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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。+ W \0 }3 V$ O6 n2 r! u
5 z! @9 H. [$ Q: f 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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+ o: ]$ f# j1 r5 r: F1 N# ~, T0 q 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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( x1 F; n- e9 e1 ]: c$ H启 动
6 L. }3 b. T: Z# _6 o0 ], t0 _* i5 h 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。* F1 S+ R9 m1 F% F" u' |* G* M
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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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# u* f8 u4 [5 Q5 n 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：
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1.你的工作就是运行指令
* @; w+ g& U. \7 X4 |. W 2.你不能保存指令，你的指令全在内存里
& h8 M" r; F* d* m3 Z1 a; Q7 k, h1 { 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。
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"哥们，把这个地址处的指令给我说一下吧"' K" S' d/ `2 `6 ]0 i
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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？"0 @+ P; d8 |) w; E2 @" Y8 w B
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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。6 k* Q9 u4 Z" K' C1 j
( u' R: o/ M0 Y' W) x 我给BIOS打电话:“老弟，今天干点啥？”. g7 A# W+ b( H+ L
# W) J" V' {( S" W1 W; M. o “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”- m* \4 P' A" W9 k
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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# K8 E) h; w) B. Q6 n2 t
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这些东西都搞完了，BIOS果然告诉:"阿甘，int 0x19"% j2 C) [7 p7 C9 N$ b8 p, w
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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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+ d) B- }: O2 j. e* v/ e ~: I 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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) p4 h- t$ z# A( N( r 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。$ c# @* e# Q) j& ~- b- R7 o# D- t
5 }# q- Q3 r9 F" k3 M1 d3 S2 |运 行
) [! n7 L: u* v/ U! n* R0 ? 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：
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1.我工作必备的寄存器，就放在我面前的工作台上。
" G/ \ s: x1 W7 a6 [7 n 2.程序计数器，我用它记住我要执行的下一条指令地址。. n x& o' u( r3 Q, P
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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。) q( h( r* y% f1 m
7 `- e, n2 E: U! b$ m k "Linux老大，今天有什么活啊"，我每次都表现的积极主动。: f( C) z3 k) A1 |& \
+ U) n2 L0 L* k" a" M' p' C "来，把这个hello world程序给运行了"。6 S! ]7 o3 |$ S' |
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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。
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9 V% O" h7 @& H1 Y 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:- v& T" x# @5 ^% S" U8 p% _% ~* S
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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。
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( B; _$ [- j" F+ v6 P& z/ I "这还差不多"！Linux老大心情好了些。7 o, H5 M6 ~) @: r
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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”。& F% X, m- f1 r y6 i& j6 y$ j
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"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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2 u6 ~# i' {+ {) d, V. F8 t4 l: i "真是个阿甘啊！”老大感慨到。7 d! n! {" y% v; O; l, o1 A
( c2 z! C: M) Z r. G+ \ 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。8 x/ R5 p. [- {' m8 ?
, d! c% o' f1 R! _6 t: ] 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。
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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。* I$ y6 d$ ?4 t5 H
6 K$ P) [; E# s+ y) c7 I 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。4 m8 p" @# f2 v; J( c; C
, w/ H @+ A: d: [/ c4 {0 U: ?- @ 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。+ J- z$ H' ~; }5 N) o
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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
& g% Y8 e4 {) e9 ~+ ~ 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。& }4 |9 j& C. f
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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"' \. D8 q6 u- F
0 O) r3 S$ r7 g- O& f "它为啥那么慢？"我每次都问。7 `) r5 W: z9 Z
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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"。
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$ a% Y; j! { z "那主人为什么要用硬盘？"% s/ D0 C0 p/ m( U$ [" [* u" @
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"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。"
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确实是，人不能把好事都占全了啊。
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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。' _& `; A0 B$ p8 x
+ M; z! ]! B$ |: o# V 我给内存说："哥们，你能不能再快点！"
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7 B8 E, k1 n: i' q& \3 [* `; _) Z5 [ 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“。
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"啥规律？"
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- V( G% ~- y% f "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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0 `: ?; F& ~" N+ A7 v+ e- G 我还以为是啥规律，其实我早就注意到了。% ]$ F$ a1 ]1 q" `6 y* R' B9 N
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"这有啥用啊？”" d3 w( d, R& X2 q! i
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"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...."
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我一想有道理啊！加个缓存试试！ g, C, o2 x; R
3 J* r& ^- q1 D2 a3 P/ ^! e 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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) l% f# a2 l$ o" A 果然，由于局部性原理的存在，我发现的确是快了不少啊。
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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。" I [: H6 c: y6 u; D8 G
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自 我 提 升——流 水 线 ' I( F$ c5 t) S# k& Z0 @
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"。& x6 E+ m+ L0 F4 ? d9 X6 d: f( y+ G
" o4 I7 s" k$ X6 w! [6 Q "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"。) Y# R9 O+ B; D9 s3 E: u4 _
* A, _/ J* q, H* _3 v& ^) u% j/ u "挺有哲理的吗，希望你明天重启后还能想起来！#379:"
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"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“
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/ Z" V' [& f/ x7 c "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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8 A' ~& P4 P [: J) T. [% L" a “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。”, t- t6 t- y+ N5 S# j) Y( f
+ F1 ~+ z' |5 s. l. A) ^$ B/ x "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"1 v( ^/ M2 w7 ?3 x% |
# U% _6 N# N' k 别人都说我们高科技，但其实原理都蕴含在生活之中啊。
# j! @! Q: P# Y$ d9 G, N- \3 }4 Q
+ P K+ |4 k( u8 Z9 m: @$ k 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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`1 a' s9 g% }9 s1 G尾 声 . n" A7 G3 r4 J7 Q! o/ N
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。: ?9 N& n' V( b2 I2 E; I3 ^2 r
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「仗剑天涯」
变色卡
我水土不服就服你
古黑论