计算机详细介绍

Posted 2020-11-27 baicai37

计算机基础知识详解

1.cpu详解

cpu的分类与指令集
x86-64（*****）
    cpu具有向下兼容性
        64的cpu既能运行32位的程序也能运行64位的程序

内核态与用户态（*****）
    代表cpu的两种工作状态
        1、内核态：运行的程序是操作系统，可以操作计算机硬件
        2、用户态：运行的程序是应用程序，不能操作计算机硬件

    内核态与用户态的转换
        应用程序的运行必然涉及到计算机硬件的操作，那就必须有用户态切换到
        内核态下才能实现，所以计算机工作时在频繁发生内核态与用户态的转换
多线程与多核芯片
    2核4线程：
        2核代表有两个cpu，4线程指的是每个cpu都有两个线程=》假4核

    4核8线程
        4核代表有4个cpu，8线程指的是每个cpu都有两个线程=》假8核

2.存储器

RAM：内存
ROM：“只读内存”
    存放计算机厂商写死计算机上的一段核心程序=》Bios
CMOS：存取速度慢，断电数据丢失，耗电量极低

硬盘：
    机械硬盘:磁盘
        磁道：一圈数据，对应着一串二进制（1bit代表一个二进制位）
            8bit比特位=1Bytes字节
            1024Bytes=1KB
            1024KB=1MB
            1024MB=1GB
            1024GB=1TB
            1024TB=1PB

            200G=200*1000*1000B

        扇区：
            一个扇区通过为512Bytes
            站在硬盘的解读，一次性读写数据的最小单为为扇区

            操作系统一次性读写的单位是一个block块=》8扇区的大小=4096Bytes


        柱面

    固态硬盘
IO延迟（*****）
    7200转/min
    120转/s
    1/120转/s=转一圈需要花费8ms

    平均寻道时间：机械手臂转到数据所在磁道需要花费的时间，受限于物理工艺水平，目前机械硬盘可以达到的是5ms

    平均延迟时间：转半圈需要花费4ms，受限于硬盘的转速

    IO延迟=平均寻道时间+平均延迟时间

    优化程序运行效率的一个核心法则：能从内存取数据，就不要从硬盘取


虚拟内存

IO设备=设备的控制+设备本身

3.操作系统启动流程

BIOS介绍：

    BIOS：Basic Input Output System
    BIOS被写入ROM设备


裸机：
    cpu
    ROM：充当内存，存放BIOS系统
    CMOS：充当硬盘


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



BIOS
    1、存有win10系统的光盘、u盘、移动硬盘：无密码
    2、本地硬盘上的win7系统：密码

应用程序的启动流程（*****）
    1、双击exe快捷方式--》exe文件的绝对路径，就是在告诉操作系统
        说：我有一个应用程序要执行，应用程序的文件路径是（exe文件的绝对路径）

    2、操作系统会根据文件路径找到exe程序在硬盘的位置，控制其代码从硬盘加载到内存

    3、然后控制cpu从内存中读取刚刚读入内存的应用程序的代码执行，应用程序完成启动