首先明白，计算机系统是由硬件和软件组成的。

在正式开始之前，先来看看经典的 hello world 程序。

#include <stdio.h>

int main() {
    printf("Hello, World!\n");
    return 0;
}

尽管它非常简单，可它的运行需要系统的每个组成部分协调工作。我们通过跟踪 hello world 程序来开始对计算机系统的学习。

信息就是位 + 上下文

首先创建 hello.c 源文件，并保存。源文件实际上是由 0 和 1 组成的位（又称比特）序列，8 个位组成一个字节。一个字节表示源文件中的某个字符，如字符 a 是由二进制位序列 01100001 组成的，转成十进制为 97 。

这里涉及到一个常用的编码标准：ASCII 。实际上是用一个唯一的数字来表示每个字符，如使用 97 表示 a 。

以下是 hello.c 程序的 ASCII 表示。

包括一些看不见的字符，如空格符（）（上图中使用 SP 标识）的数值为 32 ，换行符（\n）的数值为 10 。

hello.c 的表示方法说明了一个基本思想：我们可以使用一串位序列来表示系统中的所有信息，区别他们的方式就是在不同的情况下（上下文）使用不同的解释方法。

比如，当我们需要一个数字的时候，计算机把一串位序列解释为数字；当我们需要执行指令的时候，计算机就把一串位序列解释为一条指令。

程序被其他程序翻译成不同的格式

hello.c 源文件能够被我们读懂，但可惜的是计算机无法读懂它。为了运行它，必须把它转为一条条机器指令，然后把这些机器指令打包成一个 可执行文件。

在 Linux 中，可以使用 gcc 命令将源文件转为可执行文件：

$ gcc -o hello hello.c

这样在当前目录下，除了源文件 hello.c，还会生成一个新的可执行文件：hello 。

运行它：

$ ./hello
Hello, World!

成功！

从源文件 hello.c 到可执行文件 hello ，编译器做了大量的工作。一共分为四个阶段，分别由四个程序来处理：预处理器、编译器、汇编器和链接器。

预处理阶段。预处理器将以 # 开头的语句替换掉。如 hello.c 中的 #include <stdio.h> 会被替换成 stdio.h 文件中的内容。这样就得到一个新的文件 hello.i 。
编译阶段。编译器将 hello.i 翻译成 hello.s 。hello.s 是汇编语言程序，如下所示：

main:
  subq  $8, %rsp
  movl  $.LC0, %edi
  call  puts
  movl  $0, %eax
  addq  $8, %rsp
  ret

汇编阶段。汇编器将 hello.s 翻译成机器语言指令，并打包成 hello.o（二进制文件）。
链接阶段。hello.c 中包含一个 printf 函数，这个函数是 C 标准库中的函数，它早就被预先编译为 printf.o 文件中了。链接器将 hello.o 和 printf.o 进行合并，得到一个可执行文件 hello 。

整个编译过程完成。

🚧 施工中。。。