深入理解计算机系统：从预处理到进程管理

"哈工大CSAPP大作业" 这篇哈工大的计算机系统应用实践（CSAPP）大作业，主要探讨了源代码从高级语言到可执行文件的生命周期，以及执行过程中涉及的关键步骤，如预处理、编译、汇编、链接和进程管理。学生通过分析一个名为"Hello"的示例程序，深入理解了这些概念。 首先，预处理是程序开发的初始阶段，它负责处理源代码中的宏定义、条件编译指令等，将其转化为标准C语言形式。在Ubuntu环境下，这通常通过`cpp`命令完成。预处理结果是.i文件，其中包含了所有预处理指令的扩展。 接着，编译阶段将预处理后的代码转换为汇编语言。在这个过程中，编译器检查语法并生成相应的汇编代码。在Ubuntu中，我们使用`gcc -S`命令进行编译，得到的中间结果是.s文件。编译器还负责优化代码以提高效率。 汇编阶段将汇编代码转换为机器码，这是一个更接近硬件的过程。在Ubuntu中，使用`as`命令将.s文件转换为可重定位的目标文件（.o文件），这是以ELF（Executable and Linkable Format）格式存在的。此阶段还涉及到符号表的生成，用于后续链接阶段的引用解析。 链接阶段将多个目标文件和库函数合并成单一的可执行文件。`gcc -o`命令在这里扮演关键角色，它不仅连接目标文件，还将动态库与之关联，解决符号引用，并为程序分配内存地址。链接器还会进行重定位，确保程序在内存中的正确布局。 在进程管理部分，作业详细讲解了进程的创建、执行以及管理。这里，以fork()系统调用创建新进程，然后用execve()替换子进程的地址空间，使得子进程开始执行新的程序（Hello）。同时，讨论了进程异常和信号处理，这些都是操作系统确保程序正确执行的重要机制。 最后，存储管理部分探讨了程序在内存中的布局，包括逻辑地址、线性地址和物理地址的转换。在Intel处理器中，采用了段式和页式存储管理来实现地址映射，确保程序能够高效、安全地访问内存。 这份大作业全面覆盖了计算机系统的基础原理，从源代码的翻译到程序的执行，再到内存管理和进程控制，为学生提供了深入理解计算机系统运作的宝贵实践。