本章主要介紹程序執行過程中操作系統、CPU都干了什么 # 運行前 程序在運行前，只是在硬盤上待著，此時就是一堆**二進制代碼**而已，沒有任何作用。 程序只有進入了內存才能運行，但是要進入內存，則需要服從**操作系統**的調度。 一個程序在運行的時候可能需要很大的空間，比如3G，但是操作系統不可能為每個程序都分配那么大，因為同時加載入內存的程序可能很多。 所以操作系統想了個辦法，它和CPU一起“欺騙”了程序，它可以把硬盤的部分空間當作內存展示給程序，這就是**虛擬內存技術**，這種欺騙手段能實現的原因在于，程序的局部性原理，也就是程序不會同時運行所有的代碼。 **虛擬內存**是一種內存管理技術，使得應用程序認為它擁有連續的可用的內存。 實際上可能并不是這樣，它通常是被分隔成多個物理內存碎片，還有可能暫時存儲在外部磁盤存儲器上，  這種做法最核心的問題就在于**調度**。我們可以把程序切分成若干塊，也就是**頁面**，然后分頁裝入內存中。這樣，之后暫時用不到的頁面就可以置換到硬盤上呢。   ## 裝載 在程序運行之前，操作系統會進行程序的**裝載**，也就是創建一個**進程結構**，它會有自己的一套虛擬地址、頁表等結構。 但是裝載器不會把代碼裝載到物理內存中，而是用一個**頁表**把代碼在硬盤上的位置記錄下來，只有在真正運行的時候才會加載到內存里面。 最后，裝載器會找到程序的入口地址，執行的時候，從入口地址開始讀第一條指令。 # 運行 下載程序雖然還在硬盤里面，但是操作系統已經建立了一個**進程**，它有一套自己的虛擬地址、頁表等高級數據結構。 操作系統進行進程的調度，當輪到這個進程來的時候，才從裝載器返回的入口點開始執行。 CPU從程序入口處取出指令，但是這是一個虛擬地址，需要轉換為物理地址。那么怎么轉換呢？CPU會去查看**頁表**，可以這個頁表現在還指向的是**硬盤中的地址**，所以CPU會執行**缺頁中斷處理程序** 最后CPU會從硬盤里面把代碼加載入內存，之后CPU當然得把**頁表**修改一下，這樣才能反映數據已經進入內存呢。  隨著程序的執行，越來越多的數據和代碼被加載到物理內存，而且這些加載到內存中的**頁**不是連續的，他會安插在內存的不同位置去。  值得注意的是，在內存中的只是進程的一個實例而已，可以相當于程序的一個**化身**。 CPU會不斷的讀數據、寫數據，時間片到了，就把進程掛起來，也就是說進程其實不是獨占CPU的，只是因為進程切換得非常快，從人類的角度來看，以為程序在同時執行一樣。 最后進程運行結束，內存中的數據會清理，覆蓋。  # 操作系統為什么要這么做 操作系統為什么要那么麻煩的搞出什么內存映射、虛擬內存來，還不是因為資源有限，內存就那么大，程序又那么多，為了讓更多的程序運行起來，有效的利用內存和CPU，只能使用這種方法了。 # 參考 本文由[操作系統是個大騙子？](https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzAxOTc0NzExNg==&mid=2665513894&idx=1&sn=3cf8faef41800f0dd52f84a0ae2d8065&chksm=80d67be5b7a1f2f31833dc71f8c67dc50e64b14bb5a25678155a7b39927b63db7c17510793d0&scene=21#wechat_redirect)改編過來的