編譯器與作業系統的角色（the role of the compiler and operating system）

硬體只懂一件事：機器碼，也就是符合 ISA 的原始位元。人這一邊，卻想寫出可讀的程式，並一次跑很多支，而不必對晶片事必躬親。有兩塊軟體架起這道鴻溝，坐落在人類意圖與裸矽之間：編譯器，把我們寫的程式翻成機器碼；以及作業系統，管理硬體並讓眾多程式分享它。

編譯器是個翻譯者：它把以 C 或 Python 等高階語言寫成的程式，轉成目標 ISA 所定義的組合語言與機器指令，選用哪些指令，並設法讓結果又快又小。它是從人類可讀的程式碼通往硬體／軟體介面的橋樑。作業系統是管理者兼裁判：它把程式載入記憶體並啟動它們，決定每一刻由哪支程式佔用處理器，透過虛擬記憶體分配記憶體，掌控輸入輸出裝置，並隔離各程式，使一次當機或一個惡意行為者無法破壞其他程式——這些服務，程式透過系統呼叫取用。

這兩者合起來，就是直接坐落在硬體之上的軟體層，也是為什麼一般程式設計師很少需要想暫存器、中斷或分頁表。它們也形塑硬體本身：鐵律裡的指令數，大半是編譯器的傑作，而作業系統依賴特權層級與記憶體管理單元等硬體特性。結構與系統軟體是協同設計的——各自都知道對方存在而被打造，這正是為什麼研究這台機器，意味著要同時認識兩者。