计算机基础系列之硬件

1、编程语言的做用及操做系统和硬件的关系

  1，编程语言是计算机中的主要算法，通常应用于开发软件：如电脑游戏，手机游戏，网站，各种应用软件等等。

  2，操做系统是管理计算机软硬件资源、控制程序运行,为应用软件提供支持的一种系统软件。操做系统能够管理整台计算机的硬件。

 3，而编程语言所开发的软件不能直接在硬件上面使用，必须在操做系统的基础上面才能运行，并且软件不能直接向硬件发送命令，必须把命令发给操做系统，操做系统就像是软件和硬件之间的桥梁。

    简单的比喻：软件像是人体的感官，操做系统至关于大脑，而硬件至关  于手。当口渴的时候，嘴巴的神经系统会把这个命令发送给大脑，而后大脑经过处理，发命令让手把水拿过来。

二，CPU，内存和磁盘。

 1，内存是电脑的数据存储设备之一，其特色为容量较小，但数据传送速度较快，用以弥补硬盘虽然容量大但传送速度慢的缺点，他的数据一旦关机就会消失，因此只能做为暂时的储存。

2，硬盘是电脑中用来存放文件（包括系统文件）的数据存储设备，特色是存储容量大，但数据传送速度较慢。它的数据关机后不会遗失，相对于来讲数据不容易遗失。

3，CPU是中央处理器，至关于人的大脑。它的做用主要是控制和处理数据。

    而内存是链接与CPU与硬盘之间的中转站。

三，CPU与寄存器，内核态与用户态是如何切换的

1，寄存器是CPU里面暂时储存数据用的，内存比较小

2，用户态，系统正运行于用户的应用程序下。

3，内核态，是系统正运行于操做系统的内核代码，cpu能够执行指令集中全部的指令。

   在用户状态下操做的软件（不包含操做硬件功能的部分）当在用户态状态下打开的软件须要操做硬件功能的时候，用户态就切换成了内核态

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

1，L1缓存:集成在CPU内部中，用于CPU在处理数据过程当中数据的暂时保存

2，L2缓存：L2于CPU与内存之间的临时存储器，容量比内存小但交换速度快。

3，内存：内存是用来储存数据和程序的，可是一断电储存的信息就会丢失。

4，EEPRROM（存储器）：用来存储系统软件和程序的。断电后数据信息依然会保存，信息不容易丢失。

5，CMOS也是一种存储器，当电脑关机后它还能够运行，主要由于CMOS在BIOS电池的支持下，他主要为了保持当前时间和日期以及系统的配置参数。CMOS的耗电量小，一块BIOS电池可使用好几年。

5、磁盘结构，平均寻道时间，平均延迟时间，虚拟内存与MMU

1，  磁盘结构：磁盘是由向光盘同样的多个金属盘片组成，还包括转轴，磁头等，磁盘上存储信息都是一段段的扇区，磁盘上的一些列的同心圆上，是一连串的2进制位（称为bit位），为了统计方法，8个bit称为一个字节bytes，1024bytes=1k，1024k=1M，1024M=1G。

2，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到时间，找到了磁道就觉得着招到了数据所在的那个圈圈，可是还不知道数据具体这个圆圈的具体位置。

3，平均延迟时间：机械臂到达正确的磁道以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。

4，虚拟内存:计算机中运行的程序须要内存来执行，当运行的程序过大或者过多，内存就会消耗完 ，而这个时候硬盘上面就会匀出一部分的磁盘空间当作内存使用，这就是虚拟内存。

5，MMU：内存管理单元，它是CPU中用来管理虚拟内存、同时也负责虚拟地址映射为内存地址。

 6、磁带，设备驱动与控制器，总线与南桥和北桥,

1，磁带：也是一种用于存储数据的，价格相对于来讲比较的便宜，可是速度比较的慢，通常用于备份数据。再出现火灾等事故的时候便于携带。

2，设备驱动与控制器：控制器是负责控制链接设备，它接受操做系统的命令，而后处理复杂的工做，再为操做系统提供简单的接口。   设备驱动：是计算机和设备通讯的桥梁，至关于硬件的接口，操做系统只有经过这个接口，才能控制硬件设备的工做。

3，总线与南桥和北桥：总线是链接主机各个部件，为他们之间提供数据和信息的传输。

        南桥（ISA桥）：链接慢速设备，例如：鼠标、键盘，打印机等

        北桥（PCI桥）：链接高速设备，例如：CPU，存储器等

7、操做系统的启动流程

1，计算机通电;

2，BOIS开始运行，检测硬件：硬盘，CPU，内存等

3，BOIS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备，

4，在启动设备上面读取第一个扇区的内容，

5，启动转载模块，启动操做系统，

6，系统向BIOS获取配置信息，而后对各类设备的驱动进行检查。

8、应用程序的启动流程

1，双击桌面的应用程序，

2，操做系统接收到命令，在硬盘里面查找信息；

3，找到须要的数据后，应用程序打开。