计算机基础知识

时间 2019-11-17

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计算机基础

一：计算机基础简介python

随着信息技术愈来愈智能化、全球化、知识化等的普及；熟悉和掌握计算机已成为咱们生活中必不可少的一部分，而编程语言（python）就成了咱们与计算机沟通的介质；从而，使计算机可以根据指令，来一步一步来完成特定的任务。数据库

二：计算机硬件介绍编程

CPU，内存以及I/O设备都由一条系统(bus)链接起来并经过总线与其它设备通讯（或多重总线）；缓存

（1） CPU：计算机的核心，处理各类信息和运算；多线程

（2）内存：负责临时存储；编程语言

（3）硬盘：负责永久存储；spa

（4）输入设备：负责接收外部的信息传给cpu；操作系统

(5) 输出设备：负责通过处理后输出的结果；线程

1：处理器设计

CPU 从内存中提取指令→解码→执行,而后再取指→解码→执行下一条指令，周而复始，直至整个程序被执行完成；

2：寄存器分类

通用寄存器（保存变量和临时结果）、程序计数器（保存将要取出的下一条指令的内存地址）、堆栈指针，内存中当前栈的顶端（先进后出、后进先出的原则存取数据）、程序状态字寄存器（Program Status Word、PSW），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）、及各类其它控制位。

3:寄存器维护

每次中止一个运行着的程序时，操做系统必须保存全部的寄存器，这样在稍后该程序被再次运行时，能够把这些寄存器从新装入。

4:处理器设计的演变

5：内核态与用户态

内核态：操做系统在内核态下运行，能够访问整个硬件；

用户态：操做系统占用的内存是受保护的，不能被别的程序占用；

6：内核态与用户态切换

用户态下的工做软件不能操做硬件，好比从磁盘上读一个电影文件，就必须经历从用户态切换到内核态的过程，对此，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做系统，TRAR指令把用户态切换成内核态，并启用操做系统得到服务。

7：异常处理

计算机使用TRAP来执行系统调用，多数的TRAP是由硬件引发；

8：多线程和多核芯片

9：存储器

寄存器L1缓存：用与CPU相同材质与CPU同样快；

高速缓存L2缓存：主要由硬件控制高速缓存的存取（高速缓存命中）；

内存（RAM）:是易失性存储、断电后数据所有消失；

EEPROM(Electrically Erasable PROM,电可擦除可编程ROM）和闪存（flash memory）：是非易失性随机访问存储，在电源却断以后，内容不会丢失；

CMOS，它是易失性的是CMOS存储器来保持当前时间和日期；BIOS,CMOS存储器和递增时间的电路由一小块电池驱动，因此，即便计算机没有加电，时间也仍然能够正确地更新，除此以外CMOS还能够保存配置的参数；

10：磁盘的结构

信息卸载磁盘上的一些列同心圆上，是一连串的二进制；

8个bit=1Bytes 1024Bytes=1KB 1024KB=1MB

磁道：每一个磁头能够读取一段换新区域；柱面：把一个戈丁手臂位置上全部的磁道合起来；每一个磁道都有若干个扇区，扇区典型值是512字节；

平均寻道时间：机械手臂从一个柱面随机移动到相邻柱面的时间；

平均延迟时间：机械臂到达正确磁道以后还必须等待旋转到数据所在扇区下的时间；

虚拟内存与MMU:虚拟内存是指计算机能够运行大于物理内存的程序，将正在使用的程序放入内存去执行，而暂时不须要执行的程序放到磁盘的某块地方；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；

11：磁带：在价格相同的状况下比硬盘拥有更高的存储容量，虽速度低于磁盘、但其容量大；在地震、水灾、火灾时可移动性强等，常被用来作备份（常见与大型数据库系统中）；

设备控制器：控制一个或多个I/O设备，以实现I/O设备和计算机之间的数据交换；

设备自己：有相对简单的接口标准，其你们均可以编写驱动程序；

12：总线（北桥和南桥）

北桥：链接高速设备；南桥：链接慢速设备；

13：启动计算机

操做系统流程： ①给计算机通电；②BIOS开始运行检测硬件；③BIOS读取CMOS存储器的参数、而后启动设备；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启动转载模块，启动操做系统；⑥而后操做系统询问BIOS，以得到配置信息。

应用程序流程：经过输入设备向操做系统发出，可打开执行程序指令，再操做系统去硬盘查找相应文件、后向内存读取文件、打开应用程序。