Hello.c探秘：计算机系统实战与Linux P2P程序人生

本篇大作业《计算机系统大作业程序人生-Hello's P2P》是针对计算机科学与技术学院学生何健锋的2023年春季学期作业，由指导教师吴锐教授指导。该作业以经典的Hello.c程序作为起点，深入探讨了计算机系统从预处理、编译、汇编、链接直至进程管理和存储管理的各个环节。作者旨在通过实践操作，复习和巩固Linux环境下程序开发的基础知识。 1. **Hello.c程序**：作为编程初学者的入门项目，Hello.c展示了如何打印简单的"Hello, World!"消息。这个程序的执行涉及到系统级的多个步骤，包括程序的文本处理、编译成机器代码、链接成可执行文件，以及进程的创建和管理。 2. **预处理**：这一章介绍预处理的概念，它是C语言编译过程的第一步，通过`#include`、`#define`等指令处理源代码。作者演示了在Ubuntu环境下使用预处理器的命令，并解析了Hello.c中的预处理结果。 3. **编译与汇编**：编译阶段将预处理后的代码转换成目标代码，然后进一步通过汇编将高级语言转换为机器语言。章节中详细讲解了在Ubuntu上执行编译和汇编的命令，以及Hello.c的相应输出结果。 4. **链接**：链接是将目标代码、库函数和数据连接在一起形成可执行文件的过程。作者解释了链接的概念，展示了链接命令的使用，以及hello可执行文件的结构和地址空间转换。 5. **进程管理**：涉及了进程的概念和Linux shell（如bash）的作用。通过Hello程序的`fork`和`execve`调用，阐述了进程创建和执行的原理，还讨论了异常处理和信号机制。 6. **存储管理**：深入剖析了Hello程序在内存管理中的角色，包括逻辑地址到线性地址的段式管理和页式管理，以及TLB和页表在虚拟地址到物理地址映射中的作用，以及三级Cache对物理内存访问的影响。 通过对Hello.c程序的全面剖析，学生可以巩固和深化对计算机系统基础架构的理解，包括操作系统、编译原理、内存管理等核心概念。这不仅有助于提高编程技能，也有助于未来在计算机系统相关领域的深入研究。