# 程序执行原理（科普） ## 目标 * 计算机中的 **三大件** * 程序执行的原理 * 程序的作用 ## 01. 计算机中的三大件 计算机中包含有较多的硬件，但是一个程序要运行，有 **三个** 核心的硬件，分别是： 1. **CPU** * 中央处理器，是一块超大规模的集成电路 * 负责 **处理数据**／**计算** 2. **内存** * **临时** 存储数据（断电之后，数据会消失） * 速度快 * 空间小（单位价格高） 3. **硬盘** * **永久** 存储数据 * 速度慢 * 空间大（单位价格低） | CPU | 内存 | 硬盘 | | :---: | :---: | :---: |  | | | ### 思考题 1. 计算机中哪一个硬件设备负责执行程序？ * **CPU** 2. **内存** 的速度快还是 **硬盘** 的速度快？ * **内存** 3. 我们的程序是安装在内存中的，还是安装在硬盘中的？ * 硬盘 4. **我买了一个内存条，有 500G 的空间！！！**，这句话对吗？ * 不对，内存条通常只有 `4G` / `8G` / `16G` / `32G` 5. **计算机关机之后，内存中的数据都会消失**，这句话对吗？ * 正确 ## 02. 程序执行的原理  1. 程序 **运行之前**，程序是 **保存在硬盘** 中的 2. 当要运行一个程序时 * 操作系统会首先让 **CPU** 把程序复制到 **内存** 中 * **CPU** 执行 **内存** 中的 **程序代码** > **程序要执行，首先要被加载到内存** ### 2.1 Python 程序执行原理  1. 操作系统会首先让 **CPU** 把 **Python 解释器** 的程序复制到 **内存** 中 2. **Python 解释器** 根据语法规则，**从上向下** 让 **CPU** 翻译 **Python 程序中的代码** 3. **CPU** 负责执行翻译完成的代码 #### Python 的解释器有多大？ * 执行以下终端命令可以查看 Python 解释器的大小 ```bash # 1. 确认解释器所在位置 $ which python # 2. 查看 python 文件大小(只是一个软链接) $ ls -lh /usr/bin/python # 3. 查看具体文件大小 $ ls -lh /usr/bin/python2.7 ``` > 提示：建立 **软链接** 的目的，是为了方便使用者不用记住使用的解释器是 **哪一个具体版本** ## 03. 程序的作用 > 程序就是 **用来处理数据** 的！ * **新闻软件** 提供的 **新闻内容、评论……** 是数据 * **电商软件** 提供的 **商品信息、配送信息……** 是数据 * **运动类软件** 提供的 **运动数据……** 是数据 * **地图类软件** 提供的 **地图信息、定位信息、车辆信息……** 是数据 * **即时通讯软件** 提供的 **聊天信息、好友信息……** 是数据 * …… ### 3.1 思考 QQ 程序的启动过程 1. QQ 在**运行之前**，是保存在 **硬盘** 中的 2. **运行之后**，QQ 程序就会被加载到 **内存** 中了  ### 3.2 思考 QQ 程序的 **登录** 过程 1. 读取用户输入的 **QQ 号码** 2. 读取用户输入的 **QQ 密码** 3. 将 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 发送给腾讯的服务器，等待服务器确认用户信息 #### 思考 1 > 在 QQ 这个程序将 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 发送给服务器之前，**是否需要先存储一下 QQ 号码 和 密码?** **答案** 肯定需要！—— 否则 QQ 这个程序就不知道把什么内容发送给服务器了！ #### 思考 2 > QQ 这个程序把 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 保存在哪里？ **答案** 保存在 **内存** 中，因为 QQ 程序自己就在内存中 #### 思考 3 > QQ 这个程序是怎么保存用户的 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 的？ **答案** 1. 在内存中为 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 各自分配一块空间 * 在 QQ 程序结束之前，这两块空间是由 QQ 程序负责管理的，其他任何程序都不允许使用 * 在 QQ 自己使用完成之前，这两块空间始终都只负责保存 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 2. 使用一个 **别名** 标记 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 在内存中的位置 > * 在程序内部，为 **QQ 号码** 和 **QQ 密码** 在内存中分配的空间就叫做 **变量** > * **程序就是用来处理数据的，而变量就是用来存储数据的**