程序 程式從編譯到執行 cpu對記憶體的操作

2021-09-29 17:48:45 字數 2670 閱讀 8397

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今天對幾個概念進行了統一,程序,程式從編譯到執行,指令執行,cpu對記憶體相關操作

大概流程 更多細節(待補充):

首先明確幾個概念:

程序:程式動態執行的過程

多層次儲存器結構

指令

cpu:

程式從編譯到執行主要經過三個階段

編譯

鏈結裝入

不同文章書籍有不同劃分,大致就這幾個階段

乙個程式本質上都是由 bss段、data段、text段三個組成的

詳細:乙個源程式到可執行檔案時,其中不同變數(全域性,靜態,區域性)函式要裝入可執行檔案(.out) (目標檔案.o)的不同段

補充:.o檔案一般是通過編譯的但還未鏈結的

.out檔案一般都是經過相應的鏈結產生的可執行檔案(linux下)

可執行程式再以不同方式被裝入進記憶體,完成邏輯位址到實體地址的對映

大概流程:

先為程式中的各部分分配好虛擬位址,然後再建立虛擬位址到實體地址的對映。其實關鍵的部分就是虛擬位址到實體地址的對映過程。程式裝在完成之後,cpu的程式計數器pc就指向檔案中的**起始位置,然後程式就按順序執行。

可執行檔案到記憶體:(記憶體也分段)

程式進入記憶體執行時,建立程序(不是太確定)

在此之前程式一般在外存上

裝入記憶體分為三種方式:

絕對裝入

靜態重定位

動態重定位

這三種方式完成邏輯位址到實體地址的對映

詳見:程式進入記憶體開始運,作業系統需要對記憶體空間進行管理(以保證程式順利執行)

程序也開始相應操作,各種排程演算法,可聯絡作業系統程序相關加深理解

cpu開始對程式進行操作,取指令,執行指令,讀寫資料等

cpu將程式指令從記憶體取進暫存器,開始指令週期操作:

詳細:cpu對儲存器的讀取操作(取資訊)(需要實體地址):cpu通過三匯流排進行讀取操作:(具體可見組合語言 王爽)cpu向位址線輸出實體地址3

控制線需要選擇相應的儲存裝置,然後通知該裝置,將要從中讀取資料

該儲存裝置會將資料8送入資料線

段位址由段暫存器提供 8086cpu中有4個段暫存器(cs,ds,ss,es)

其中cs:**段暫存器(訪問**段(文字段)位址),ip為指令指標暫存器,這兩個組合,cs:ip指向內容當作指令執行(也就區別了指令與資料)。

ds:資料段暫存器,用於存放資料段位址,訪問記憶體中的資料段

棧段:用ss:sp指向棧定元素

將資訊讀取過來後通過

資料與指令都是一樣的二進位制數 cpu區分兩者:

詳細:1.時間段:取址週期取指令存入指令暫存器,執行週期從記憶體取出或往記憶體中寫入的是資料

2.位址(空間):由pc提供儲存單元位址的取出的是指令,由指令位址碼部分提供儲存單元位址的取出的是運算元。

它指定了2個暫存器(分別叫cs, ip,cs用來存段位址,ip用來存偏移位址),讓它們來表示當前需要被執行的機器碼的實體地址,在執行**的過程中,cpu會去維護cs和ip的值,比如每執行一句機器碼,ip會增加相應的數值以指向下一句指令。以此類推,我們可以用其他的暫存器去表示資料的實體地址。

程式從編譯到執行的具體思維導圖:

記憶體中rom ram

記憶體(ram+rom) 外存(rom)

簡單總結:

乙個源程式經編譯鏈結成為可執行檔案,在執行時將其裝入記憶體(建立程序)(一般在外存),裝入記憶體時要完成邏輯位址到實體地址的轉換,有三種方式。裝入記憶體後,cpu開始執行程式,將相關指令取進暫存器,涉及cpu對儲存器的讀取操作(涉及找實體地址及cpu分辨指令與資料)。然後開始指令週期的相關操作。之前可能有理解錯誤的地方,

困惑:指令三階段還需解碼,但程式被裝入記憶體已經過編譯過程(還需再解碼?這個解碼是?)程式是指令集?

如有錯誤請一定指出。

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