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今生相逢便是缘分，何苦去怨恨，何苦去仇视。
上帝把我制造出来，给我了一个很小的脑容量，为数不多的寄存器能临时的记一点东西，但是上帝给我打开了一扇特别的窗户，那就是像阿甘一样，跑的飞快。9 Z, E& A" i/ R$ L" j/ x( P
- U5 G& n- ]1 t2 g: a6 h0 P 到底有多快呢？我这么比喻一下吧，我的工作都是以纳秒为单位的，你们人间的一秒，我可能已经做了1000,000,000（10亿）次动作了。
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: ~/ y$ K( N; Q6 N D9 p 相比而言，内存比我慢100倍，硬盘比我慢1000多万倍，你说我快不快？
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启 动 / A/ \" ?" C8 Z) y8 u ~ V- |
我住在一个机箱里，每天早上一阵电流把我叫醒，还夹杂着嗡嗡的声音，我知道我忠实的护卫电风扇又开始工作了，我特别怕热，又运行的飞快，如果没有电风扇给我降温，我很快就会生病，生病的后果很严重，那就是我的伙伴们像内存了，硬盘了。。全部都要罢工了，没有我这个系统就会陷入的一片死寂。% T- `: S; ^( M0 }& p5 }
+ _# k1 x; S& e" L6 B; Z 我听说有些CPU的福利很好，竟然待在恒温恒湿，一尘不染的托管机房里，让我好生羡慕。
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我的脑容量很小，所以醒来后只想起了我的创造者告诉我的几件事情：" Z; J5 i8 [5 R l
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1.你的工作就是运行指令
( C0 G% l4 h+ I9 n; I! o 2.你不能保存指令，你的指令全在内存里
. G# [/ {* y% V+ Z1 ` 3.你的第一条指令在内存的最顶端处0xFFFFFFF0
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那还有什么可说的，赶紧打电话给内存要指令，电话通过系统总线，还得通过I/O桥电话局需要转接一下，再通过存储总线接通内存。: y6 g& o0 b% n" _
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"哥们，把这个地址处的指令给我说一下吧"6 d6 E/ q5 c: Z" d: [3 H2 r
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"你是谁？"内存竟然把我忘了，当然，他断了电和我一样，失忆了。#j347:
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"我是阿甘啊，我们经常聊天来着，你忘了？"/ A! R, o u! _! z6 l
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内存磨磨唧唧半天才把数据发了过来（比我慢100倍啊），这是一条跳转指令，我立刻回忆起来了，这是我的老朋友BIOS等着我去运行他那一堆指令呢。
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我给BIOS打电话:“老弟，今天干点啥？”& q0 G4 N6 [3 Y) D, ^
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“阿甘，早上好"BIOS从不失忆，把所有人都记得清清楚楚“还不是老一套啊，无非做一下系统的自检，看看内存，硬盘，显卡等这些老伙计们有没有问题，有问题的话用小喇叭提示一下主人”1 u) M o, z. z# w3 s/ f! n
) @$ U9 [; a @" m 这些过程我已经轻车熟路了，很快搞定，像往常一样，没有问题，我还把一个叫做中断向量表的东西给弄好了，我知道一会而要用
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这些东西都搞完了，BIOS果然告诉:"阿甘，int 0x19"
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我赶紧去刚弄好的中断向量表中去查第19号，顺藤摸瓜又找到对应0x19的一大堆指令。
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执行吧，这堆指令把将磁盘的第一扇区（磁盘最开始的512字节）运到内存的0X0000:0X7C00处，然后我就从此处接着执行。
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我想起来了，接下来有一大堆精巧的指令把迷迷糊糊的操作系统从硬盘中唤醒，运输到内存中来。(此处实在是复杂，略去10万字。。。。)
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7 }! O. U& m9 s5 @ 你看这就是为啥他们叫我阿甘，我做事飞快，但非得别人告诉去哪里执行才行，要不然我就只会坐在那里无所适从。
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运 行
6 }+ t0 s0 K9 H* L/ g 操作系统一旦进入内存，立刻就是老大，所有人都得听他指挥。我也发现我的周围出现了一个屋子：进程屋。屋里堆着一大堆东西，什么进程描述信息包裹了，进程控制信息包裹了，我都不太关心，我只关心最最重要的两件东西：4 h5 n/ s1 R0 l' b* Z* W
% @0 h' b- j. _1 y; x" {* I 1.我工作必备的寄存器，就放在我面前的工作台上。3 L0 X; P; ]5 ]' M# i, E
2.程序计数器，我用它记住我要执行的下一条指令地址。
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"阿甘，别来无恙啊",操作系统对我还是挺不错的，先给我打招呼。
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"Linux老大，今天有什么活啊"，我每次都表现的积极主动。5 E' r% B, B2 ~9 {. }. |
+ o' P9 r: u" i- ^0 p" ~0 ~ "来，把这个hello world程序给运行了"。
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Hello world程序还在硬盘上睡着呢，得先把他也装载到内存里，要不然我怎么执行啊。于是我就拿起电话打给硬盘，电话通过系统总线来到IO桥电话局，再转接到IO总线，这才来到硬盘这里。* \; \7 p+ a# L$ g, D3 F/ b
) p0 z% P4 h' @; @( t2 O 我在电话里请他把数据给我运过来，然后我就无所事事的坐在那里等。Linux老大立刻就怒了：阿甘，告诉你多少次了，你小子怎么还在等硬盘给你发数据！#j332:
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是的，我忘了一件事，硬盘比我慢太多了，我执行一条指令大概是1ns，在用来读磁盘的16ms里，我能潜在的执行1600多万条指令啊。
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我感到深深的愧疚，赶紧拿起电话打给硬盘：哥们，按我们之前商量好的，用直接内存访问（DMA）啊，你直接把数据装载到内存吧，不用经过我了，装载完成以后给我发个信号。' W5 i# ]% Q! r" v T/ C
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"这还差不多"！Linux老大心情好了些。
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“阿甘，数据还没来，别闲着，这有一个菲波那切数列数列，来算一下吧”。1 O9 ` A7 p+ J- O" a
" d+ S9 B4 } K "肥波纳妾数列?这名字好古怪，老大，其实你也知道，我脑子小，懒得去理解那是啥意思，你把进程屋切换下，把程序计数器设置好，指向下一条指令，我一条条指令执行就得了“我挺没追求的。
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"真是个阿甘啊！”老大感慨到。
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4 N$ d) p$ L9 Q7 d8 E9 x, o 我所处的进程屋立刻发生了变化（当然，这也是我辅助Linux老大干的），各种包裹的信息都变了，尤其是寄存器和程序计数器。
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于是我就开始计算这个什么纳妾数列，但是这个数列似乎无穷无尽，哪个无脑子的程序员写了个无限循环吧。正在这时，我便收到了一个电话，说是Hello world的数据已经装载到内存了，让我去处理。 U5 r6 C0 O5 J
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我放下手中的活，保存好现场，就去处理那个Hello world,果然数据已经都好了，那就切换过去运行吧。其实老大并不知道，任何人，只要你运行了相当多的数量的指令以后，你都能悟到这些程序的秘密。* {) D2 S, Y* M6 a) w+ Y6 l, }( f
8 u6 s) t8 m1 k% ?- w4 ~ 我CPU阿甘虽然傻傻的，但也架不住执行这数以万万亿的指令给我的熏陶啊。这个秘密就是：程序都是由顺序，分支，循环来组成的。其实分支和循环在我看来都是跳转而已。" ?" r; c, q8 z& s \; o' T8 @
: |( A# K/ r8 l 所以我的工作就是打电话问内存要一条指令，执行这个指令，如果是个跳转指令的话，我就问内存要跳转的目标地址的那一条指令，继续执行，生活就是这么简单。! ^7 K/ _) u& ~, C0 P& n
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奥对了，当然也有复杂的，就是函数调用，我得和内存紧密配合才能完成。这个咱下回再说。
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新 装 备——缓 存 / I7 V1 W2 P, Y
提到内存，这真是我的好哥们，没有他，我几乎什么事儿都干不成，更重要的是他比硬盘快的多，读取一次数据，只需要100纳秒左右。这样我们俩说起话来就轻松多了。
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( Q* F- W0 k/ ^ 每次他都说："阿甘，幸亏有你给我聊天，要不然我肯定被活活的闷死不可，那个硬盘说话是在太慢了"1 _+ a( {$ U5 F, [2 V+ S
2 B" K- v0 y7 e! M "它为啥那么慢？"我每次都问。: l' w7 w) q- A
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"硬盘是个机械是的玩意，一个磁头在一碟高速旋转的磁片上挪来挪去，光定位就慢死了"。' k" U! S2 r' A
+ b* R+ J, p( e9 a2 |* R "那主人为什么要用硬盘？"
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# G+ u9 H6 d% g "人家虽然慢，但是不怕停电，哪像你和我，一停电全部都失去记忆了。"% \4 ]7 i" y! T/ ]' f5 Y/ L/ h
6 l7 \, o; d, t6 ^; C0 O+ Z 确实是，人不能把好事都占全了啊。2 C4 X6 U# K5 ]; q* }. W9 Y& r6 ]4 ]2 b
3 C5 Q- B2 e0 ?, @9 i3 O; I0 e 我的指令中有些完全用我的寄存器就能完成，但是有很多都需要读写内存的数据，再加上所有的指令都在内存中存着，虽然它只比我慢个100倍，但指令多了我还是有点受不了。
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我给内存说："哥们，你能不能再快点！"6 s+ f$ \3 k3 s* _: W
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内存说：拜托，这已经是我的极限了，阿甘，你自己再想想办法吧！我给你说啊，我留意了你最近访问的指令和数据，我发现了个规律“。* L6 Q T0 {3 l. n R& L* f
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"啥规律？"
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"比如说吧，你访问了我一个内存位置以后过不多久还会多次访问，还有，一个内存位置被访问了，附近的位置很快也会访问到"（这其实叫程序的局部性原理）。
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( E$ t7 _/ o) L9 X+ P: H 我还以为是啥规律，其实我早就注意到了。
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! K' Q* r# q; K9 ]: I "这有啥用啊？”
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/ F |. ~9 s* R' x5 O4 v "既然你经常访问同一块区域的东西，你想想如果把这些东西缓存在你那里会怎么样...."0 J: N9 R: n$ M u/ K0 @1 d" Y( ^
: |1 w0 ]2 [+ K 我一想有道理啊！加个缓存试试！
. I2 S+ k3 [- y/ j# e) Y: w W
& B" a" P- `4 O* E1 W) G6 B 从此以后，我每次读写指令和数据，都问缓存要，缓存没有才给内存打电话。
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果然，由于局部性原理的存在，我发现的确是快了不少啊。) R K6 [! T" J" S) ^3 p
3 i v2 P" x* \; k 当然也有缺点，那就是Linux老大在做程序切换的时候，缓存就会失效，因为两个程序之间没什么联系，局部性原理不起作用，所以需要重建缓存。; Z$ y6 |( N: j# O+ z( `
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自 我 提 升——流 水 线 : m0 ^! E1 C U& q! N0 n
缓存让我的工作更有效率，得到了Linux老大的表扬："阿甘，我看你很聪明嘛，都会用缓存了"。
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"我哪有那么聪明，都是内存的点子。老大，不过我学会了一个重要的东西：当你改变不了别人的话，抱怨也没用，还是先改变一下自己吧"。6 d2 Y8 ]( x) \* P2 r, Z* F
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"挺有哲理的吗，希望你明天重启后还能想起来！#379:"
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& e: E; C. B5 n( s4 t5 E8 Q0 X1 L% Z "我最近又发现了一个问题，正苦恼着呢，你看我有四只手，第一只手负责打电话问内存要指令，第二只手翻译指令，第三只手真正执行，第四只手有时候还得把结果写回内存。问题是，我发现经常只有一只手在忙活，其他都在闲着，你看第一只手取指令，其他手只能等着。第二只手翻译指令的时候，其他三只也得等“: f9 P1 |7 `0 Q9 d* n" w8 w
9 j- Z2 {0 Y$ V+ M- Q* |2 U; f% k' l3 R "看来以后我们不能叫你阿甘了，你已经开始思考了！#392:"
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3 _6 N+ A+ @" D: [7 c0 G" n) c0 o “这问题好解决，给你举个例子，你听说过洗车没有？和你差不多，也是先喷水，再打洗洁剂，再擦洗，最后烘干，但人家的工作方式和你不一样，人家是流水线作业，你想想，一辆车在烘干的时候，后边是不是还有三辆车，分别在喷水，打清洁剂和擦洗，每个步骤都不会空闲。”& d) M3 R+ B. u; }' U
4 l# \& l& f: A; ~ "这么简单的道理我怎么都没有想到呢？我也可以搞个流水线啊，这样每只手都利用起来了"
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. v# Y7 }9 A1 @6 B: D1 _6 q 别人都说我们高科技，但其实原理都蕴含在生活之中啊。
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& ]! j2 H* o6 I3 | 有了缓存和流水线的帮助，让我的工作大大的加快了，大家都对我刮目相看。 他们想给我起个新名字：超人，不过我还是更喜欢他们叫我“阿甘”，多亲切。
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( f# i T8 t. i: j+ G1 Q, A) P尾 声
: c" Y1 \5 n( M Q+ R/ W 我一丝不苟，兢兢业业的运行指令，时不时和伙伴们聊天，很快一天就过去了，又到了晚上，我知道关机的时刻到了，赶紧挨个给他们道别。
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很快那些让我兴奋的电流消失了，风扇的嗡嗡声也没有了，我再也无法打出电话，整个世界沉寂了。明天将会是新的一天。) [- U7 L( k+ R/ d- A
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「仗剑天涯」
变色卡
我水土不服就服你
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