# 程式執行原理（科普）
# 程式執行原理（科普）
## 目標
* 計算機中的 **三大件**
* 程式執行的原理
* 程式的作用
## 01. 計算機中的三大件
計算機中包含有較多的硬體，但是一個程式要執行，有 **三個** 核心的硬體，分別是：
1. **CPU**
* 中央處理器，是一塊超大規模的積體電路
* 負責 **處理資料**／**計算**
2. **記憶體**
* **臨時** 儲存資料（斷電之後，資料會消失）
* 速度快
* 空間小（單位價格高）
3. **硬碟**
* **永久** 儲存資料
* 速度慢
* 空間大（單位價格低）
| CPU | 記憶體 | 硬碟 |
| :---: | :---: | :---: |
|  |  |  |
### 思考題
1. 計算機中哪一個硬體裝置負責執行程式？
* **CPU**
2. **記憶體** 的速度快還是 **硬碟** 的速度快？
* **記憶體**
3. 我們的程式是安裝在記憶體中的，還是安裝在硬碟中的？
* 硬碟
4. **我買了一個記憶體條，有 500G 的空間！！！**，這句話對嗎？
* 不對，記憶體條通常只有 `4G` / `8G` / `16G` / `32G`
5. **計算機關機之後，記憶體中的資料都會消失**，這句話對嗎？
* 正確
## 02. 程式執行的原理
1. 程式 **執行之前**，程式是 **儲存在硬碟** 中的
2. 當要執行一個程式時
* 作業系統會首先讓 **CPU** 把程式複製到 **記憶體** 中
* **CPU** 執行 **記憶體** 中的 **程式程式碼**
> **程式要執行，首先要被載入到記憶體**
### 2.1 Python 程式執行原理
1. 作業系統會首先讓 **CPU** 把 **Python 直譯器** 的程式複製到 **記憶體** 中
2. **Python 直譯器** 根據語法規則，**從上向下** 讓 **CPU** 翻譯 **Python 程式中的程式碼**
3. **CPU** 負責執行翻譯完成的程式碼
#### Python 的直譯器有多大？
* 執行以下終端命令可以檢視 Python 直譯器的大小
```bash
# 1. 確認直譯器所在位置
$ which python
# 2. 檢視 python 檔案大小(只是一個軟連結)
$ ls -lh /usr/bin/python
# 3. 檢視具體檔案大小
$ ls -lh /usr/bin/python2.7
```
> 提示：建立 **軟連結** 的目的，是為了方便使用者不用記住使用的直譯器是 **哪一個具體版本**
## 03. 程式的作用
> 程式就是 **用來處理資料** 的！
* **新聞軟體** 提供的 **新聞內容、評論……** 是資料
* **電商軟體** 提供的 **商品資訊、配送資訊……** 是資料
* **運動類軟體** 提供的 **運動資料……** 是資料
* **地圖類軟體** 提供的 **地圖資訊、定位資訊、車輛資訊……** 是資料
* **即時通訊軟體** 提供的 **聊天資訊、好友資訊……** 是資料
* ……
### 3.1 思考 QQ 程式的啟動過程
1. QQ 在**執行之前**，是儲存在 **硬碟** 中的
2. **執行之後**，QQ 程式就會被載入到 **記憶體** 中了
### 3.2 思考 QQ 程式的 **登入** 過程
1. 讀取使用者輸入的 **QQ 號碼**
2. 讀取使用者輸入的 **QQ 密碼**
3. 將 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 傳送給騰訊的伺服器，等待伺服器確認使用者資訊
#### 思考 1
> 在 QQ 這個程式將 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 傳送給伺服器之前，**是否需要先儲存一下 QQ 號碼 和 密碼?**
**答案**
肯定需要！—— 否則 QQ 這個程式就不知道把什麼內容傳送給伺服器了！
#### 思考 2
> QQ 這個程式把 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 儲存在哪裡？
**答案**
儲存在 **記憶體** 中，因為 QQ 程式自己就在記憶體中
#### 思考 3
> QQ 這個程式是怎麼儲存使用者的 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 的？
**答案**
1. 在記憶體中為 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 各自分配一塊空間
* 在 QQ 程式結束之前，這兩塊空間是由 QQ 程式負責管理的，其他任何程式都不允許使用
* 在 QQ 自己使用完成之前，這兩塊空間始終都只負責儲存 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼**
2. 使用一個 **別名** 標記 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 在記憶體中的位置
> * 在程式內部，為 **QQ 號碼** 和 **QQ 密碼** 在記憶體中分配的空間就叫做 **變數**
> * **程式就是用來處理資料的，而變數就是用來儲存資料的**