1。为了聊天，我们的程序静静地躺在硬盘的某个角落，等待主人使用，被操作系统加载，然后进入内存工作，准确的说：被CPU执行阿甘正传。进入记忆是我们的使命。如果我们只是停留在硬盘上，那么我们只是一堆二进制代码，除了占用硬盘的空间外，没有任何作用。但是楼主好像特别喜欢浏览器、QQ、Word、播放器几个程序，80%以上的时间都花在了上面。像我这样的小工具计算器默默无闻，无人问津。除了趴在硬盘上睡觉，就是在同目录下和helloworld聊天。helloworld也很伤心。自主人创建以来，只运行过一次，屏幕上输出了一个helloworld。从那以后，就没有人关注它了。但我更难过，我连跑一次的机会都没有。曾经好奇的问过helloworld，在内存中执行是什么感觉。辞职。我没理他，去同目录下找gameman。他多次进入内存运行，见多识广。不料，他怒道：“我告诉你，要想进入内存执行，必须通过操作系统加载，但操作系统是个大骗子！”“为什么？”“首先，他和CPU阿甘一起合作，制造了一种错觉，每个程序都可以使用3G的巨大空间，但实际上它只是虚拟的！ 我们使用的内存实际上小得可怜！”注意：这是32位的Linux系统）》第二，他不是一次性把你的程序加载到物理内存中，而是把你拆成一块一块的。用他的术语来说，叫做页面（page），然后Pages根据需要加载到内存中。请注意，它不是连续加载的。有时先加载，有时先加载。最后，你不知道你身体的各个部分在记忆中的位置。真是太痛苦了。“第三，你以为你在运行时独占了CPU，别做梦了，操作系统分配时间片，让我们这些程序，不，准确的说，进程是轮流执行的，再加上一点进程调度算法时不时地把你踢出CPU。由于每个进程的切换都非常快，给人一种错觉，好像每个程序都在同时执行。 你觉得他是个大骗子吗？”游戏哥义愤填膺地说，我是半信半疑的，还是乖乖躺着等跑起来的那一天吧。2.加载的大日子终于来了。高手在命令行窗口输入我打开计算器后，立马被loader吵醒了正在睡觉的我。他说他是操作系统派来帮我在内存中执行的。我满心欢喜，等着loader把我加载到内存中，可是等了半天什么也没有，我忍不住问他：老兄，你不是让我进入内存运行的吗？加载器说：“急什么，看看你的新世界，我不知道我在为你创建虚拟地址空间？“果然！我要为我创造一个虚拟空间，好吧，既然来了，我就安顿下来。”你忙着把我的代码和数据复制到这个虚拟地址空间吗？？我故意问的。“我真是无知。这是一个虚拟地址空间，而不是实际内存。你怎么能放代码和数据？” 这装载机脾气不好。将代码加载到物理内存中，然后直接建立虚拟内存和物理内存之间的映射。于是我耐心等待。但是这个loader并没有这样做。其实他除了看了我的一些头信息外，根本就没有看我的头信息。把数据拷贝到物理内存，他要做什么？我问：“如果你不把我的代码加载到物理内存中，我怎么运行呢？”他说：“你别着急，我已经用一个数据结构（Pagetable）把你的代码/数据记录在硬盘上了，等真正运行的时候再加载。”说着，他给了我一个picture:"你看过页表吗？绿色的表示已经加载到内存中，黄色的表示还在磁盘上，初始状态全是黄色的，和你一样。"(注意：为简化起见，此图不体现segment和page的结合）这个暴躁的loader干完活，从我的代码中找到了程序的入口地址（假设为0x080480c0），他说当进程执行完毕，从这里开始读取第一条指令。3.运行我才发现，虽然我还躺在硬盘上，但是操作系统的老大已经为我创建了一个进程。这个进程有自己的“高级”数据结构，例如虚拟地址和页表，可以随时运行。果然，此后不久，操作系统安排进程运行，从加载器返回的程序入口点0x080480c0开始。老大点名CPU阿甘从0x080480c0取指令执行，但是这是虚拟地址，必须转换成物理地址。于是阿甘查了页表，想把它变成物理内存的地址，可是页表指向的是硬盘中的地址，阿甘马上报告：“老大，这是个新人，而且它的代码还在硬盘上。”加油！”“好的，马上启动pagefaulthandler！”看来老大已经习惯了，pagefault处理程序开始执行，根据页表中的地址在硬盘中找到了我，我配合让他把代码拿走，我人生第一次，我的代码终于读进了内存，当然阿甘要修改页表，反映数据已经进内存了memory:现在可以读取虚拟地址0x080480c0处的内容了是的，通过页表的翻译，定位到物理内存的地址，取出指令，终于可以执行了！随着执行指令，越来越多的数据和代码被加载到物理内存中，就像游戏哥说的那样，我被拆解插入到物理内存的不同位置。但是游戏哥说的不对，其实不是我，是只是我的化身。这家公司arnation是一个运行的进程，CPU阿甘不停地读写数据。当时间片到了，暂停进程，稍后再运行。最后，当进程结束时，内存中的数据会被清除覆盖，但我还是我，毫无损伤地躺在硬盘上。跑了这回才明白，操作系统确实是个大骗子，但是也不容易，资源有限，内存那么大，只有一个CPU阿甘正传，程序那么多。运行更多的程序并更有效地使用内存和CPU只能做一些小伎俩。【本文为专栏作家“刘欣”原创稿件，转载请通过作者微信获取授权公众号coderising】点此查看该作者更多好文
