NO 1 Day 計算機基礎

2022-03-17 03:21:18 字數 2502 閱讀 2553

1.程式語言的作用及與作業系統和硬體的關係

程式語言是程式設計師與計算機之間溝通的媒介。

一套完整的計算機系統分為計算機硬體、作業系統和軟體三部分。程式語言開發的結果為軟體。軟體的執行在作業系統之上,作業系統執行與硬體之上,並控制硬體。作業系統為軟體的執行提供了乙個簡單方便的藉口。

2.計算機的硬體介紹

計算機主要由cpu、記憶體和i/o裝置組成,並由一條系統匯流排(bus)連線起來並通過匯流排與其他裝置通訊。

cpu:計算機的大腦,負責運算。

記憶體:儲存資料,但是不能永久儲存,容量小,讀寫速度快。

硬碟:能永久儲存,容量大,讀寫速度慢。

資料的讀寫順序:資料寫入硬碟,傳到記憶體,再由記憶體讀入cpu,被分析執行。

3.cpu與暫存器

cpu:從記憶體中取指令-》解碼-》執行     由於因訪問記憶體以得到指令或資料的時間比cpu執行指令花費的時間要長得多,所以需要暫存器。

暫存器:再cpu內部用來儲存關鍵變數和臨時資料。

暫存器分為:通用暫存器,程式計數器,堆疊指標,程式狀態字暫存器(psw)

4.核心態與使用者態及如何切換

多數cpu有使用者態和核心態兩種模式。通常,psw中有乙個二進位制位去控制這兩種模式。

核心態:當cpu在核心態執行時,cpu可以執行指令集中所有的指令,很明顯,所有的指令中包含了使用硬體的所有功能,(作業系統在核心態下執行,從而可以訪問整個硬體)

使用者態:使用者程式在使用者態下執行,僅僅只能執行cpu整個指令集的乙個子集,該子集中不包含操作硬體功能的部分,因此,一般情況下,在使用者態中有關i/o和記憶體保護(作業系統占用的記憶體是受保護的,不能被別的程式占用),當然,在使用者態下,將psw中的模式設定成核心態也是禁止的。

核心態與使用者態切換  

在使用軟體中一定有操作硬體的需求,就需要從使用者態切換到核心態。使用者程式必須使用系統呼叫(system call),trap指令可以將使用者態切換到核心態。並啟用作業系統並獲得服務。

5.儲存器系列,l1快取,

l2快取,記憶體(

ram),

eeprom

和快閃儲存器,

cmos

與bios

電池l1快取:即暫存器,與cpu的材質相同,cpu訪問無延遲。

l2快取:即快取記憶體,存放近來經常使用的記憶體字。cpu對l2的訪問則有1-2個時鐘週期(即1-2ns)的延遲。

記憶體ram:通常說的主存,易失性,斷電資料全部丟失。

rom:只能讀不能寫,斷電後資料不會丟失。

eeprom和快閃儲存器:非易失性的,與rom相反,它可以擦除和重寫。快閃儲存器可用於固態硬碟。速度介於ram和磁碟之間。

cmos與bios電池:cmos儲存器是易失性的,經常用來儲存時間和日期,它由一塊電池驅動供電。cmos還可以用來儲存配置的引數,比如哪一塊是啟動磁碟。

6.磁碟結構,平均尋道時間,平均延遲時間,虛擬記憶體與mmu

磁碟結構:

每個磁頭可以讀取一段換新區域,稱為磁軌

把乙個戈丁手臂位置上所以的磁軌合起來,組成乙個柱面

每個磁軌劃成若干扇區,扇區典型的值是512位元組

虛擬記憶體:許多計算機支援虛擬記憶體機制,可以使計算機執行大於其物理記憶體的程式。方法是將正在執行的程式放入記憶體去執行,暫時不需要執行的程式放入到磁碟的某個位置,這個位置稱為虛擬記憶體。在linux中成為swap,這種機制的核心在於快速地對映記憶體位址,由cpu中的乙個部件負責,稱為儲存器管理單元(memory management unit mmu)

7.磁帶

磁帶比磁碟**便宜,容量大,易於移動,經常用來備份。但速度低於磁碟。

8.裝置驅動與控制器

i/o裝置一般包括裝置控制器與裝置本身兩部分。

控制器:通常情況下對裝置的控制是非常複雜和具體的,控制器的任務就是為作業系統遮蔽這些複雜而具體的工作,提供給作業系統乙個簡單而清晰的介面。

裝置驅動:有了控制器,呼叫裝置還需要裝置驅動,要想呼叫裝置必須將裝置驅動程式安裝到作業系統上。

9.匯流排與南橋和北橋

匯流排:將計算機各個部分連線起來協同工作,隨著處理器和儲存器速度越來越快,單匯流排很難處理匯流排的交通流量了,於是出現了下圖的多匯流排模式,他們處理i/o裝置及cpu到儲存器的速度都更快。

北橋:pci橋,連線高速裝置

南橋:isa橋,連線慢速裝置

10.作業系統的啟動流程

應用程式的啟動流程

點選事件-對映應用程式真實位置-載入到記憶體-cpu執行

Day 1 計算機基礎

程式語言的作用 人類使機器明白並動作的指令。類似 人文社會的英語。關係 計算機硬體 作業系統 os 軟體 程式語言成品,學習成果 自語 硬體層上有作業系統進行控制,而os上有軟體,人類通過軟體達到使硬體層動作反應的。計算機硬體 指的是計算機可視部分的硬體基礎。作業系統 是計算機基礎程式,通過作業系統...

1 「計算機」基礎

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1 計算機基礎(1)

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