计算机硬件介绍

一：编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系

编程语言是程序员与电脑进行沟通的工具

       程序员用编程语言开发软件，而软件与计算机硬件，操作系统组成一套完整的计算机系统。

二：应用程序-》操作系统-》硬件

应用程序是指在完成某种任务下的计算机程序。

         操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序。

         硬件是输入和存储程序和数据的物理装置。

三：cpu-》内存-》磁盘

CPU(处理器)：相当于是人的大脑，从收到指令，进行运算，指令输出到完成指令。

          内存：是存储器系统的主力，是易失性存储，断电后数据全部消失。

          磁盘：类似于光盘的一个圆形磁性盘片。

四：cpu与寄存器，内核态与用户态及如何切换

寄存器：是CPU用来存储关键和临时使用数据的存储设备，与CPU一样的材质，速度与CPU一直。

内核态与用户态的转换：用户态下的应用软件不能直接操作硬件，用户程序必须使用系统调用，将用户态转换为内核态启用操作系统进行使用。

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

存储器系列：寄存器L1缓存：一级缓存，容量小，存储速度高

       高速缓存L2缓存：介于CPU与内存之间的临时存储器，它的容量比内存小，但转换速度快。分为高速缓存命中和高速缓存为命中

内存：易失性存储，断电后数据全部消失。

EEPROM：可以擦出和重写，重写花费的时间比写入RAM的要多

闪存：非易失性的存储器，还应用于固态硬盘

CMOS：易失性的存储器，保持时间和日期信息，可以保存配置的参数

BIOS电池：用来给CMOS芯片充电

六：磁盘结构，平均寻道时间，平均延迟时间，虚拟内存与MMU

磁盘结构：扇区  机械手臂 磁头

          平均寻道时间：指磁头从开始移动到数据所在磁道所需要的平均时间

          平均延迟时间：机械臂到达正确的磁道之后还必须等待旋转到数据所在

          的扇区下的时间。

          虚拟内存与MMU：将内存中一部分不常用的放置到硬盘上的一部分空间，并在使用时放回到内存原来的位置中进行为虚拟内存，而MMU则是记忆内存如何拿出放置到硬盘中及内存原来所在的位置。

 七：磁带

          磁带速度低于磁盘，但是可移动性强，多用于备份

  八：设备驱动与控制器

          设备控制器是负责控制连接的设备，它接收从CPU发来的指令，并

          去控制I/O设备工作，不能够单独运行。设备本身有相对简单的接口且标准的，要想调用设备，必须根据该接口编写复杂而具体的程序，提供给操作系统个简单而清晰的接口。

  九：总线与南桥和北桥

         总线是计算机各个功能部位之间传送信息的公共干线，南桥连接慢速

         设备，北桥连接高速设备。

  十：操作系统的启动流程

         计算机加电，开机执行BIOS引导程序，检测设备，BIOS读取 CMOS存储器中的参数，读取第一个扇区的内容，根据该信息将操作系统存入内存，操作系统启动，操作系统询问BIOS确认配置信息，检查其设备及驱动是否存在；如设备及驱动正在，计算机正常使用，否则计算机出现报错信息。

  十一：应用软件的启动流程

           鼠标（输入设备）点击应用软件提交请求访问，操作系统收到信息按照路径读取硬盘信息，将其存入内存，由CPU进行数据处理并返还结果，操作系统做出响应，应用打开。

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