Hello's P2P大作业揭示计算机系统底层运行机制

本次大作业是针对计算机科学与技术专业的学生进行的实践项目，名为"程序人生-Hello's P2P"，由HIT大学的2022级学生游珅完成，指导教师为史先俊，旨在通过分析Hello程序的全程运行来深入理解计算机系统的工作原理。作业涵盖了多个关键环节，包括预处理、编译、汇编、链接、进程管理和存储管理。 第1章概述了Hello程序的背景，介绍了Hello程序的基本概念，以及在Linux环境下使用的工具。通过分解程序的生命周期，展示了从源代码到可执行文件的转换过程。 第二章至第五章分别详细剖析了预处理、编译、汇编和链接的过程。预处理阶段涉及使用`cpp`命令对源代码进行文本替换；编译阶段通过`gcc`或`clang`将预处理后的代码转换为机器语言；汇编阶段则通过`as`命令将机器码转化为可重定位的目标文件；链接阶段则将目标文件和其他依赖项合并成可执行文件，并进行地址映射和重定位。 第六章深入探讨了Hello程序的进程管理，讲解了进程的概念，shell（如bash）的作用，以及Hello程序如何通过`fork`创建子进程和`execve`执行新程序。这一部分还涉及到异常处理和信号机制。 第七章聚焦于存储管理，解析了Hello程序的内存结构，包括逻辑地址到线性地址的转换过程，如段式和页式管理。此外，还讨论了Translation Lookaside Buffer (TLB)、四级页表以及Cache在内存访问中的角色，特别是Hello进程fork时的内存分配和共享。 通过这样的系统性学习，学生不仅掌握了Hello程序的制作过程，还深入了解了计算机底层的运作机制，包括操作系统如何组织和管理程序的执行、内存使用，以及进程的创建和控制。整个大作业既具有理论深度，又富含实践操作，有助于巩固学生对计算机系统原理的理解。