連結、裝載與庫——計算機組成
*從這篇開始連續記錄我的讀書筆記，將書中重要的知識點總結，方便自己以後快速回憶與閱讀。那就先從《程式設計師的自我修養——裝載、連結與庫》第一章開始嘍。*
第一章 溫故而知新
1.1 從Hello World 說起
無
1.2 萬變不離其宗
1.計算機中有三個最為關鍵的部件，分別為中央處理器CPU、記憶體和I/O控制晶片。
早期的CPU的核心頻率與記憶體一樣，所以直接連線在同一個匯流排（Bus）上。但為了協調I/O裝置與匯流排之間的速度，一般每個裝置都會有一個相應的I/O控制器。
2.由於CPU核心頻率的提升，且遠遠快於記憶體的速度，於是產生了與記憶體頻率相一致的系統匯流排
為了協調CPU、記憶體和高速的圖形裝置，專門設計了一個高速的北橋晶片，以便它們之間能夠高速地交換資料。但如果相對低速的裝置全部連線在北橋上，北橋同時處理不同速度的裝置，設計會十分複雜。於是設計了專門處理低速裝置的南橋（Southbridge）晶片,將低速裝置都連線在南橋上，由南橋彙總後連線到北橋上。90年代時，PC在系統總線上採用PCI結構，在低速裝置上採用ISA匯流排。
3.多對稱處理器（SMP，Symmetry Multi-Processing），每個CPU在系統中所處地位和所發揮的功能一樣，是相互對稱的。多核處理器（Multi-core Processor）
1.3 站得高，望得遠
1.計算機系統軟體體系結構採用一種層的結構。
“電腦科學領域的任何問題都可以通過增加一個間接的中間層來解決。”
每個層次之間都需要相互通訊，一般將通訊的協議成為介面（Interface），介面的下層是介面提供者，由它定義介面；介面的上層是介面的使用者，它使用介面來實現所需功能。
從整體層次結構上來看，開發工具與應用程式是是屬於同一個層次的，都使用作業系統應用程式程式設計介面（Application Programming Interface）
。應用程式介面的提供者執行庫，什麼樣的執行庫提供什麼樣的API。執行庫使用作業系統提供的系統呼叫介面（System call Interface）,系統呼叫介面在實現中往往以軟體中斷（Software Interrupt）的方式提供。
1.4 作業系統做什麼
作業系統的一個功能是提供抽象的介面，另外一個主要功能是管理硬體資源。
1.4.1 不要讓CPU打盹
1.如何高效、充分的利用CPU？
計算機發展早期，為了充分利用CPU資源，編寫了一個監控程式，當某個程式暫時無需使用CPU時，監控程式就把另外正在等待CPU資源的程式啟動，使CPU充分利用。這種方法被稱為多道程式（Multiprogramming）。其最大的問題是程式之間的排程太粗糙，程式之間不分輕重緩急。
經過改進，程式執行模式變成一種協作模式，即每個程式執行一段時間後都主動讓出CPU給其他程式，使得一段時間內每個程式都有機會執行一小段時間。這種程式協作模式叫做分時系統（Time-Sharing System）。但如果一個程式一直霸佔CPU，那麼其他程式都得等著。
多工（Multi-tasking）系統，作業系統接管了所有的硬體資源，並且本身執行在一個手硬體保護的級別。所有的應用程式都以程序（Process）的方式執行在比作業系統許可權更低的級別，每個程序都有自己獨立的地址空間，使得程序之間的地址空間相互隔離。
CPU由作業系統統一進行分配，每個程序根據程序優先順序的高低都有機會得到CPU，如果執行時間超出了一定時間，作業系統會暫停該程序，將CPU資源分配給其他等待執行的程序。這種分配方式即搶佔式（Preemptive），作業系統可以強制剝奪並且分配給它認為目前最需要的程序。
1.4.2 裝置驅動
1.當成熟的作業系統出現以後，硬體逐漸被抽象成了一系列概念。在UNIX中，硬體裝置的訪問跟訪問普通檔案一樣。從硬體細節中解放，將繁瑣的的硬體細節全交給作業系統中的硬體驅動（Device Driver）程式來完成。
2.檔案系統是作業系統中最重要的部分之一，檔案系統管理者磁碟中檔案的儲存方式。
硬碟的結構介紹：
硬碟基本儲存單位為扇區（Sector），每個扇區一般為512位元組。一個磁碟往往有多個碟片，每個碟片分兩面，每面按照同心圓劃分為若干個磁軌，每個磁軌劃分為若干個扇區。
如果按照每個磁軌都擁有相同的數量的扇區，那麼靠近盤面外圍的磁軌密度肯定比內圈更加稀疏。但如果不同的磁軌扇區數又不同，計算起來就十分麻煩。現代硬碟為了遮蔽這些複雜的硬體細節，普遍使用LBA（Logical Block Address）的方式，即整個硬碟中所有的扇區從0開始編號，一直到最後一個扇區，這個扇區編號叫做邏輯扇區號。
*下次的讀書筆記將總結第一章剩下的內容，主要為記憶體及其分配機制、執行緒相關等內容。*