计算机基础系列一：计算机硬件 7月11日课堂随笔及作业

Posted 2020-09-27 太上老君门下一只虾

一.计算机硬件/操作系统/软件/网络

 1.1软件的最终目的是控制硬件 

 1.2程序就是写的代码   就是为了更好的控制硬件    但是需要先控制    CPU 硬盘等硬件

 1.3学习python语言的目的是为了写软件    python的单词就是关键词            模仿就是多练习熟练度

 1.4 cpu主要关键功能就是计算（相当于人脑计算）   条件成立下的逻辑运算      人的数据（1+2）需要转化为电脑识别的指令      

 1.4.1  取指令（就是从内存里拿数据）->解码->执行

 1.5  寄存器是CPU下级最快的读写器   程序状态字寄存器（psw）  内核态和用户态 

内核态就是操作系统操作全部硬件的指令集在CPU上的运行状态   用户态就是软件系统和开发的软件在 cpu的运行状态

 1.5.1用户程序（软件）就是控制操作系统来控制硬件  

 1.5.2   内核态与用户态切换就是psw寄存器控制CPU的切换

 1.6 高速缓存就是l2缓存  比l1（就是寄存器）内存大 速度快  

 1.6.1数据共享需要缓存控制器   不共享的要保持数据的一致性

 1.7 存储器

 1.7.1内存（ram）为主存特点-断电数据就没   

 1.7.1.1硬盘-为永久保存数据

硬盘为磁盘 特点 　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     扇区为磁道切割后单位 为512字节     柱面 为人为赋予的一个概念

 1.7.2 虚拟内存：从硬盘上拿出一块地方当内存用   牺牲速度来保障CPU的运行    通常是内存的1.5到2倍  但是不超过8g

 1.7.3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）

 1.8 总线：北桥即PCI桥：连接高速设备南桥即ISA桥：连接慢速设备

 1.9启动计算机  操作系统在硬盘上加载数据 过程就是bios找到硬盘的操作系统位置  然后读取CMOS/读取mbr扇区      找到内核代码加载到CPU运行    然后CPU再通过BIOS检测驱动

 BIOS就相当于一个小的操作系统   基本的控制系统（启动系统）

 启动流程

 1.计算机加电

 2.BIOS开始行，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

 1.9.1 CMOS还可以保存配置的参数，比如，哪一个是启动磁盘等  CMOS，它是易失性的CMOS存储器和递增时间的电路由一小块电池驱动

 

1.9.2 驱动是厂商给操作系统配的运行硬件的系统

 

 

 

 

 

  

 

六........1.需要默写的作业    用户态和内核态   2操作统的启动流系程 3软件的启动流程

 

 

 

2答案   打开电源BIOS系统读取磁盘的grb字节找到操作系统启动盘 BIOS系统存在ROM的出厂的只读信息       硬盘把操作系统的启动数据加载到内存    CPU调取内存的启动数据   

 

3答案双击打开  向操作系统发送指令 为去硬盘找到软件启动项交给内存然后CPU处理打开   其中包含用户态和用户态的启动流程

 

 

 

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作业一：整理博客，内容如下

 

1-编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系

编程语言就是让计算机能明白和准确执行人发出的指令从而实现人与计算机的交流  操作系统是由编程语言所写的底层运行代码依靠cpu来实现转化 人们依靠操作系统来控制硬件的运行和处理

2-应用程序-》操作系统-》硬件

应用程序是由编程语言编写而成 运行在操作系统的CPU用户态形式 它依靠程序式寄存器来切换CPU的运行状态来操作硬件的运行及处理

3-cpu-》内存-》磁盘

CPU相当于人类的大脑   内存为人的记忆和临时记忆处理    磁盘为硬盘基于磁来工作永久储存

4-cpu与寄存器，内核态与用户态及如何切换

寄存器存在于CPU 里面与CPU同等材质运行速度高于内存但是缓存数据小 内核态与用户态基于程序式寄存器控制的CPU的转换   用户态必须要经过系统调用才可以如内核来操作硬件

5-存储器系列，L1缓存，L2缓存，内存（RAM），EEPROM和闪存，CMOS与Bios电池

L1缓存为寄存器  内存小 L2缓存为高速缓存是缓存芯片 相对L1大 内存为主缓存用于接收硬盘指令  eeprom为可擦除编程rom 闪存多用于固态硬盘   CMOS存储器耗电少用于储存操作系统的启动配置项  BIOS为一小操作系统存在于硬盘上 用于启动时读取CMOS的配置启动数据

6-磁盘结构，平均寻道时间，平均延迟时间，虚拟内存与MMU

结构分为磁头 磁道 柱面 扇区  平均寻道时间为机械臂到达准确磁道的等待旋转时间  平均延迟时间机械手臂从一个柱面到另一个柱面的旋转寻道时间

7-磁带

可存储内存大 读取时间慢 可移动性强 价格便宜 多用于备份大型资料

8设备驱动与控制器

设备驱动就是操作系统在操作硬件时主板与硬件接口处所在芯片的驱动的代码 控制器就是接口

9总线与南桥和北桥

连接各硬件的线路叫做总线      南桥就是连接慢速设备  北桥连接高速设备 一级缓存CPU和内存

10操作系统的启动流程

打开电源BIOS系统读取磁盘的grb字节找到操作系统启动盘 BIOS系统存在ROM的出厂的只读信息       硬盘把操作系统的启动数据加载到内存    CPU调取内存的启动数据

11应用程序的启动流程

答案双击打开  向操作系统发送指令 为去硬盘找到软件启动项交给内存然后CPU处理打开   其中包含用户态和用户态的启动流程

作业二：预习操作系统基础

http://www.cnblogs.com/linhaifeng/p/6295875.html

 

作业三：预习第一章python基础，安装python解释器

https://triaquae.gitbooks.io/python/content/chapter1.html