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计算机基础
一、编程语言的作用
编程语言就是语言的一种,不过是用于与计算机沟通。程序员通过编程语言写出的语句可以对计算机下达可识别的指令,从而使计算机按照程序员发出的指令进行计算处理。即语言是程序员与计算机之间的介质。
二、编程语言与操作系统和硬件的关系
现代编程语言主要的作用是写程序,最终开发的结果就是一个软件。而这些软件的程序不能够直接控制硬件(为了加强开发效率),然而软件在操作中必须使用硬件。因此软件通过操作系统对硬件进行控制,即操作系统为软件提供接口。
三、CPU、内存、磁盘
CPU是负责计算,内存负责临时储存,磁盘是永久储存。当运行时,调用的数据转入内存中,由CPU进行计算。
四、CPU与寄存器
寄存器的储存容量小于1kb,但计算时间极短,材质与CPU相同。
五、内核态与用户态及如何切换
两个储存状态都是CPU的运行状态。内核态是操作系统的运行状态,可以控制硬件。用户态是应用程序的运行状态,不可控制硬件。在计算机运营中,计算机在两种状态间不停转换。
六、储存系列
1.L1缓存
L1缓存就是寄存器,其容量小于1kb,但访问时间极短,材质与CPU相同。CPU访问无延迟。
2.L2缓存
L2缓存是高速缓存,容量高于寄存器,访问时间略高于寄存器。
3.内存(RAM)
是易失性存储,断电后全部消失。调用数据时,磁盘里的数据会传到内存中以便进行进一步的调用、处理。
4.EEPROM和闪存
EEPROM(电可擦除可编程ROM)和闪存也是非易失性的。但是和ROM不同,这两种储存的数据可以删除重写。不过比内存的写入时间要长。
5.CMOS与BIOS电池
CMOS是易失性的,常用于保持时间和日期。也可以记忆哪个是启动磁盘等。通过BIOS电池供电,可运行数年。
七、磁盘结构
磁头、磁道、扇区。扇区是磁道切分的结果,最小有512字节。柱面,把一个手臂上所有的磁道合起来组成一个柱面。
八、平均寻道时间
磁头从一磁道到另一磁道,寻找到目标磁道的时间。
九、平均延迟时间
磁头已经移到目标磁道,但是还未到数据位置。这段时间称为延迟时间。
十、虚拟内存与MMU
当调用的数据超出计算机内存时,则将暂时不用的部分暂时存放在磁盘中,这部分被称为虚拟内存。存储器管理单元(Memory Management Unit MMU)是CPU中一个快速映射内存地址的单元。
十一、磁带
磁带是访问时间最慢的存储容器,但是在相同成本下可以储存最多数据。可移动性强,常用于备份。
十二、设备驱动与控制器
设备驱动是程序,用以控制硬件。控制器仅仅是为设备和操作系统之间提供一个借口,使操作系统可以读取设备。
十三、总线与南桥和北桥
南桥是ISA桥,连接声卡、打印机等设备。北桥是PCI桥,连接CPU、二级高速缓存、主存储器等储存设备。
十四、操作系统的启动流程
系统加电——BIOS检测硬件,找到硬盘——读取第一个扇区的内容(MBR主引导记录512字节,446引导、64分区,2结束分节)——GRUB——KERNEL内核
十五、应用程序的启动流程
首先是从操作系统快捷方式打开,处于用户态。在根据文件位置打开文件的过程中,要读取硬盘数据,会切换成内核态。进入软件后切换成用户态,对软件进行操作时要对硬盘写入数据,因此会切换成内核态。在软件的使用过程中,会在内核态和用户态之间不停地进行切换。
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