前言

有时甚至都不能理解产生的问题本身，又谈何解决问题呢？

内容可视化非常直观，一图抵千言。

第一章 从编程语言到可执行程序

cpu：取指执行，速度极快。

汇编语言、C语言、高级语言。

编译器：负责将代码翻译成CPU可以理解的机器指令。将高级语言翻译为机器语言。

链接器：把编译器产生的一堆目标文件打包成最终的可执行文件。

动态库：无论有多少程序依赖它，磁盘中都只需要存储一份该动态库，无论有多少运行起来的程序依赖它，内存中也只需要加载一份该动态库，所有程序共享一份代码。

虚拟内存：内核、栈区、堆区、数据区、代码区

第二章 我对**程序运行**一无所知

CPU：取指执行

进程：运行中的程序，资源分配的基本单位

进程控制块PCB：保存进程的信息

高级编程语言、编译器、链接器、操作系统大大解放了程序员生产力

进程缺点：1、创建开销大 2、通讯麻烦

线程：可共享进程地址空间

线程池：生产者线程与消费者线程

从处理任务所需要的资源角度分类：CPU密集型、IO密集型

线程上下文：线程的栈区、程序计数器、栈指针、执行函数时使用的寄存器信息，都是线程私有的

进程地址空间：代码区、数据区、堆区、空闲区域（动态库中的代码和数据所在区域）、栈区（线程A的栈区、线程B的栈区）

线程局部存储：TLS

线程安全：需要知道代码什么时候待在自己家里使用私有资源，什么时候去公共场所使用公共资源，也就是说你需要识别线程的私有资源和共享资源都有哪些，这是解决线程安全的核心所在。

线程私有资源：函数中的局部变量、线程的栈区、线程局部存储

线程公共资源：动态分配内存的堆区、数据区、代码区

如何实现线程安全代码：线程局部存储、只读（全局资源）、原子操作、同步互斥（互斥锁、回旋锁、信号量）

进程、线程、协程

协程：用户态实现，内存分配（堆区中）

同步调用、异步调用

两种回调类型：同步回调、异步回调

同步与异步：打电话是一种同步沟通方式、邮件是一种异步沟通方式

阻塞与非阻塞

高并发、高性能服务器：多进程、多线程、事件循环、事件驱动

协程：以同步的方式进行异步编程

计算机系统漫游：数据、代码、回调、闭包、容器、虚拟机

第三章 内存

内存的本质：内存储物柜，存放0或1

内存单位：8个bit组成一个byte、2的10次方bype为1m

变量：内存存放的是变量的值

指针：内存存放的是内存地址

指针到引用：隐藏内存地址

进程地址空间布局：代码区、数据区、堆区（动态内存分配）、空闲空间、栈区、内核

虚拟内存：通过页表维护到物理内存的映射

页表

函数调用的活动轨迹实现：栈

栈帧：函数运行时存放的上下文信息

堆区：内存动态分配

内存管理：内存分配、内存释放

系统调用：用户态与内核态交互通道

内存池的实现

第四章 CPU

晶体管

与门、或门、非门

加法器、寄存器

寄存器及内存只要通电，这个电路就能保存信息，但是断电后保存的信息就丢了

CPU表达机制是通过指令集来实现的

CPU调度：时钟信号

进程管理与调度

中断

原码、反码、补码

流水线技术、分支预测

冯若依曼架构：存储器、运算器、控制器、输入输出设备

复杂指令集、精简指令集

核心概念：寄存器、栈寄存器、指令地址寄存器、状态寄存器、上下文、嵌套与栈、函数调用与运行时栈、系统调用与内核态栈、中断与中断函数栈、线程切换与内核态栈。

第五章 缓存

CPU与内存之间还隔着L1 L2 L3级缓存，其中L3为多核CPU所共享

cache一致性问题

分布式存储

局部性原理、内存池、冷热数据分离

第六章 IO

IO机器指令

read和write：操作系统使用DMA的方式先把文件的数据从硬盘复制到内核缓冲区，然后复制到用户缓存区。（系统调用代价高）。

sendfile：零拷贝技术，减少上下文切换，避免做无谓的数据搬运，提供系统性能。

轮询、中断

直接存储器访问：DMA

IO多路复用、select、poll、epoll
原文链接：计算机底层的秘密