# 程序執行原理（科普） ## 目標 * 計算機中的 **三大件** * 程序執行的原理 * 程序的作用 ## 01. 計算機中的三大件 計算機中包含有較多的硬件，但是一個程序要運行，有 **三個** 核心的硬件，分別是： 1. **CPU** * 中央處理器，是一塊超大規模的集成電路 * 負責 **處理數據**／**計算** 2. **內存** * **臨時** 存儲數據（斷電之后，數據會消失） * 速度快 * 空間小（單位價格高） 3. **硬盤** * **永久** 存儲數據 * 速度慢 * 空間大（單位價格低） | CPU | 內存 | 硬盤 | | :---: | :---: | :---: |  | | | ### 思考題 1. 計算機中哪一個硬件設備負責執行程序？ * **CPU** 2. **內存** 的速度快還是 **硬盤** 的速度快？ * **內存** 3. 我們的程序是安裝在內存中的，還是安裝在硬盤中的？ * 硬盤 4. **我買了一個內存條，有 500G 的空間！！！**，這句話對嗎？ * 不對，內存條通常只有 `4G` / `8G` / `16G` / `32G` 5. **計算機關機之后，內存中的數據都會消失**，這句話對嗎？ * 正確 ## 02. 程序執行的原理  1. 程序 **運行之前**，程序是 **保存在硬盤** 中的 2. 當要運行一個程序時 * 操作系統會首先讓 **CPU** 把程序復制到 **內存** 中 * **CPU** 執行 **內存** 中的 **程序代碼** > **程序要執行，首先要被加載到內存** ### 2.1 Python 程序執行原理  1. 操作系統會首先讓 **CPU** 把 **Python 解釋器** 的程序復制到 **內存** 中 2. **Python 解釋器** 根據語法規則，**從上向下** 讓 **CPU** 翻譯 **Python 程序中的代碼** 3. **CPU** 負責執行翻譯完成的代碼 #### Python 的解釋器有多大？ * 執行以下終端命令可以查看 Python 解釋器的大小 ```bash # 1. 確認解釋器所在位置 $ which python # 2. 查看 python 文件大小(只是一個軟鏈接) $ ls -lh /usr/bin/python # 3. 查看具體文件大小 $ ls -lh /usr/bin/python2.7 ``` > 提示：建立 **軟鏈接** 的目的，是為了方便使用者不用記住使用的解釋器是 **哪一個具體版本** ## 03. 程序的作用 > 程序就是 **用來處理數據** 的！ * **新聞軟件** 提供的 **新聞內容、評論……** 是數據 * **電商軟件** 提供的 **商品信息、配送信息……** 是數據 * **運動類軟件** 提供的 **運動數據……** 是數據 * **地圖類軟件** 提供的 **地圖信息、定位信息、車輛信息……** 是數據 * **即時通訊軟件** 提供的 **聊天信息、好友信息……** 是數據 * …… ### 3.1 思考 QQ 程序的啟動過程 1. QQ 在**運行之前**，是保存在 **硬盤** 中的 2. **運行之后**，QQ 程序就會被加載到 **內存** 中了  ### 3.2 思考 QQ 程序的 **登錄** 過程 1. 讀取用戶輸入的 **QQ 號碼** 2. 讀取用戶輸入的 **QQ 密碼** 3. 將 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 發送給騰訊的服務器，等待服務器確認用戶信息 #### 思考 1 > 在 QQ 這個程序將 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 發送給服務器之前，**是否需要先存儲一下 QQ 號碼 和 密碼?** **答案** 肯定需要！—— 否則 QQ 這個程序就不知道把什么內容發送給服務器了！ #### 思考 2 > QQ 這個程序把 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 保存在哪里？ **答案** 保存在 **內存** 中，因為 QQ 程序自己就在內存中 #### 思考 3 > QQ 這個程序是怎么保存用戶的 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 的？ **答案** 1. 在內存中為 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 各自分配一塊空間 * 在 QQ 程序結束之前，這兩塊空間是由 QQ 程序負責管理的，其他任何程序都不允許使用 * 在 QQ 自己使用完成之前，這兩塊空間始終都只負責保存 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 2. 使用一個 **別名** 標記 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 在內存中的位置 > * 在程序內部，為 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 在內存中分配的空間就叫做 **變量** > * **程序就是用來處理數據的，而變量就是用來存儲數據的**