How Program Works ?

對程式員來說CPU是什麼？

CPU包括寄存器，控制器，運算器和時鐘。對于程式員來說，隻需要知道CPU是一堆寄存器即可。比較重要的寄存器是程式計數器，基址和變址寄存器，棧寄存器。通過設定程式計數器也就是跳轉實作分支和循環。函數調用通過call指令和return指令，包括回到調用位置和函數堆棧銷毀。通過基址和變址寄存器索引指定位址的資料。

二進制有符号數？

二進制：逢2進1. 科學記數法的2進制表示，位權和基數的概念。負數表示法->擷取補數的方法：取反+1.因為正數和負數相加等于0，是以補數的概念友善計算機把減法當作加法計算，同時保證了邏輯的嚴謹性。是以8位可以表示的有符号數是，[-2^7, 2^7 -1].有符号數的取值範圍是[0,2^8 -1]。負數比正數多一個，因為0算在了正數中，最大的負數是符号位為1，其餘位均為0的位表示。左移在左側補零。算數右移在右側補符号位，邏輯右移在右側補0.符号擴充，負數從8位擴充到16位，隻需要在前面補符号位即可。所有位全是1的二進制有符号數永遠是-1.

計算機表示IEEE浮點數？

二進制辨別小數，位權成為2^-1,2^-2…和10進制無法表示1/3一樣，二進制無法表示的小數更多，它們其實都是無限循環小數，在計算機有限位數表示時，會有誤差。

浮點數包括符号位，尾數，指數和基數四部分組成，基數是2.double有64位，float有32位。分别是符号+指數+尾數 = 1+11+52,1+8+23.

尾數部分采用正規表達式，即按照特性的規則表示資料的形式，除了小數外，字元串和資料庫都有自己的正規表達式。這裡小數的正則指的是将小數點前面的值固定為1，這樣就可以省出1位，提高精度。

指數部分采用EXCESS系統，表示将指數部分表示範圍的中間值取為0，使得負數不需要符号位來表示。也就是說，8位指數部分，最大值11111111=255,255/2=127,是以127表示0,11位，11111111111=2047,2047/2=1023，即1023表示0.是以計算出指數部分的值，然後減去127或者1023就可以得到相應的指數部分的數值。

是以單精度浮點數的取值範圍： 正數 [2^-23 * 2^-127, 2^128]=[1.4E-45,3.4E+38]，負數[-3.4E+38，-1.4E-45]

雙精度浮點數的取值範圍：正數[2^-52 * 2^-1023, 2^1024]=[4.9E-324, 1.8E+308]，負數[-1.8E+308，-4.9E-324]

為了規避浮點數的誤差，可以轉換為整數後再進行計算。

何為運作環境？

指的是作業系統加硬體，不同的CPU和作業系統需要不同的軟體。具體而言，本地代碼不同。Windows克服了除CPU之外的其他差别。不同作業系統API不同。

何為BIOS？

Basic Input/Output System，存儲在ROM中，負責啟動作業系統的程式。

通過彙編語言學習機器代碼

彙編語言和本地代碼時一一對應的，彙編語言的文法操作碼加操作數，操作碼也就是助記符，類似于mov,and,push,pop,cal,ret等等。

函數調用機制？

函數的參數通過堆棧來傳遞，傳回值通過寄存器來傳回。DATA和BSS段存儲全局變量，一個初始化，一個未初始化。

IRQ?

Interrupt Request 中斷申請，一般是硬體中斷請求。

DMA?

Direct Memory Access，在不通過CPU的前提下，外圍裝置直接和主存進行資料傳送。

文字和圖檔的顯示機制，GPU？

VRAM，Vedio RAM，顯示器顯示的資訊始終在VRAM中。

Reference

程式是怎樣跑起來的？