您的位置:新葡亰496net > 奥门新萄京娱乐场 > 新葡亰496net:marComputer根基,Computer幼功之Comput

新葡亰496net:marComputer根基,Computer幼功之Comput

发布时间:2019-11-09 07:48编辑:奥门新萄京娱乐场浏览(129)

    一、计算机基础

      首先Python是一门编程语言

      语言:

        那什么是语言?语言就是一种事物与另一种事物沟通的介质。

        所以说编程语言是程序员跟计算机沟通的介质,那么为什么要跟计算机沟通呢?没计算机行不行?

        因为计算机帮人做了好多事情,说白了计算机是一台机器,这台机器用来解放人力,替代任务干活的。

      什么是编程:

        准确来说就是程序员用计算机所能理解的表达方式(编程语言)把自己的思维逻辑写下来(具体怎么写?根据你这门语言的语言风格关键字组织起来)编程的结果就是一堆文件。  

      为什么要编程:

        让计算机按照人的逻辑执行程序,取代人力(把人解放出来)

      学编程语言的目的:

        就是控制你眼前的计算机,帮你去工作,帮你去干活,(那你就要去了解计算机的功能)

    15 Mar 18 计算机基础,mar计算机基础

    计算机基础

     

    1. ** Python是一种(编程)语言

    关键字(python) -- 单词 (English)

    语法 (python) -- 语法 (English)

    --------------大量练习------------

    程序 (python) -- 作文 (English)

     

    编程语言: 程序员与计算机沟通的介质

    编程: 程序员用计算机所能理解的表达方式(编程语言)把自己的思维逻辑写下来, 编程的结果就是一堆文件

    编程的目的: 让计算机按照人的逻辑执行程序,取代人力

     

    1. ** 计算机系统组成

    应用软件/应用程序

    操作系统(软件)——控制硬件,服务软件

    计算机硬件 (CPU,内存,硬盘)

     

    1. ** 计算机硬件的五大组成:

    控制器 —— 指挥 —— CPU (处理器)

    运算器 ——逻辑运算/数字运算 —— CPU(处理器)

    存储器 (I/O设备): 内存(主存,RAM,  断电无数据), 外部存储 (移动,硬盘)

    输入设备 (input)

    输出设备 (output)

     

    输入设备 –》 内存 –》 CPU -》 输出设备吗:CPU控制

    装软件: 将应用程序软件放在硬盘上

     

    **硬件的三个重要组成: CPU,内存,硬盘

     

    1. ** 微处理器 (CPU):控制器 运算器

    CPU功能:控制,运算

    CPU的工作方式: 取指 –》 分析 –》 执行

     

    硬盘 (操作系统) -》内存 –》 CPU

    CPU从内存取数据

    变快方式: 将机械硬盘换成固态硬盘

     

    1. CPU的指令集:CPU中封装一些具有基本功能的指令集

    精简指令集 (指令短,功能少,执行快)

    复杂指令集 (指令长,功能多,执行慢)——一般用于个人电脑,例如 x86

     

    ** 所用的软件最终都要转换成CPU的指令集去执行

    ** x86-64:该计算机CPU的指令集为x86

                      CPU从内存中一次取得数据量为64个比特位(bit)

     

    1. ** 二进制:逢二进一

    二进制 -》十进制:1111=1*2^ 3 1*2^2 1*2^1 1*2^0=2^4-1=15

    十进制 –》二进制:除二取余

    计算机中运行的是二进制

    一个二进制位称为一个bit(比特): 111 为 三个比特位

     

    8 bit = 1 bytes (字节)

    1024 bytes = 1 kb

    1024kb = 1 mb (兆)

    1024 mb = 1gb

    1024 gb = 1tb

    1024 tb = 1 pb

     

    厂商: 1 gb = 1000 * 10000 * 1000 * 8 bit

     

    1. ** CPU具有向下兼容性 (64位的CPU可以兼容32位的软件)

    新葡亰496net:marComputer根基,Computer幼功之Computer硬件系统。以上情形下, 前32位置为0,后32位取自软件

     

    8. 寄存器:之中CPU中的存储器,将下一次仍需用的指令放入寄存器中,提高运行速度

     

    在CPU性能固定的情形下,加快读取速度-》减小CPU空闲时间 –》提高效率

    速度比较:CPU》寄存器》内存》硬盘

    摩尔定律:硬件每18个月更新一次

     

    1. 存储器

    寄存器(可降低CPU的等待时间):易失性,速度快1ms,容量小《1kb

    高速缓存(可降低CPU的等待时间):易失性,2ms,4mb,经常使用的数据放入高速缓存

    内存(RAM):易失性; ROM(read only):只读内存,速度快,无写功能

    闪存(flash):能永存,可读写,速度大于磁盘小于内存,价格高于磁盘

    硬盘

    磁带:主要用于备份,易携带,便宜

    CMOS: 存系统时间以及启动盘BIOS(basic input output system)的信息, 时钟芯片保证断电时其正常运转

     

    1. BIOS: basic input output system

    开机: BIOS –》 找到操作系统盘位置 –》启动 windows etc.

    装系统: BIOS –》配置-》 重启-》CMOS指定位置-》装操作系统 –》重启 –》CMOS指定硬盘 –》调取操作系统

    新葡亰496net:marComputer根基,Computer幼功之Computer硬件系统。若BIOS被加密: 扣电池可破解密码装置

     

    1. ** 操作系统的启动流程

    加电

    BIOS –》检测硬件-》CMOS

    找到启动盘-》读取第一个扇区(MBR),512B( 前446为引导信息, 中64为分区信息, 后2为结束标志位)

    加载 bootloader

    读取操作系统内核到内存(接管BIOS的任务,控制计算机)

     

    驱动:硬件厂商提供的控制硬件的文件,可帮助操作系统更好的控制硬件

     

    1. ** 磁盘(机械硬盘):两张盘,四个盘面存储

    磁道: 一圈二进制

    扇区: 物理层面最小存储单位,一个扇区=512字节

    操作系统操作硬盘:一个硬盘块(block块)= 8扇区 = 4 kb

    柱面: 上下磁道所夹的圆柱体的圆柱面

    磁盘分区: 两个柱面中所夹的磁道和

     

    磁盘震动易坏,多震动(坦克)上不能使用机械硬盘,可考虑固态硬盘

     

    1. ** 平均寻道时间: 寻找到所在信息磁道的平均时间, 5ms

     

    1. ** 平均延迟时间: 找到磁道上数据所在位置的平均时间, 取决于转速, 7200r/min 的转速, 平均延迟时间为 4ms

    旋转一周的时间: 60/7200 = 8 ms, 8ms/2 = 4ms

     

    15. 机械硬盘, 每进行一次I/O操作需要经历以上的9ms 时间, 故而慢

    每次I/O操作最多读 512个扇区,4 kb

     

    应用程序若能减少I/O操作,就可能更多的占用CPU

     

    1. ** MIPS: million instructions per seconds

    普通CPU 500 MIPS左右

    CPU 9ms 能读4百万左右条指令,故 9ms对于CPU来说是蛮长一段时间

     

    1. 总线

    PCI桥: 北桥, 连快速的

    ISA 桥: 南桥, 连慢速的

     

    Mar 18 计算机基础,mar计算机基础 计算机基础 1. ** Python是一种(编程)语言 关键字(python) -- 单词 (English) 语法 (python) -- 语法 (...

      

    Day 1 计算机基础,day计算机基础

    计算机系统分为:计算机硬件,操作系统,软件

    二 、完整的计算机系统:

        1、应用程序       

        2、操作系统  (服务应用程序,往下控制计算机硬件)    

        3、计算机硬件  

    一.计算机硬件系统概述

    所谓计算机硬件系统,就是指构成计算机看得见的,摸得着的实际物理设备。

    常见的计算机硬件组成主要由下图各部件组成:

    新葡亰496net 1

    现代计算机的结构更复杂,包括多重总线。

    简单打个比方,方便大家理解计算机各部件的主要功能:

    cpu是人的大脑,负责运算;

    内存是人的记忆,负责临时存储;

    硬盘是人的笔记本,负责永久存储;

    输入设备是耳朵或眼睛,负责接收外部的信息传给cpu;

    输出设备是你的表情,负责经过处理后输出的结果;

    以上所有的设备都通过总线连接,总线相当于人的神经。

     

    计算机基础

    一 编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系:

      1.编程语言的作用:用来定义计算机程序的形式语言,用来向计算机发出指令。

      2.关系:硬件是基础,操作系统是用来管理硬件资源的。

     

    二 应用程序&操作系统&硬件

      1.硬件系统 :运算器 控制器 存储器 输入设备 输出设备

    新葡亰496net 2

        运算器:是负责算数运算与逻辑运算。

        控制器:是负责发送和接收指令。与控制器共同组成了中央处理器(CPU)。

        存储器:是用来存储正在进行程序,将要进行程序的数据及刚处理完的数据。

        输入设备:是用来进行输入的设备。如键盘,扫描仪等。

        输出设备:是用来进行输出的设备。如显示器,音箱等。

        主板:安装了组成计算机的主要电路系统,一般有BIOS芯片,I/O控制芯片,键和面板开关接口,指示灯插接件,扩充插槽,主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

        总线:以上所有的设备都通过总线连接,总线相当于人的神经。

     2.操作系统:操作系统是控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程,以及方便用户操作的程序集合。它的职责常包括对硬件的直接监管、对各种计算资源(如内存、处理器时间等)的管理、以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等等。简单的说;操作系统是用户和计算机的接口,同时也是计算机硬件和其他软件的接口。

     3.应用程序:指为完成某项或多项特定工作的计算机程序,它运行在用户模式,可以和用户进行交互,具有可视的用户界面。

     4.关系:硬件是基础,操作系统对硬件进行控制操作,并连接硬件和软件。软件通过操作系统对硬件进行操作。

     

    三 CPU&内存&磁盘

     1.中央处理器CPU:Central Processing Unit,主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。物理结构:运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。CPU同一时刻只能做一件事情。

         CPU负责运算:输入—>内存—>硬盘—>内存—>cpu—>输出;指令—>解码—>执行

     2.内存:临时储存,速度快,接电运行,断电清空。(硬盘:永久储存,容量大,运行慢。)

     3.磁盘:硬盘是基于磁工作的,是永久存放数据的存储器.

     

    四 CPU与寄存器,内核态与用户态及如何切换

      1.寄存器分类:

        通用寄存器:存储关键数据和临时变量。

        专门寄存器:程序计数器,保存将要取出的下一条指令的内存地址,指令取出后,程序计算器就被更新以便执行后期的指令。

        堆栈指针寄存器:先进去的后出来

        程序状态寄存器PSW:这个寄存器包含了条码位(由比较指令设置)、CPU优先级、模式(用户态或内核态),以及各种其他控制位用户态;内核态——系统调用,相互切换

     当CPU,内存和硬盘运行速度存在速度差时,会利用寄存器加快运行。

     2.用户态:用户程序在用户态下运行,仅仅只能执行cpu整个指令集的一个子集,该子集中不包含操作硬件功能的部分,因此,一般情况下,在用户态中有关I/O和内存保护(操作系统占用的内存是受保护的,不能被别的程序占用),当然,在用户态下,将PSW中的模式设置成内核态也是禁止的。简而言之:只有有限的内存访问权限。

       内核态:当cpu在内核态运行时,cpu可以执行指令集中所有的指令,很明显,所有的指令中包含了使用硬件的所有功能,(操作系统在内核态下运行,从而可以访问整个硬件)。简而言之:操作系统能获取所有CPU的指令,可以操作底层硬件。

     3.在用户状态下运行时必须操作底层硬件时,就需要系统调用(system call),系统调用进入内核并调用操作系统,TRAP指令把用户态切换成内核态,并启用操作系统从而获得服务。

     

    五 存储器系列:L1缓存&L2缓存&内存(RAM)&EEPROM和闪存&CMOS&BIOS电池

        速度:磁带<硬盘<内存<高速缓存<寄存器

        容量:磁带>硬盘>内存>高速缓存>寄存器

      1.L1缓存:寄存器,用与cpu相同材质制造,与cpu一样快,因而cpu访问它无时延,典型容量是:在32位cpu中为32*32,在64位cpu中为64*64,在两种情况下容量均<1KB。

      2. L2缓存:高速缓存器是存在于主存与CPU之间的一级存储器, 由静态存储芯片(SRAM)组成,容量比较小但速度比主存高得多, 接近于CPU的速度。

      3. 随机储存器RAM:可读可写。

      4.只读存储器ROM:在制造ROM时,信息(数据或程序)就被存入并永久保存,只能读出,不能写入。一般用于存放BIOS-basic input/output system。

      5. EEPROM/flash memory :可擦可写 速度介于RAM和磁盘中间。

      6.CMOS :耗电小,一般用于保存当前时间和日期。

      7.BIOS电池板:电池用于记录计算机系统的时间,也就是维持系统时钟的准确性,电量不够时,时间会回到出厂日期,还有记录启动时要用的硬件信息,也就是维持CMOS的BIOS信息。

     

    六 磁盘结构&平均寻道时间&平均延迟时间&虚拟内存&MMU

      1.磁盘结构:磁盘大致由机械手臂、盘面、磁头、马达构成,2个盘大致有4个机械手臂,每面一个

     

    新葡亰496net 3新葡亰496net 4

       磁道:每个磁头可以读取一段换新区域;

       扇区:扇区是磁盘级别的最小读写单位,操作系统级别的最小读写单位是 1block=512bytes(绿色部分)

       柱面:把一个戈丁手臂位置上所以的磁道合起来,组成一个柱面。(蓝色部分,图中有7个磁道,所以有7个柱面,)

       存储容量 = 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数    所以此磁盘的容量为67*12*512字节。*

     2.平均寻道时间:操作系统往硬盘上写数据时,磁盘转动时,机械手臂找到了磁道数据所在的那个圆圈所花的时间,但是还不知道数据具体这个圆圈的具体位置

    ** 3.平均延迟时间:是机械手臂找到正确的磁道之后还需要找到数据所在的扇区区间部分,这段时间称之为平均延迟时间
     4.虚拟内存与:匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时,电脑就会自动调用硬盘来充当内存,以缓解内存的紧张。在linux中表现为swap分区


     5.MMU:Memory Management Unit,内存管理单元,它是(CPU)中用来管理虚拟储存器、物理存储器的控制线路,同时也负责虚拟地址映射为物理地址,以及提供硬件机制的内存访问授权,多用户多进程操作系统。

     

    七 磁带

      存储容量大,速度低于硬盘,移动大于硬盘,常用于数据备份

     

    八 I/O设备:设备控制器和设备本身

       设备驱动与控制器

     1.设备驱动:逻辑设备名转换成设备的物理地址,启动指定的I/O设备,完成程序规定的I/O操作,并对由设备发来的中断请求进行及时响应,根据中断类型进行相应的处理。

     2.控制器:控制I/O设备的

     

    九:

      北桥即PCI桥:连接高速设备

      南桥即ISA桥:连接慢速设备

    新葡亰496net 5

     

     

    十 操作系统的启动流程

    加电——BOIS运行,检测硬件(cpu,内存,硬盘)——BIOS读取CMOS存储器中的参数,选择启动设备——从启动设备行读取第一个扇区的内容(MBR)——根据分区信息读入bootloader启动装载模块,启动操作系统——操作系统询问BIOS,获得配置信息——初始化相关表格,加载进程,并在终端启动登录或GUI。

     

    十一应用程序的启动流程

    点击应用程序(软件)→软件将数据写入内存→CPU从内存中读取数据并执行然后返回内存→启动软件

     

     

     

    三、计算机硬件:(计算机是人的奴隶)

        1、五大组成

          控制器:计算机整体的指挥系统,指挥各组件的运转

          运算器:做逻辑运算和数学运算  

          存储器I/o(可以输出也可以输入):内存(临时存放) 外存(一直存在)

          输入设备input:键盘、鼠标

          输出设备output:显示器、打印机

     

        2、CPU

          控制器 运算器=CPU(微处理芯片)

          功能:控制 运算

            工作方式:取到指令--->进行分析--->执行

          软件本质目的:去让计算机照着这个流程去工作

          软件(人按照某种编程语言把自己的思维模式写下就是软件)的执行都是由CPU执行,强调所有的软件最终都要转换成CPU的指令集去执行,如果软件跟CPU的指令集不匹配的话,软件是无法执行的。

          

          十进制:逢十进一  二进制:逢二进一

          一个二进制位称为一个bit :  111  三个bit   (64位就是运行速度64bit)

          CPU具有向下兼容性:

          重点:

            CPU的功能:控制 运算

            CPU从内存取数据(指令)

            X86-64代表:64位就是运行速度64bit

        3、存储器

          二进制 

          8bit=1Bytes(字节)
          1024Bytes=1KB
          1024KB=1MB
          1024MB=1GB
          1024GB=1TB
          1024TB=1PB

          1GB=1000*1000*1000*8  市场上存储设备的运算方式

        4、操作系统

          启动流程
            加电
            BIOS->检测硬件->CMOS
            找到启动盘-》读取第一个扇区512B(了解:446引导信息 64分区信息 2结束标志位)
            加载bootloader
            读取操作系统内核(接管BIOS的任务,控制计算)

        5、编程语言分类

          机器语言    (底层语言,执行效率高,开发效率低)

          汇编语言

          高级语言

            1、编译

            2、解释(从上至下)  优势:开发效率高,跨平台性强,不足执行效率低

        6、运行Python的两种方式:

          1、交互式:用来调试代码

          2、Python文件的路径:

            1、启动Python解释器

            2、将文件内的代码读入内存

            3、解释执行(检测Python语法)

         7、IO存储

        外存:磁盘

          平均寻道时间5ms

          平均延迟时间60s/7200转*8/2=4ms

          分区是按照柱面形式分区的,最小的单位是一个扇区即512bit

          优点:                            缺点:

            储存数据量大           传输速度慢(非常依赖物理方式,速

            永久储存             度和转速有关,这里说)

                             速度慢是指需要经过寻道这个过程)

          内存:内存条

             临时储存,断电数据就会清空,磁盘数据要先经过内存再交给cpu运行

          优点:              缺点:

             传输速度快            储存数据量小             

                              非永久储存

     

     

      8.操作系统  

        1.定义:是一个协调、控制、管理计算机应用程序和硬件的控制软件。

        2.操作系统启动流程:加电-->检测硬件-->CMOS寻找启动盘位置-->读取启动

                  程序第一个扇区-->加载bootloaader-->读取操作系统

                  内核(接管bios任务,控制计算机)

        3.操作系统的两个部分:

                  接口程序:将控制硬件的功能的指令封装成一个接口,用

                       来让程序和用户使用(例如开机键)

                   内核:内核控制硬件

            4.操作系统的两个工作状态:

                    用户态:cpu处理用户程序和应用程序的状态,

                        处于用户太不能控制硬件

                    内核态:cpu执行操作系统内核所处的状态,

                        处于内核态能够控制硬件

        5.应用程序启动过程:

                 1.向操作系统提交启动程序路径(例如终端中运行程序,

                  像python如果不添加环境变量是不能直接运行的,要

                  先输入python.exe文件位置)

                 2.操作系统使硬盘读取应用数据传入内存

                 3.操作系统控制cpu来执行内存提交的程序代码

    二.编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系

    编程语言就是程序员与计算机沟通的介质,通过编程语言可以使得计算机能够根据程序员的指令一步一步去工作,完成某种特定的任务。

    程序员用编程语言写程序,最终开发出的结果就是一个软件,软件不能直接操作硬件,必须运行在操作系统之上,操作系统是用来管理计算机硬件设备的。操作系统是电脑的软件基础。它和电脑的硬件组成了系统。使电脑能够为人类工作。

     

    一、为什么学习计算机基础?

      编程语言的作用:人类使机器明白并动作的指令。类似:人文社会的英语。     关系:计算机硬件 —— 操作系统(OS) —— 软件(编程语言成品,学习成果)。     自语:硬件层上有操作系统进行控制,而OS上有软件,人类通过软件达到使硬件层动作反应的。        计算机硬件: 指的是计算机可视部分的硬件基础。      操作系统: 是计算机基础程序,通过操作系统对硬件实现控制,减少使用者基础层的纠结。      软件: 学习编程语言的目的成果,运行软件程序,让使用者更友好直接的通过操作系统控制硬件,完成目标行为。        Python编程之路:计算机硬件基础→操作系统基础→Python编程  

    三.应用程序、操作系统、硬件之间的关系

       应用程序的功能执行需要通过操作硬件之间的相互配合才能得以实现,但是应用程序不能直接操作硬件,只能通过调用操作系统,让应用程序的功能通过操作系统来操作相应的硬件才能得以实现其功能。

     

    二、计算机硬件发展史

           可编程化是通用计算机的重要定义。  

    四.CPU、内存、磁盘之间的关系

         1.CPU即中央处理器, CPU从内存或缓存中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码分解成一系列的微操作,然后发出各种控制命令,执行微操作系列,从而完成一条指令的执行。

        2.但是,CPU并不能直接调用存储在硬盘上的系统、程序和数据,必须首先将硬盘的有关内容存储在内存中,这样才能被CPU读取运行。因而,内存(即物理内存,是相对于硬盘这个“外存”而言)作为硬盘和CPU的“中转站”,对电脑运行速度有较大影响。

        3.当运行数据超出物理内存容纳限度的时候,部分数据就会自行“溢出”,这时系统就会将硬盘上的部分空间模拟成内存——虚拟内存,并将暂时不运行的程序或不使用的数据存放到这部分空间之中,等待需要的时候方便及时调用。

        4.由于内存是带电存储的(一旦断电数据就会消失),而且容量有限,所以要长时间储存程序或数据就需要使用硬盘(外存储器)。硬盘也会影响系统速度,因为系统从硬盘中读取数据并通过总线存入内存的速度也会影响系统运行的快慢。

     

    三、计算机硬件介绍

         1、中央处理器(Central Processing Unit,CPU)      2、内存(Memory)      3、输入输出设备(InputOutput,IO)      4、系统总线(Bus)      5、其它通讯设备       自语:CPU、内存、磁盘关系:CPU负责运算,磁盘是数据的终端存储设备,内存是介于CPU和磁盘之间,高速的临时存储设备。

    五. CPU与寄存器,内核态与用户态及如何切换

      因CPU访问内存以得到指令或数据的时间比cpu执行指令花费的时间要长得多,所以,所有CPU内部都有一些用来保存关键变量和临时数据的寄存器。

      寄存器是用与cpu相同材质制造,与cpu一样快,因而cpu访问它无时延。用来避免内存速率比CPU慢几个数量级的瓶颈问题。

    寄存器的分类:

         a.通用寄存器:用来保存变量和临时结果

         b.程序计数器:保存了将要取出的下一条指令的内存地址。在指令取出后,程序计算器就被更新以便执行后期的指令。

         c.堆栈指针: 指向内存中当前栈的顶端。该栈包含已经进入但是还没有退出的每个过程中的一个框架。在一个过程的堆栈框架中保存了有关的输入参数、局部变量以及那些没有保存在寄存器中的临时变量。   

         d.程序状态字寄存器(Program Status Word,PSW): 这个寄存器包含了条码位(由比较指令设置)、CPU优先级、模式(用户态或内核态),以及各种其他控制位。用户通常读入整个PSW,但是只对其中少量的字段写入。在系统调用和I/O中,PSW非常重要。

     

    内核态与用户态

      除了在嵌入式系统中的非常简答的CPU之外,多数CPU都有两种模式,即内核态与用户态。通常,PSW中有一个二进制位控制这两种模式。

      内核态:运行操作系统内核,可以操作硬件,可以获取所有CPU的指令集。(操作系统在内核态下运行,从而可以访问整个硬件)

      用户态:运行应用程序,不可以操作硬件,可以获取所有CPU的指令集的一个子集,该子集不包括操作硬件的的指令集。(应用程序在用户态下运行)

    内核态与用户态切换  

       所有用户程序都是运行在用户态的,但是有时候程序确实需要做一些内核态的事情,例如从硬盘读取数据, 或者从键盘获取输入等。 而唯一可以做这些事情的就是操作系统, 所以此时用户程序就需要使用系统调用,操作系统请求以程序的名义来执行这些操作,此时就会从用户态切换到内核态。

     

          1、中央处理器

      (Central Processing Unit,CPU) 是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心(Control Unit)。           执行过程:取指令→解码→执行             寄存器:是CPU内部的组成部分。可有限存贮容量的高速存贮部件,用来暂存指令数据地址。                分类:1)、通用寄存器:保存变量和临时结果                        2)、程序计数器:保存将要取出的下一条指令的内存地址                        3)、堆栈指数:指向内存中当前栈的顶端。                                         堆栈:一种数据项按序排列的数据结构,只能在一端对数据项进行插入和删除。 要点:堆,队列优先,先进先出。栈,先进后出。                        4)、程序状态寄存器(Program Status Word,PSW):条码位。CPU优先级。模式(用户态或内核态),以及各种其他控制位。                                           新葡亰496net 6                  CPU的两种模式:内核态和用户态。 PSW 中有一个二进制位控制这两种模式。                内核态:CPU运行状态,可以执行指令集中所有的指令,包含了使用硬件的所有功能。                用户态:用户软件执行状态。只能执行CPU整个指令集中的一个子集。                内核态和用户态的切换:用户态下工作的软件不能操作硬件。使用系统调用(System Call),切换为内核态,启用操作系统,获得服务。

    六.存储器系列,L1缓存,L2缓存,内存(RAM),EEPROM和闪存,CMOS与BIOS电池

      存储器包括:寄存器,高速缓存、内存、磁盘、磁带。

    L1缓存即寄存器:

    用与cpu相同材质制造,与cpu一样快,因而cpu访问它无时延,典型容量是:在32位cpu中为32*32,在64位cpu中为64*64,在两种情况下容量均<1KB。

     

    L2缓存即高速缓存:

    主要由硬件控制高速缓存的存取,内存中有高速缓存行按照0~64字节为行0,64~127为行1。。。最常用的高速缓存行放置在cpu内部或者非常接近cpu的高速缓存中。L1与L2的差别在于对cpu对L1的访问无时间延迟,而对L2的访问则有1-2个时钟周期(即1-2ns)的延迟。

     

    内存:

    常称为随机访问存储RAM,所有的程序都是在内存中运行的,计算机在运行中,操作系统也会在内存中运行。所有不能再高速缓存中找到的,都会到主存中找,主存是易失性存储,断电后数据全部消失,除了主存RAM之外,许多计算机已经在使用少量的非易失性随机访问存储如ROM(Read Only Memory,ROM),在电源切断之后,非易失性存储的内容并不会丢失,ROM只读存储器在工厂中就被编程完毕,然后再也不能修改。ROM速度快且便宜,在有些计算机中,用于启动计算机的引导加载模块就存放在ROM中,另外一些I/O卡也采用ROM处理底层设备的控制。

    内存的速度会慢于L1和L2缓存,CPU访问的先后顺序是先访问L1缓存吗,然后访问L2缓存,再访问内存,最后访问硬盘。

     

    EEPROM闪存都是一种储存器,可以擦除和重写,但是重写的速度介于内存和磁盘之间。被应用于便携式电子设备的存储媒介,磁盘,固态硬盘等,都是应用闪存。

     

    CMOS也是一类存储介质,它是易失性的,断电既消失,但是因为它的耗电亮很小,所以采用它来保存一些系统的参数配置,一块电池能使用若干年。

         2、存储器

                        新葡亰496net 7                高速缓存 L1 总是在CPU中。L2  Intel多核芯片在外,AMD 在cpu内                内存:RAM 易失性存储,断电后数据全部消失。                          ROM 非易失性随机访问存储。                                         EEPROM(Electrically Erasable PROM)电可擦除可编程ROM                          闪存(flash memory)非易失性                          CMOS:易失性的,保持当前时间和日期,电池驱动。同时可以保存配置的参数,比如哪一个是启动盘,同时耗电极少。              8bit(比特位)=1Bytes       1024*Bytes=1KB       1024KB=1MB       1024MB=1GB       1024GB=1TB

     

         3、磁盘

                        磁头 :机械臂读写端                     磁道 :每个磁头可以读取的一段新区域                     柱面 :每个手臂位置所有的磁道合起来                      扇区 :磁盘级别的最小读写单位:512Bytes默认字节 操作系统级别的最小读写单位:1BLOCK=8个扇区                       数据都存放于一段段的扇区,即磁道这个圆圈的一小段圆圈,从磁盘读取一段数据需要经历寻道时间和延迟时间。                                     虚拟内存 :linux中叫swap

    七.磁盘结构,平均寻道时间,平均延迟时间,虚拟内存与MMU

    新葡亰496net 8

     

    新葡亰496net 9新葡亰496net 10

    磁盘低速的原因是因为它一种机械装置,在磁盘中有一个或多个金属盘片,它们以5400,7200或10800rpm(RPM =revolutions per minute 每分钟多少转 )的速度旋转。

    信息写在磁盘上的一些列的同心圆上,是一连串的2进制位(称为bit位),为了统计方法,8个bit称为一个字节bytes,1024bytes=1k,1024k=1M,1024M=1G,所以我们平时所说的磁盘容量最终指的就是磁盘能写多少个2进制位。

    每个磁头可以读取一段换新区域,称为磁道

    把一个戈丁手臂位置上所以的磁道合起来,组成一个柱面

    每个磁道划成若干扇区,扇区典型的值是512字节

    数据都存放于一段一段的扇区,即磁道这个圆圈的一小段圆圈,从磁盘读取一段数据需要经历寻道时间和延迟时间

     

    平均寻道时间

    机械手臂从一个柱面随机移动到相邻的柱面的时间称为寻道时间,找到了磁道就以为着招到了数据所在的那个圈圈,但是还不知道数据具体这个圆圈的具体位置。

     

    平均延迟时间

    机械臂到达正确的磁道之后还必须等待旋转到数据所在的扇区下,这段时间称为延迟时间。

     

    虚拟内存:

    许多计算机支持虚拟内存机制,该机制使计算机可以运行大于物理内存的程序,方法是将正在使用的程序放入内存取执行,而暂时不需要执行的程序放到磁盘的某块地方,这块地方成为虚拟内存,在linux中成为swap,这种机制的核心在于快速地映射内存地址,由cpu中的一个部件负责,成为存储器管理单元(Memory Management Unit, MMU)

     

    PS:从一个程序切换到另外一个程序,成为上下文切换(context switch),缓存和MMU的出现提升了系统的性能,尤其是上下文切换

         4、I/O设备

                   包含 设备控制器和设备本身。        控制器:通常情况下对设备的控制是非常复杂和具体的,控制器的任务就是为操作系统屏蔽这些复杂而具体的工作,提供给操作系统一个简单而清晰的接口       驱动程序:有相对简单的接口且标准的,这样大家都可以为其编写驱动程序了。要想调用设备,必须根据该接口编写复杂而具体的程序,于是有了控制器提供设备驱动接口给操作系统。必须把设备驱动程                          序安装到操作系统中。

     

         5、总线

                   北桥即PCI桥:连接高速设备                南桥即ISA桥:连接慢速设备                               新葡亰496net 11  

    八.磁带

    在价钱相同的情况下比硬盘拥有更高的存储容量,虽然速度低于磁盘,但是因其大容量,在地震水灾火灾时可移动性强等特性,常被用来做备份。(常见于大型数据库系统中)

         6、启动计算机

              BIOS(Basic Input Output System)基本输入输出程序。           操作系统启动流程:                1)、计算机加电                2)、BIOS运行,检测硬件 cpu、内存、硬盘等。                3)、BIOS读取CMOS存储器中的参数,选择启动设备。                4)、从启动设备上读取第一个扇区的内容                5)、根据分区信息读入BootLoader启动装置模块,启动操作系统                6)、OS询问BIOS,以获得配置信息。对于每种设备,系统会检查其设备驱动程序是否存在,如果没有,系统则会要求用户按照设备驱动程序。一旦有了全部的设备驱动程序,操作系统就将它们调入内                     核。然后初始有关的表格(如进程表),运行需要的进程,并在每个终端上启动登录程序或GUI。     应用程序启动流程:       双击软件,由CPU运算,内存从硬盘中调出指令,开始执行软件。

    1 计算机基础,day计算机基础 计算机基础 一、为什么学习计算机基础? 编程语言的作用:人类使机器明白并动作的指令。类似:人文社...

     

    九. 设备驱动与控制器

    1. 控制器:是插在主板上的一块芯片或一组芯片(硬盘,网卡,声卡等都需要插到一个口上,这个口连的便是控制器),控制器负责控制连接的设备,它从操作系统接收命令,比如读硬盘数据,然后就对硬盘设备发起读请求来读出内容。控制器的任务就是为操作系统屏蔽这些复杂而具体的工作,提供给操作系统一个简单而清晰的接口。

    2. 设备驱动:要想调用设备,必须根据该接口编写复杂而具体的程序,于是有了控制器提供设备驱动接口给操作系统。必须把设备驱动程序安装到操作系统中。设备驱动是操作系统和输入输出设备间的粘合剂。驱动负责将操作系统的请求传输,转化为特定物理设备控制器能够理解的命令。

     

    十. 总线与南桥和北桥

    1.总线将计算机内部各部件连接,并且实现了计算机各功能部件之间的信息传输。

    2.南桥即ISA桥:连接慢速设备,硬盘,显示器等设备。

    3.北桥即PCI桥:连接高速设备,CPU,内存等设备。

     

    十一. 操作系统的启动流程

    在计算机的主板上有一个基本的输入输出程序(Basic  Input Output system)

    BIOS就相当于一个小的操作系统,它有底层的I/O软件,包括读键盘,写屏幕,进行磁盘I/O,该程序存放于一非易失性闪存RAM中。

    1.计算机加电

    2.BIOS开始运行,检测硬件:cpu、内存、硬盘等

    3.BIOS读取CMOS存储器中的参数,选择启动设备

    4.从启动设备上读取第一个扇区的内容(MBR主引导记录512字节,前446为引导信息,后64为分区信息,最后两个为标志位)

    5.根据分区信息读入bootloader(grub),选择内核(kernel),找到内核后将内核代码读到内存里,然后CPU加载运行,启动操作系统

    6.然后操作系统询问BIOS,以获得配置信息。对于每种设备,系统会检查其设备驱动程序是否存在,如果没有,系统则会要求用户安装设备驱动程序。一旦有了全部的设备驱动程序,操作系统就将它们调入内核。然后初始有关的表格(如进程表),创建需要的进程,并在每个终端上启动登录程序或GUI

     

    十二.应用程序的启动流程

    前提:应用程序是运行与操作系统之上

    举例:启动暴风影音

    双击快捷方式-->告诉操作系统一个文件路径-->操作系统从硬盘读取文件内容到内存中-->CPU从内存读取数据执行

     

     

    本文由新葡亰496net发布于奥门新萄京娱乐场,转载请注明出处:新葡亰496net:marComputer根基,Computer幼功之Comput

    关键词: