安大大?+ 原創作品轉載請注明出處 + 《Linux操作系統分析》MOOC課程
計算機是如何工作的：
cpu通過總線與內存相連。cpu中有一個非常重要的寄存器IP(Instruction Pointer)，IP指向內存當中的代碼段。cpu不斷的從IP指向的內存地址取來一條指令執行，然后自加1，執行下一條指令。計算機就是如此反復不斷的執行下一條指令而工作的。
實驗：
首先在目錄下新建一個文件?
$ vi main.c
把如下的代碼粘貼進去：
使用?gcc -S -o main.s main.c -m32 命令，將main.c編譯成匯編代碼。-m32是把main.c編譯成一個32位的匯編代碼。
命令執行結束后，該目錄下會生成一個main.s文件，即為得到的匯編代碼。".s"是匯編代碼的擴展名。使用 $ vi main.s 命令打開這個文件：
其中以點開頭的是用于鏈接時的輔助信息，不會在實際中執行，刪除這些以點開頭的內容，留下來純匯編的代碼。
得到的匯編代碼，其中包括三個函數，main,f,g，與c語言代碼分別對應。
ebp指向堆棧的棧底，esp指向堆棧的棧頂。函數調用堆棧是由邏輯上多個堆棧疊加起來的，棧底是相對的棧底。當前函數有它自己的堆棧，和相對的棧底。跳出當前函數之后另一個函數還有自己的堆棧和棧底。
eax用于暫存一些數值。函數的返回值默認使用eax寄存器存儲返回給上一級函數。
執行過程：
為了方便，把地址設為標號，初地址為標號0，壓一次棧為1，兩個標號之間相差4個字節，低標號是高地址，高的標號是低地址。起初ebp和esp都設為0(相對的)。程序是從main函數開始的，所以剛開始eip指向main標號的位置，行號17。
標號的第一條指令就是18 ?pushl %ebp
下一條指令：19 ?movl %esp, %ebp：esp賦給ebp：
20 ?subl $4, %esp：$開頭為立即數，esp向下減4，即向下移動一個標號：
21 ?movl $7, (%esp) ：把立即數7放到%esp指向的位置（標號2的位置）：
22? call f：call f 相當于pushl %eip，然后movl f %eip。當執行call這個動作的時候，實際上eip指向的是call的下一條指令23行。所以push進棧的是23。esp指向3，eip跳轉到f：標號的位置第8行。
9 ?pushl %ebp：此時ebp指向標號1，所以把1壓棧
10? movl %esp, %ebp：
11 ?subl $4, %esp：
12 ?movl 8(%ebp), %eax：ebp變址尋址加8，向上加兩個標號的位置，它的內容是7，eax=7：
13 ?movl %eax, (%esp)：把eax放到esp的位置：
14? call g：相當于pushl %eip，然后movl g %eip。eip指向的是call的下一條指令15行，所以壓入15。eip跳轉到g：標號的位置第1行。
2? pushl %ebp：
3 ?movl %esp, %ebp：
4? movl 8(%ebp), %eax：ebp變址尋址加8，向上加兩個標號的位置，它的內容是7，eax=7
5? addl $4, %eax：把立即數4加到eax，eax=7+4=11，eax=11
6 ?popl %ebp：把esp里的內容放到ebp里，然后esp向上移動4，即1個標號。效果是ebp又指向了原來標號4的位置：
7? ret：ret就是popl %eip，執行之后eip指向了第15行，即call g的下一行：
15 ?leave：leave是先movl %ebp,%esp然后popl %ebp，記得pop之后esp上移一個標號：
16? ret：即popl %eip，esp向上移動一位，同時eip指向了23，程序跳轉到執行第23行，即call f的下一條指令：
23 ?addl $2, %eax：eax=11+2=13，eax存儲了默認的返回值。
24? leave：先movl %ebp,%esp再popl %ebp：
這個時候，棧回到了main函數最初的狀態。
25 ?ret：return到了main函數之前的堆棧了，可能再main函數之前還有一個eip，這些由操作系統管理。
整個過程堆棧先是向下增長，然后向上還原，堆棧增增減減，把程序變成了指令流，從cpu上流了一遍。
總結
計算機的工作就是cpu就是不斷的通過ip從內存當中取出指令，解釋并執行的。C語言中的if else、函數調用、return等，對應著匯編當中的conditional JMP、CALL、RET等。通過這些指令來控制程序的流程，ip指針的跳轉。函數調用時，會把先前的堆棧（包括信息、狀態）保存下來，然后再在其上疊加一個新的堆棧。當被調用的函數執行完后，這個新的堆棧將會彈出，返回到上一層的函數堆棧，還可以得到之前堆棧當中保存的信息、狀態。在這個過程當中，eip、ebp、esp、eax等寄存器不斷的變化，堆棧不斷的增減，整個程序變成指令流，從cpu上流過。這是我對計算機如何工作的理解。
