2017/5/16 -- 计算机系统基础课堂笔记

1、按下一个键，在屏幕上显示出相应的字符的详细过程。

（只是ASCII字符，暂不考虑中文字符、输入法什么的）
* 键盘上链接着控制芯片，芯片会不停的扫描键盘的电路。当按下一个键时，相应的电路上的电平就会发生改变。
* 再译码（涉及数字电路的译码器啥的），把相应的信号变成相应的编码。
* 之后，把这个字符放到键盘缓冲区，并触发中断芯片。
* 中断芯片向CPU发出中断信号，CPU根据中断信号，查找相应的中断处理程序(涉及到操作系统中讲到的驱动程序，这里的中断处理程序就是键盘的驱动程序)。
* 执行进程切换，PCB保存现场（寄存器的状态）。
* 加载执行中断处理程序，从键盘缓冲区拿到字符，放到屏幕缓冲区(涉及到王爽汇编中讲到的显存被当成内存管理)，并触发屏幕显示的中断请求。
* ……（同上），执行屏幕显示的中断处理程序，在屏幕上显示。

2、 再谈“hello world”程序。

问：在shell命令行中敲入了“$./hello a b c”回车后，计算机到底干了什么？简答起见，hello程序编写成如下形式：

#include 
int main(int argv,char *args){
    printf("hello");
    return 0;
}

答：
* 首先，和上面处理“按键显示”一样，拿到输入的命令。
* 执行系统的shell程序，shell程序是系统级程序。
* shell程序使用系统API，fork()创建一个进程。
* 子进程复制父进程的虚拟内存空间，并且为子进程修改页表。
* 根据命令中程序的名称，加载要执行的程序到子进程中（代码段、数据段、堆栈段分好，把a、b、c参数什么的都放到栈中）。
* shell执行完毕，CPU从内核状态 回到 用户状态，开始执行子进程（可能要考虑考虑什么进程调度）。
* 子进程执行到printf()时，就要进行函数的调用。
* 把现场和返回地址压栈，(PC)转到printf的函数首地址，开始执行函数。
* 这个printf执行过程可能还要进行函数的调用……最后，要进行系统调用，为了显示hello，要把hello放到屏幕显示的缓冲区中。
* 执行屏幕的中断程序（详细过程同上），显示hello。

3、 习题一：将 (−7.28125)10 转换成IEEE754格式的32位浮点数二进制形式。

• 7 -> 111
• .28125 -> .01001
• 7.28125 -> 111.01001 -> 1.1101001×22
• 阶码为移码 E=e+127 ，所以阶码为129 -> 1000 0001
• 尾数隐藏一位有效位，尾数是0.1101001
• 符号位为 1
• 那么结果就是，1 1000 0001 1101 0010 0000 0000 0000 000

4、习题二：
c++语法
union：共同体，共用一块内存。
struct：结构体，内存连续。
动手实验实验。
实验过程：
编写代码：

        ```
        #include 
        using namespace std;
        struct S{
        public:
            char y;
            char z;
        };
        union U{
        public:
            int x;
            S s;
        };
        int main(){
            U *uu = new U();
            uu->s = S();
            uu->x = 6000;//0x1770

            printf("%c\n", uu->s.y);
            printf("%c\n", uu->s.z);
            return 0;
        }
    ```

观察结果：
下断点观察内存

int x的内存内容：

char y和char z的内容

结论：union共用了内存、struct的内容是连续的，并且我们可以看到到内存是使用的小端存储形式。

5、机器零和数值零：
正型状态没什么好说的。
浮点状态，数值零的机器形式：
1）尾数为零时，无论阶码是什么，计算机都当做零。
2）阶码小于要表示的浮点范围，无论尾数是什么，计算机都当做零。

由此联想，整数范围内不能表示的小数被当做成零时，产生了正下溢；那么，负数范围内不能表示的小数被当成零时，产生了负上溢。
此外，向上超出阶码表示范围的就是正无穷，产生了正上溢；向下超出阶码表示范围的就是负无穷，产生了负下溢。