一、前言

    試想一下，我們編輯好HelloWord程式，如果是C/C++語言編寫，一般是一個.c或者.cpp的檔案，這是一個文字檔案，你一般會把它放在你的硬盤裡面，難道不是嗎？比如桌面、D、E盤下，那當我們打算執行HelloWord的時候計算機就需要載入這個檔案，然後經過一系列的流程來執行我們所寫的程式碼，今天要解釋的就是這一系列的流程。

二、計算機系統硬體組成

上面這張圖是Inter Pentium系列產品的模型，主要包括匯流排、I/O裝置、主存、處理器這四個部分，下面詳細解釋著四個部分：

1、I/O裝置

    首先介紹I/O裝置，這也是我們經常操作的計算機硬體，上圖標出了滑鼠、鍵盤、顯示器和硬碟這四個I/O裝置，每個I/O裝置都通過一個控制器或介面卡

控制器和介面卡的相同與不同：相同是指他們都是用來I/O裝置與計算機其他硬體（匯流排）進行資料資訊傳遞用的，不同在於控制器是一個晶片組，內置於I/O裝置或主機板，而介面卡是一塊插在主機板上的卡，如顯示卡。

2、匯流排

    貫穿整個計算機硬體系統的一組電子管道，攜帶位資訊或位元組資訊在計算機各個部件之間傳遞，但是匯流排一次能攜帶的位數或位元組數是固定的，這稱為匯流排寬度，如32為Windows系統匯流排寬度是4個位元組，即32位資訊。

3、主存

    也就是我們所指的執行記憶體，注意與硬碟不同，一般是指記憶體條，它主要用來儲存程式和程式處理的資料

    int arr[10];

這表示一個含有10個整數的陣列，每個整數有4個位元組，對應來說，主存（記憶體）就是一個形如下面的陣列

    RAM_type RAM[N];

其中RAM_type是一個位元組型別的資料型別，與char類似，在記憶體中佔一個位元組，RAM[N]表示主存陣列，N為陣列長度，即表示主存能包含多少個位元組，那到底N為多少呢？它與匯流排寬度有關，如果按照上面說的匯流排寬度是32位，那麼N = 4GB（2的32次方），也就是說主存陣列的索引值從0到4GB-1，這就是指的主存的地址，

（1）什麼是機器指令？我們寫的一行C語言程式碼與機器指令的關係？主存怎麼儲存機器指令？

    機器指令肯定是機器能執行的一條命令，如讀取記憶體中一個變數的值等；

    一行C語言程式碼可能對應一條機器指令也可能是多條；

    一般來說，組成程式的每條機器指令都由不同數量的位元組構成，那剛好主車就是一個位元組陣列，一條機器指令可能存在主存中的一個位元組中或者多個位元組中。

（2）怎麼理解匯流排寬度與主存陣列長度相等？

    要解釋這個問題，需要說明一個在處理器中的核心儲存裝置，即程式計數器（PC），在任何時刻PC都指向記憶體中的一條指令，即可以理解為PC就是一個指向一條機器語言指令的指標，指標的值就是這條指令在主存中的地址（索引值），最重要的一點就是PC的容量是一個字（4個位元組），所以

PC = 匯流排寬度 = 主存（陣列）長度

    現在再來理解匯流排寬度與主存陣列長度相等，最重要的是你要理解記憶體定址的意思，PC和匯流排寬度都是32位，則可以把匯流排理解為32根地址線，那32根地址線最多能定址的範圍是多少呢？那就是4GB啊，難道不是嗎？如果是2根地址線，能定址的範圍是0（二進位制00）~4（二進位制11），所以主存陣列長度就是 與匯流排寬度相等。

    另外，這也說明了Windows 32位系統最多能識別4GB的記憶體，就算你安裝8GB的記憶體條，它也只能用4GB

4、處理器

    處理器即計算機中央處理單元（CPU），它主要用來解釋（或執行）儲存在主存中指令的引擎，上面也說明了處理器的核心是一個字長的儲存裝置，即PC（程式計數器），但同時處理器還包括暫存器檔案（一組長度為字長的暫存器）、算術邏輯單元ALU（主要計算新的資料和地址值），CPU在指令要求下一般會執行以下這些命令：

    （1）載入：從主存到暫存器，把一個位元組或者一個字從主存複製到暫存器檔案，以覆蓋暫存器原來的內容；

    （2）儲存：從暫存器到主存；

    （3）操作：先暫存器到算術邏輯單元ALU進行計算，然後結果再從ALU到暫存器；

    （4）跳轉：主存到PC，用於更新PC的值。

三、後記

    這些理解首先來自於《深入理解計算機系統》，其次是網上的一些部落格，再加上自己的一些理解，整理出來，作為共享，希望大家批評指正。確實，作為一個想寫程式碼的程式設計師，由於前期知識擴充套件不夠，知識面不廣，在大致閱讀了《深入理解計算機系統》這本書之後，發現計算機系統的確實蠻有意思的，而且和程式的編寫與執行有千絲萬縷的聯絡，其實這也是廢話，哈哈，程式本來是由計算機來執行的嘛，當然有聯絡了，後面還會繼續深入，堅持總結、更新博文。