计算机基础

Posted 2020-11-08 zhangjie19930507

一、什么是编程语言？什么是编程？为什么要编程？

　　1.编程语言：编程语言是程序员与计算机沟通的介质
　　2.编程：程序员基于某种编程语言的语法格式将自己脑子中的想要让计算机做的事写到文件中，所以编程的结果就是一堆文件，这一堆文件就是程序
　　　　　　(使用一种程序设计语言编写程序代码，让计算机解决某个问题的过程。)
　　3.为什么要编程：让计算机代替人去工作

二、计算机硬件

    计算机硬件有五大部分：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备。
    
　　1.控制器：计算机的指挥系统。控制器通过地址访问存储器，从存储器中取出指令，经译码器分析后，根据指令分析结果产生相应的操作控制信号作用于其他部件，使得各部件在控制器控制下有条不紊地协调工作。

　　2.运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件。

　　3.存储器：是计算机用来存放所有数据和程序的记忆部件。

　　4.输入设备：是向计算机中输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。

　　5.输出设备：主要有显示器、打印机和绘图仪等。外存储器也当作一种输出设备。
        
　　　　1.1：通常将运算器和控制器合称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。其中运算器用来主要负责程序运算与逻辑判断，控制器则主要协调各组件和各单元的工作，所以CPU的工作主要在于管理和运算。
       　　 即cpu=控制器+运算器
　　　　
　　　　3.1：存储器系列：L1缓存，L2缓存，内存（RAM），EEPROM和闪存，CMOS与Bios电池

　　　　3.2：寄存器即L1缓存：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。
        
　　　　3.3：高速缓存即L2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。当某个程序需要读一个存储字时，高速缓存硬件检查所需要的高速缓存行是否在高速缓存中。
        
　　　　3.4：内存：主存通常称为随机访问存储RAM，就是我们通常所说的内存，容量一直在不断攀升，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
        
　　　　3.5：EEPROM（Electrically Erasable PROM，电可擦除可编程ROM）和闪存（flash memory）也是非易失性的。还有一类存储器就是CMOS，它是易失性的，许多计算机利用CMOS存储器来保持当前时间和日期。CMOS存储器和递增时间的电路由一小块电池驱动，所以，即使计算机没有加电，时间也仍然可以正确地更新，除此之外CMOS还可以保存配置的参数，比如，哪一个是启动磁盘等，之所以采用CMOS是因为它耗电非常少，一块工厂原装电池往往能使用若干年，但是当电池失效时，相关的配置和时间等都将丢失。

　　　　3.6：磁盘
　　　　　　磁盘由磁头，磁道，扇区组成的。

　　　　　　3.6.1：磁道：每个磁头可以读取一段换新区域。

　　　　　　3.6.2：扇区：每个磁道划成若干扇区，扇区典型的值是512字节，是读取的基本单位，IO流不是一次只读取1bit。

　　　　　　3.6.3：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。

　　　　　　3.6.4：从磁盘读取一段数据需要经历寻道时间+延迟时间
                   　　 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，寻道时间，一般是5ms，这个一个物理值
                   　　 平均延迟时间：60/7200/2=0.004=4ms(以每秒7200转的磁盘为例)
        
　　6：总线：
　　　　北桥即PCI桥：连接高速设备。包括： CPU和内存
                            
　　　　南桥即ISA桥：连接慢速设备

三、启动计算机流程

    　　在计算机的主板上有一个基本的输入输出程序（Basic  Input Output system)，简称Bios，不同的计算机进入这个系统的方式都不一样
    
    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。
    
　　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