計算機基礎學習總結

1.編程語言的作用：

  編程的本質就是讓計算機去工作，而編程語言就是程序員與計算機溝通的橋梁

2.操作系統和硬件的關系:

  操作系統通過控制器調用驅動程序讓硬件工作。

3.應用程序，操作系統，硬件的關系

  應用程序由編程語言編寫；應用程序通過調用操作系統為我們提供的接口來從而控制硬件。

4.CPU,內存，磁盤的關系

  cpu負責運算，內存負責臨時存儲，硬盤是永久存儲。

  磁盤將應用程序正常所需要的文件(源代碼文件,配置文件,臨時文件)永久保存。

  應用程序運行時,內存將磁盤相關的數據,指令讀取到內存中。

  cpu將內存中的指令，數據讀取->運算->處理結果。若結果需要保存,則依次返回到硬盤中并保存.

5.cpu與寄存器,內核態與用戶態及如何切換

  因訪問內存以得到指令或數據的時間比cpu執行指令花費的時間要長得多，所以，所有CPU內部都有一些用來保存關鍵變量和臨時數據的寄存器.

  內核態：cpu可以執行指令集中所有的指令,包含了使用硬件的所有功能;

  用戶態：只能執行cpu整個指令集的一個子集，該子集中不包含操作硬件功能的部分。

  用戶程序必須使用系統調用（system call），系統調用陷入內核并調用操作系統，TRAP指令把用戶態切換成內核態，并啟用操作系統從而獲得服務。

6.存儲器系列,L1緩存,L2緩存,內存(RAM),EEPROM和閃存，CMOS與BIOS電池

  寄存器即L1緩存(容量均<1KB),高速緩存即L2緩存(容量均4MB);內存(RAM)是易失性存儲，斷電后數據全部消失;非易失性隨機訪問存儲如ROM:ROM只讀存儲器在工廠中就被編程完畢，然后再也不能修改。ROM速度快且便宜;

  EEPROM非易失性的，但是與ROM相反，他們可以擦除和重寫;閃存:非易失性的，但是與ROM相反，他們可以擦除和重寫。CMOS:易失性的,CMOS存儲器來保持當前時間和日期,CMOS還可以保存配置的參數,它需要BIOS電池驅動

7.磁盤結構,平均尋道時間,平均延遲時間,虛擬內存與MMU

  磁盤結構由多個金屬盤片,機械臂,讀/寫頭組成.

  數據都存放于一段一段的扇區，即磁道這個圓圈的一小段圓圈，從磁盤讀取一段數據需要經歷尋道時間和延遲時間

  平均尋道時間:機械手臂從一個柱面隨機移動到相鄰的柱面的時間成為尋道時間;但是還不知道數據具體這個圓圈的具體位置.于是去尋道時間的一半為平均尋道時間

  平均延遲時間:機械臂到達正確的磁道之后還必須等待旋轉到數據所在的扇區下，這段時間成為延遲時間

  虛擬內存:將正在使用的程序放入內存取執行，而暫時不需要執行的程序放到磁盤的某塊地方，這塊地方成為虛擬內存，在linux中成為swap，這種機制的核心在于快速地映射內存地址，由cpu中的一個部件負責，成為存儲器管理單元(MMU)

8.磁帶

  比硬盤擁有更高的存儲容量，雖然速度低于磁盤,常用于備份.

9.設備驅動與控制器

  控制器負責控制連接的硬件設備，它從操作系統接收命令,提供給操作系統一個簡單而清晰的接口;控制器提供設備驅動接口給操作系統。必須把設備驅動程序安裝到操作系統中;

10.總線與南橋和北橋

  總線:硬件之間溝通的橋梁;北橋即PCI橋：連接高速設備;南橋即ISA橋：連接慢速設備.

11.操作系統的啟動流程

  1.計算機加電

  2.BIOS開始運行，檢測硬件：cpu、內存、硬盤等

  3.BIOS讀取CMOS存儲器中的參數，選擇啟動設備

  4.從啟動設備上讀取第一個扇區的內容（MBR主引導記錄512字節，前446為引導信息，后64為分區信息，最后兩個為標志位）

  5.根據分區信息讀入bootloader啟動裝載模塊，啟動操作系統

  6.然后操作系統詢問BIOS，以獲得配置信息。對于每種設備，系統會檢查其設備驅動程序是否存在，如果沒有，系統則會要求用戶按照設備驅動程序。一旦有了全部的設備驅動程序，操作系統就將它們調入內核。然后初始有關的表格（如進程表），穿件需要的進程，并在每個終端上啟動登錄程序或GUI

12.應用程序的啟動流程

  1.鼠標點擊應用程序的可執行程序

  2.操作系統響應點擊事件,尋得應用的程序在硬盤上的相關文件

  3.將相關文件加載道內存中

  4.在操作系統中執行應用程序的指令,處理結果。