體。記住一句話：上層是對下層的抽象，使用下層，底層是對上層的實現，為上層提供支撐環境。
2.馮諾依曼體系結構
最早的計算機是上世紀40年代，美國出於軍事目的（計算導彈的軌道）設計出來的。其中，馮諾依曼設計的計算機體系成為經典的計算機體系一直沿用至今。
馮諾依曼結構的關鍵是存儲程序。
設計的理念是，程序應該事先被存儲起來，想要做某項計算工作時，只要輸入數據，就會自動調用程序，程序自動一步步完成計算，最后輸出結果。
所謂程序就是指令的集合。
按照上面的理念，存儲程序就需要存儲器，輸入輸出程序就需要輸入輸出的設備（I/O設備），完成自動化的過程需要控制器，完成計算的過程需要運算器。即如下：
上圖是高度的抽象，稍微具體一點設計如下圖：
運算器會以算數邏輯電路為基礎構成，存儲器可以分為主存儲器（主存）和許多寄存器，程序計數器（Program Counter）順序調用程序。為了區分各項數據和程序，它們都會標有自己的地址存放在數據寄存器中，控制電路會輸出控制信號來完成自動化的操作。
3.現代計算機體系結構
現代計算機的結構模型基於馮諾依曼體系，變化不大：
控制器、程序計數器PC、數據和地址寄存器（MAR和MDR）、通用寄存器組（GPRs）、算數邏輯單元（ALU）、標志寄存器構成了CPU（中央處理單元）。
上世紀早期的計算機設計中，各組件是分散設計的，而現代計算機使用了總線技術設計，地址、數據和控制信號通過三條總線傳輸，分別為地址總線、控制總線和數據總線。
輸入輸出設備很好理解，鍵盤和鼠標就是典型輸入設備，顯示屏就是輸出設備。
CSAPP給出的圖：
程序存放在磁盤上。對外的設備都會有其配套的控制器或適配器，控制器是IO設備本身或者計算機的主印刷電路板（主板）上的芯片組，適配器就是主板上的插槽上的卡，作用都是傳輸數據到IO總線。
上面說的主存實際就是通常說的“內存”，會以內存條的形式插在電腦主機里面。主存是臨時存儲設備，用動態隨機存儲器（DRAM）芯片組成。主存中會存放需要執行的機器指令。
CPU就是通常說的“處理器”，是解釋和執行指令的引擎，核心是程序計數器PC。從上電到下電為止，PC都會不斷更新，指向某條指令的地址。
4.存儲器層次結構
CPU直接從磁盤中讀數據，比從主存中讀慢好幾個數量級，而直接從主存中讀數據，又比從寄存器中讀慢上幾乎兩個數量級。
所以現代存儲的理念是，一步步從下往上讀數據，正在運行的程序會通過主存（即內存）存數據，並發展出了高速緩存存儲器（Cache）技術。
訪問Cache的速度比訪問內存快很多，Cache會存放可能經常訪問的數據。
一個典型的存儲器層次結構：
上層會保存來自下層的數據，越往上訪問速度越快。
5.指令的執行過程
如PPT，袁老師拿做菜比喻。
指令簡單說，包括操作數和操作碼（及地址），操作數是要處理的數據，操作碼描述了怎么處理。指令會以0和1的二進制字段來表示。
6.一個程序的生成過程
以Linux環境下用gcc編譯器為例，假如寫了個程序叫hello.c，打印“Hello”。
首先，想要執行編譯的過程，本身就會調用系統的一個程序，叫編譯驅動程序，也叫Unix Shell。也就是平時看到的那個命令行窗口。
輸入
gcc -o hello hello.c
就會編譯當前所在目錄下的名為hello.c的程序，然后最后生成名為“hello.o”的可執行文件。
編譯過程如下：
hello.c就是個用ASCII字符表示的文本文件。預處理器會根據 # 后面跟的代碼執行一些操作（比如包含頭文件等），然后生成修改后的文本文件，再經過編譯器生成機器級語言（匯編）表示的文本文件，該文本文件再通過會匯編器翻譯成機器可以理解的二進制文件。因為hello調用了printf函數來自另一個程序，所以另一個程序也會經過相同的編譯過程，最后鏈接到一起，生成可執行文件。
7.程序開發需要的支撐環境
現在的IDE也就是所謂的語言處理程序，把中間的編輯器和一套翻譯轉換程序都集成好了，比如Virtual Studio，CodeBlock，Pycharm這樣的。
操作系統簡單來說就是個大軟件，是對下層硬件的抽象，為操作硬件提供許多的基本指令。