再觀電腦！ ep.1

CPU

• Central Processing Unit
• 中央處理器
• 電「腦」

RAM

• Random Access Memory
• 隨機存取存儲器 記憶體
• 家用量級：4~128GB

硬碟

• 傳統硬碟 HDD（有馬達）
• 固態硬碟 SSD（隨身碟）
• 家用量級： 256GB~4TB

科普 - 資料有無重量？

資料有重量，不信的話把硬碟拿掉看電腦會不會變輕

科普 - 資料有無重量？

• 若電子在 Floating Gate ，代表 0 ；反之為 1
• 電荷守恆

RAM vs. 硬碟

GPU

• Graphics Processing Unit
• 圖形處理器

作業系統 (Operating System)

使用者模式/核心模式

• 避免使用者覆寫系統資料
• 需要執行特殊指令時透過 System Call 系統呼叫 轉移至核心模式(Ex: 關機)

系統呼叫 (System Call)

中斷 (Interrupt)

• 暫停目前的工作，做完中斷事件後再繼續處理目前的工作。不一定是出錯
• 硬體中斷：
  • 按下鍵盤
  • 插入隨身碟
• 軟體中斷：
  • System Call
  • \(\div0\) 、存取非法記憶體

編輯器

• Text Editor (Notepad, VS Code, etc.)
• 原始用途純粹為打字

開發整合環境

• IDE (Integrated Development Environment)
• 編輯器 + 編譯器 + 除錯工具等…
• Ex: Code::Blocks、安裝套件後的 VS Code
• VS Code C語言環境設定教學

編譯器 (Compiler)

1. 預處理 (Preprocessing)
2. 編譯 (Compilation)
3. 組譯 (Assembly)
4. 連結 (Linking)

Example

#include <stdio.h>
#define BANG(x) printf(x)
int main() {
    /* Hello World! */
    BANG("Hello World!\n");
    return 0;
}

預處理 (Preprocessing)

1. 處理define、註解
2. 新增行號和檔案標識

gcc -E -ansi hello.c

# 874 "/usr/include/stdio.h" 3 4
# 3 "hello.c"
int main() {
 
    printf("Hello World!\n");
    return 0;
}

編譯 (Compilation)

1. 詞法分析 - 產生單字
2. 語法分析 - 組成句子
3. 語義分析 - 理解語意
4. 轉成 組合語言

編譯 (Compilation)

gcc -S -ansi hello.c

_main:                                  ## @main
	.cfi_startproc
## %bb.0:
	pushq	%rbp
	.cfi_def_cfa_offset 16
	.cfi_offset %rbp, -16
	movq	%rsp, %rbp
	.cfi_def_cfa_register %rbp
	subq	$16, %rsp
	movl	$0, -4(%rbp)
	leaq	L_.str(%rip), %rdi
	movb	$0, %al
	callq	_printf
	xorl	%ecx, %ecx
	movl	%eax, -8(%rbp)          ## 4-byte Spill
	movl	%ecx, %eax
	addq	$16, %rsp
	popq	%rbp
	retq
	.cfi_endproc
                                        ## -- End function
	.section	__TEXT,__cstring,cstring_literals
L_.str:                                 ## @.str
	.asciz	"Hello World!\n"

組譯 (Assembly)

將組合語言轉成目標檔案 (object file) ： 機器碼 / binary
0101010101

連結 (Linking)

將目標檔案 (object file) 與標頭檔等其他檔案連結起來，產生可執行檔

總結