【計算機原理】程序執行過程
本章主要介紹程序執行過程中操作系統、CPU都幹了什麽
運行前
程序在運行前，只是在硬盤上待著，此時就是一堆二進制代碼而已，沒有任何作用。
程序只有進入了內存才能運行，但是要進入內存，則需要服從操作系統的調度。
一個程序在運行的時候可能需要很大的空間，比如3G，但是操作系統不可能為每個程序都分配那麽大，因為同時加載入內存的程序可能很多。
所以操作系統想了個辦法，它和CPU一起“欺騙”了程序，它可以把硬盤的部分空間當作內存展示給程序，這就是虛擬內存技術，這種欺騙手段能實現的原因在於，程序的局部性原理，也就是程序不會同時運行所有的代碼。
虛擬內存是一種內存管理技術，使得應用程序認為它擁有連續的可用的內存。
實際上可能並不是這樣，它通常是被分隔成多個物理內存碎片，還有可能暫時存儲在外部磁盤存儲器上，
這種做法最核心的問題就在於調度。我們可以把程序切分成若幹塊，也就是頁面，然後分頁裝入內存中。這樣，之後暫時用不到的頁面就可以置換到硬盤上呢。
裝載
在程序運行之前，操作系統會進行程序的裝載，也就是創建一個進程結構，它會有自己的一套虛擬地址、頁表等結構。
但是裝載器不會把代碼裝載到物理內存中，而是用一個頁表把代碼在硬盤上的位置記錄下來，只有在真正運行的時候才會加載到內存裏面。
最後，裝載器會找到程序的入口地址，執行的時候，從入口地址開始讀第一條指令。
運行
下載程序雖然還在硬盤裏面，但是操作系統已經建立了一個進程
操作系統進行進程的調度，當輪到這個進程來的時候，才從裝載器返回的入口點開始執行。
CPU從程序入口處取出指令，但是這是一個虛擬地址，需要轉換為物理地址。那麽怎麽轉換呢？CPU會去查看頁表，可以這個頁表現在還指向的是硬盤中的地址，所以CPU會執行缺頁中斷處理程序
最後CPU會從硬盤裏面把代碼加載入內存，之後CPU當然得把頁表修改一下，這樣才能反映數據已經進入內存呢。
隨著程序的執行，越來越多的數據和代碼被加載到物理內存，而且這些加載到內存中的頁不是連續的，他會安插在內存的不同位置去。
值得註意的是，在內存中的只是進程的一個實例而已，可以相當於程序的一個化身
CPU會不斷的讀數據、寫數據，時間片到了，就把進程掛起來，也就是說進程其實不是獨占CPU的，只是因為進程切換得非常快，從人類的角度來看，以為程序在同時執行一樣。
最後進程運行結束，內存中的數據會清理，覆蓋。
操作系統為什麽要這麽做
操作系統為什麽要那麽麻煩的搞出什麽內存映射、虛擬內存來，還不是因為資源有限，內存就那麽大，程序又那麽多，為了讓更多的程序運行起來，有效的利用內存和CPU，只能使用這種方法了。
參考
本文由操作系統是個大騙子？改編過來的
【計算機原理】程序執行過程