为了让计算机能运行程序，需要软件/硬件约定。
计算机在按下电源按钮后，会传递一个reset信号，硬件上会对CPU进行reset，规定每个寄存器中的初始值，其中包含PC。
整个计算机系统是一个状态机，系统从PC程序计数器出进行译码与执行，每次从PC中取出一条指令执行。硬件厂商会设置一个PC的初始值，那么只要在这个初始地址放置对应程序地址，再保证PC可以读到下一条指令，使得操作系统可以运行起来。
CPU reset后，PC=ffff0是一个确定地址，对应地址一般是一条跳转指令跳转到对应位置的Firmware厂商的软件，在ROM（只读内存）中写死的代码(Firmware)，里面会配置启动系统顺序,超线程，硬件虚拟化，这个Firmware（固件），BIOS or UEFI。
Firmware 扫描系统硬件，寻找有操作系统的硬件，让操作系统接管，启动盘的前512字节是主引导扇区，要由Firmware搬运到物理内存的7c00位置。ABC三个盘中A与B是软盘。
BIOS将内存的7c00设为启动磁盘的前512MBR个字节，将PC同样指向这个位置。（LOADER）通过这些代码加载其他的代码，最终加载出操作系统。
键盘扫描获得扫描码，将扫描码放在缓冲区中并通知CPU发生中断。
CPU执行完一条指令后，发现中断寄存器为1，进入中断过程，通过IDT（中断记录表）映射交给键盘处理程序。
键盘处理程序会从缓冲区中将扫描码放在键盘缓冲区中，键盘处理程序将扫描码换为ASCII码。
之后进程通过系统调用取对应缓冲中字符，将ASCII码放入到显存中。
显示器控制程序不断将显存中的信息转化为显示的屏幕内容。
二、从键盘输入开始理解编码的存在形式
以window系统为例，假设你刚刚打开了记事本。
1.你在键盘上按下了’a‘。
2.你的按下触发了电路，键盘扫描到你a被按下，于是键盘形成了’a’的扫描码，发送到了存在于键盘上的寄存器，同时给CPU发送了一个中断信号，告诉CPU我这有活动了！
3.CPU根据键盘的中断线路号检测到是键盘发出的中断信号，于是根据中断号计算出键盘的中断处理程序在内存中的地址，转到键盘的中断处理程序去执行。
4.键盘的中断处理程序找到键盘的驱动程序代码，转到键盘的驱动程序执行。
5.键盘的驱动程序去读取键盘上的保存扫描码的寄存器，把‘a’的扫描码读到内存中。
6.驱动程序把扫描码转换成虚拟码。为什么要转换呢，因为不同的键盘由于厂家不同，型号不同、设计不同的原因，‘a’这个按键产生的扫描码在不同的键盘上是不一样的，为了统一管理，驱动程序得把不同键盘按下的‘a’转换成统一的表示。比如把不同键盘按下的‘a’产生的扫描码统一转换成一个字节的0x41。驱动程序要进行转换，那么驱动程序得知道这是哪种类型的键盘，不然没有转换的依据，原理是键盘的相关信息比如生产厂家、键盘型号等会保存在键盘上的一些只读寄存器中，计算机通过这些只读寄存器就知道这是哪种键盘。从而就知道该键盘的扫描码对应的虚拟码。
7.驱动程序把0x41交给操作系统上自带的且在后台默默运行的的IMM进程。
8.IMM进程把0x41交给系统当前使用的的输入法编辑器。比如搜狗输入法或者百度输入法。系统上所有的输入法，都由IMM管理。
9.输入法收到了0x41，对0x41进行处理，霹雳巴拉一顿操作，首先查到0x41这个值对应的可能的文字，比如可能是‘啊’、‘阿’、‘吖‘…等。首先查询系统当前的代码页是哪一个，也就是系统默认编码，若你没有修改系统的默认编码，则查找的结果为GBK（相当于GB2312）编码的。于是通过GBK的代码页这些可能的文字的GBK编码找出来，通过操作系统从字库中寻找这些可能文字的字库数据，交给显卡，显卡把他们显示出来。
10.显卡把他们显示出来后，屏幕上显示了好多个文字让你选择，那么你通过键盘的左移右移回车等操作选中了一个字，这个键盘操作又产生扫描码，最后还是输入法接收到了你的键盘按键输入情况，然后，输入法就可以根据你的键盘输入情况确定你选中了哪个文字，假设你选中了’啊’，于是输入法把‘啊’这个字的GBK码交给操作系统，操作系统把这个GBK码放进指定内存中，这指定内存被称为输入缓冲区。
11.记事本可以扫描缓冲区有没有内容，当检测到了缓冲区有了内容后，记事本至少需要两个操作，一是把‘啊’这个文字显示到记事本的窗口里面，二是把”啊”的编码放到自己的内存空间。
12.记事本接收到的是GBK编码，这个编码保存在了记事本的内存空间，并把“啊”输出到了记事本的窗口中。这时你的输入操作已经结束了（如果你不再进行输入），接下来就是保存这个记事本的内容了，如果想要保存这个“啊”，你的应用程序就得向操作系统申请一个文件，把“啊”的编码写进文件中。如果你不作任何操作，硬盘上就会默认保存的是‘啊’的GBK编码，如果你想保存的是’啊’的其他编码，那也可以，转换一下编码格式，然后放进文件中保存。放进文件中保存，那c语言来说，有二进制方式的写和文本文件方式的写，该用什么方式呢？首先说明什么是文本文件，文本文件就是保存文本的文件，里边都是一些字符(也就是文本)的编码，解析出来后都是文字，你用utf-8格式保存的，里边就是utf-8格式的字符的编码，你用GBK格式保存的，里边就是GBK的编码，总之里边保存的是文字信息。另一个就是二进制文件，一般来说我们编程很少用到。二进制文件里边保存到不是文本，比如视频文件、图片文件、3D模型等。其实二进制文件和文本文件在文件中的保存形式都是0和1的二进制流，既然都是0和1的二进制流，为什么要区分他们呢，因为他们有点区别，比如文本文件以EOF（值为-1）作为文件结束标志，因为不管是什么编码，都没有哪个字符的编码值是-1。而二进制流就不一样了，里边完全有可能有一段字节代表着-1，因此不能以-1作为文件的结束标志，一般来说二进制文件应该是通过比较文件长度来判断结束标志的。在c语言中，我们通常是使用fwrite()和fread()函数来读写文件，那么我们并没有指明以什么编码方式来读出或写进文件啊，别忘了，两个函数会是系统调用相关的，而系统默认的编码格式就是GBK，因此这两个函数都是按GBK来进行读或取的。如果你想使用其他编码比如UNICODE，就得使用其他读写的函数了，比如fgetwc()、fwscanf();这些函数会把GBK编码转换成UNICODE编码再进行读和写。
13.记事本默认保存的编码是ANSI，ANSI也叫多字节字符集，ANSI其实不是一种编码方式，是所有使用不定长字节来表示字符的编码格式的统称，在简体中文Windows操作系统上，ANSI指的是GBK编码，在繁体中文Windows操作系统中，ANSI编码代表Big5；在日文Windows操作系统中，ANSI 编码代表 JIS 编码。当然你用可以更改记事本的保存格式。Unicode同理，Unicode是一个字符集，不是一个编码方式，在windows这边，Unicode指的是UTF-16，在其他环境下，可能指的是UTF-8或UTF-32,比如linux上指的是utf-8.
操作系统会加载第一个程序，可以进行系统调用创建新进程，操作系统中有一个进程init，init通过系统调用创造整个世界，中断/异常处理程序，挂载文件系统，创建新进程，内存管理，网络……。
系统调用，要么通过syscall进行同步，要么类似并发，系统cpu自旋。
进程管理：fork，execve，exit
fork() 系统调用，生成另一个完全一样的进程副本（寄存器，内存中字节）都一样，除了fork的 返回值，每个进程都有一个编号，fork会返回它的子进程，子进程的fork会返回0。若只有一个 CPU，系统会选择一个进程执行一步。
execve() 重置一个状态机为某个程序的初始状态，运行其他进程而不光是init进程 reset
exit() 结束进程
存储管理：mmap-虚拟地址空间管理
pmap查看内存空间会看到不同的段地址
vdso 非陷入系统调用
mmap：管理地址空间（分配/回收），把文件映射到内存空间
文件管理：open，close，read，write-文件访问
mkdir，link，unlink-目录管理
此时操作系统有一个Kernel用于实现系统调用，同时也要有Shell管理输入输出设备，Windows有Graphic shell
Shell就是一门把用户指令翻译成系统调用的语言，命令>树>系统调用
jobcontrol
ctrl C 产生的信号是由终端处理的，终端是设备。
在登陆启动shell后，会打开一个session，session中有很多进程组（shell是session leader也是其中的一个进程组，在运行其他程序时也会转为后台），进程组可以放在前台或后台，进程组中无论fork多少进程都有相同的groupid，因此在收到SiGINT后就会给相同groupid组中的进程发送信号。每个session会有一个终端，每个时刻只有一个进程组处于前台运行，此时终端产生的信号会传给前台进程组中每一个进程。
libc
在系统调用之上构建程序能够普遍受惠的标准库
标准库底层也是系统调用
封装系统调用，纯粹的计算，操作系统中对象（文件描述符），操作系统状态，内存管理
管道有一个读口 有一个写口，shell在建立管道后，会fork两个进程，分别改变他们的标准输入与输出
fork
fork+execve+pipe，fork在复制时会复制持有的操作系统对象，而execve在重置时会保留这些操作系统对象，因而父子进程可以通过管道连接
文件描述符：一个指向操作系统内对象的指针
进程实际不持有页面，所有页面本质上是操作系统的，进程支持有映射表
fork对于内存页面进行写时复制
fork 创建平行世界
可执行文件
execve（这里调用可执行文件）：作用将当前状态机重置到可执行文件初始状态
可执行文件描述状态机
状态机=寄存器+内存（地址空间）+调试信息
状态机的转移和初始状态
链接
在连接前汇编中call指令之后的链接声明直接填0，但还要在链接后要将正确的地址填到call命令后
- C语言状态机 经过 gcc 得到指令状态机 经过assembler 数据结构+约束条件 经过链接器 满足所有约束条件
name比较浪费空间，所以用指向字符串常量池的指针代替
linux 设置x权限就会认为它是一个可执行文件
预处理器发现 #include 指令后，就会寻找指令后面<>中的文件名，并把这个文件的内容包含到当前文件中。被包含文件中的文本将替换源代码文件中的#include 指令， 就像你把被包含文件中的全部内容键入到源文件中的这个位置一样
stdio.h 到底引用的哪个位置的文件，进行预编译的时候可以使用-I定义预编译文件的目录，gcc -verbose中可以看到include search start中有默认目录与加入的目录。
预编译时 头文件会完整粘过来，头文件中的include也会粘过来，同时#开头的预编译指令都执行完，这个执行是一种完全的字符串处理，其实只需要extern一个函数声明即可以。链接器在链接时会处理函数到真正的地址。
define就是文本替换！
编译
将源代码编译成汇编代码
编译后时还是文本代码，汇编后时二进制的机器代码
python中会将先执行other.py中的所有代码，之后创建出一个模块对象，名字为other，并将所有的顶层变量以属性的形式绑定在模块对象上。引入import后的变量名称到当前命名空间。
4.1 从编译和链接角度看ELF文件（可重定位目标文件）
从编译和链接角度看ELF文件ELF头
每个ELF文件都必须存在一个ELF_Header,这里存放了很多重要的信息用来描述整个文件的组织,如: 版本信息,入口信息,偏移信息等。程序执行也必须依靠其提供的信息。
段头表
段头表。存放的是所有不同段将在内存中的位置。
.text section
代码段。存放已编译程序的机器代码，一般是只读的。
.rodatasection
只读数据段。此段的数据不可修改,存放常量。比如，printf中的格式化语句。
.datasection
数据段。存放已初始化的全局变量、常量。
.bsssection
bss段。未初始化全局变量，仅是占位符，不占据任何实际磁盘空间。目标文件格式区分初始化和非初始化是为了空间效率。
从编译和链接角度看ELF文件.symtabsection
符号表，它存放在程序中定义和引用的函数和全局变量的信息。
.rel.txtsection
.text节的重定位信息，用于重新修改代码段的指令中的地址信息。
.rel.datasection
.data节的重定位信息，用于对被模块使用或定义的全局变量进行重定位的信息。
.debugsection
调试用的符号表。
.strtab section
包含 symtab和 debug节中符号及节名。