计算机基础学习总结

Posted 2020-10-14

1.编程语言的作用：

  编程的本质就是让计算机去工作，而编程语言就是程序员与计算机沟通的桥梁

  

2.操作系统和硬件的关系:

  操作系统通过控制器调用驱动程序让硬件工作。

3.应用程序，操作系统，硬件的关系

  应用程序由编程语言编写；应用程序通过调用操作系统为我们提供的接口来从而控制硬件。

4.CPU,内存，磁盘的关系

  cpu负责运算，内存负责临时存储，硬盘是永久存储。

  磁盘将应用程序正常所需要的文件(源代码文件,配置文件,临时文件)永久保存。

  应用程序运行时,内存将磁盘相关的数据,指令读取到内存中。

  cpu将内存中的指令，数据读取->运算->处理结果。若结果需要保存,则依次返回到硬盘中并保存.

5.cpu与寄存器,内核态与用户态及如何切换

  因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.

  内核态：cpu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：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。

  用户程序必须使用系统调用（system call），系统调用陷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。

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

  寄存器即L1缓存(容量均<1KB),高速缓存即L2缓存(容量均4MB);内存(RAM)是易失性存储，断电后数据全部消失;非易失性随机访问存储如ROM: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;

  EEPROM非易失性的，但是与ROM相反，他们可以擦除和重写;闪存:非易失性的，但是与ROM相反，他们可以擦除和重写。CMOS:易失性的,CMOS存储器来保持当前时间和日期,CMOS还可以保存配置的参数,它需要Bios电池驱动

  

7.磁盘结构,平均寻道时间,平均延迟时间,虚拟内存与MMU

  磁盘结构由多个金属盘片,机械臂,读/写头组成.

  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成为寻道时间;但是还不知道数据具体这个圆圈的具体位置.于是去寻道时间的一半为平均寻道时间

  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，这段时间成为延迟时间

  虚拟内存: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(MMU)

  

8.磁带

  比硬盘拥有更高的存储容量，虽然速度低于磁盘,常用于备份.

9.设备驱动与控制器

  控制器负责控制连接的硬件设备，它从操作系统接收命令,提供给操作系统一个简单而清晰的接口;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;

10.总线与南桥和北桥

  总线:硬件之间沟通的桥梁;北桥即PCI桥：连接高速设备;南桥即ISA桥：连接慢速设备.

11.操作系统的启动流程

  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启动装载模块，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），穿件需要的进程，并在每个终端上启动登录程序或GUI

12.应用程序的启动流程

  1.鼠标点击应用程序的可执行程序

  2.操作系统响应点击事件,寻得应用的程序在硬盘上的相关文件

  3.将相关文件加载道内存中

  4.在操作系统中执行应用程序的指令,处理结果。