計算機基礎

2022-06-29 15:33:13 字數 3353 閱讀 4993

語言,就是人和人之間交流溝通的一種媒介。

用來交流資訊。

編寫計算機能看懂的語言。

為了讓計算機按照人類的思維邏輯(程式)自發地去工作從而把人力解放出來。

語言是人和人之間溝通的戒指,那麼程式語言就是人與計算機之間溝通的介質。

為了更好地控制計算機

運算器:執行各種算術運算和邏輯運算,對資料進行加工處理。

控制器:是對輸入的指令進行分析,並統一控制計算機的各個部件完成一定任務的部件。

儲存器:是計算機記憶或暫存資料的部件。儲存器分為記憶體儲器、外儲存器。

輸入裝置:用來接受使用者輸入的原始資料和程式,並將它們變為計算機能識別的二進位制存入到記憶體中。

輸出裝置:用於將存入在記憶體中的由計算機處理的結果轉變為人們能接受的形式輸出。

作業系統是管理計算機硬體與軟體資源的電腦程式,同時也是計算機系統的核心與基石。

作業系統需要處理如管理與配置記憶體、決定系統資源供需的優先次序、控制輸入裝置與輸出裝置、操作網路與管理檔案系統等基本事務。

作業系統也提供乙個讓使用者與系統互動的操作介面。

應用程式

作業系統

計算機硬體

平台 = 計算機硬體 + 作業系統

軟體/程式可以在不同的平台(windows、macos、linux)上執行

cpu分2種,32位(x86)和64位(x86-64)

cpu具有向下相容性,就像usb3.0可以相容usb2.0一樣,64位的cpu既可以執行64位的程式,同樣也可以執行32位的程式。

代表cpu的2種工作狀態

1.核心態:執行的程式是作業系統,可以操作計算機硬體

2.使用者態:執行的程式是應用程式,不能操作計算機硬體

核心態與使用者態的轉換

應用程式的執行必然涉及到計算機硬體的操作,那就必須有使用者態切換到

核心態下才能實現,所以計算機工作時在頻繁發生核心態與使用者態的轉換

隨機訪問儲存器(英語:random access memory,縮寫:ram),也就是記憶體。

常說的也叫主存,是與cpu直接交換資料的內部儲存器。

優點:可讀可寫,讀寫速度快,最快ddr4標準的記憶體讀寫速度高達50000mb/s

缺點:一旦斷電,資料就會丟失

rom 是 read only memory的簡稱,表示唯讀儲存器

唯讀儲存器(rom)是一種在正常工作時其儲存的資料固定不變,其中的資料只能讀出,不能寫入。

即使斷電也能夠保留資料,要想在唯讀儲存器中存入或改變資料,必須具備特定的條件。

優點:即使斷電也可以儲存資料

缺點:只能讀取,不能寫入,讀寫速度慢

是電腦主機板上的一塊可讀寫的ram晶元。

在電腦主機板上用來儲存bios設定完電腦硬體引數後的資料,這個晶元僅僅是用來存放資料的。

優點:可讀可寫,可儲存資料,耗電量極低

缺點:讀寫速度慢,斷電資料會丟失

電腦硬碟是計算機最主要的儲存裝置,主要分為 「機械硬碟」 和 「固態硬碟」 2種。

機械硬碟(hdd:hard drive disk):

磁軌:一圈資料,對應著一串二進位制(1bit代表乙個二進位制位)

單位換算:

8bit位元(位) = 1bytes位元組

1024bytes = 1kb

1024kb = 1mb

1024mb = 1gb

1024gb = 1tb

1024tb = 1pb

扇區:乙個扇區通過為512bytes

站在硬碟的解讀,一次性讀寫資料的最小單為為扇區

io延遲:

以乙個7200rpm的硬碟為例:

7200rpm也就是7200轉 / 分鐘

120轉 / 秒

1次轉動花費8ms

機械手臂轉到資料所在磁軌需要花費的時間

受限於物理工藝水平,目前機械硬碟可以達到的是5ms

轉半圈需要花費4ms,受限於硬碟的轉速

io延遲 = 平均尋道時間 + 平均延遲時間

優化程式執行效率的乙個核心法則:

能從內訪問資料,就不要從硬碟取

io裝置=裝置的控制+裝置本身

常見的機械硬碟介面:sata

優點:儲存容量大,**便宜,使用壽命長。

缺點:讀寫速度慢,最快讀寫速度約為300m/s;有噪音;**易損壞;功耗大。

固態硬碟(ssd:solid state disk):

俗固態硬碟是用固態電子儲存晶元陣列而製成的硬碟。

ssd由控制單元和儲存單元(flash晶元、dram晶元)組成。

常見的固態硬碟介面:sata、m.2、pci-e

優點:讀寫速度快,最快讀寫速度約為5000m/s;輕便、功耗小、抗震防摔。

缺點:最大容量小於機械硬碟;**高;因為擦寫次數的限制,壽命短。

bios:basic input output system,基本輸入輸出系統

bios是被燒錄在主機板的rom中的乙個程式

(這裡說的主機板是純主機板,不包括cpu,記憶體和硬碟之類的硬體)

bios中的配置資訊會被儲存在cmos中,一旦cmos斷電,這些配置資訊就會被清空。

雖然bios是乙個底層的系統,但是也可以設定密碼,開機後先於作業系統執行。

1.計算機按下開機按鈕,通電

2.bios開始執行,進行硬體檢測:cpu、記憶體、硬碟...

3.bios讀取cmos儲存區中的配置引數,選擇要啟動的硬體裝置

4.從啟動的硬體裝置中讀取第乙個扇區的資訊(引導根據分割槽格式的不同分為mbr和uefi)

5.根據分割槽資訊讀入bootloader啟動裝載模組,啟動作業系統

6.作業系統詢問bios,獲得配置資訊。系統監測裝置驅動是否正常,然後將其調入核心

以 「windows系統」為例:

1.雙擊 「.exe」 結尾的快捷方式,找到檔案的絕對路徑

2.作業系統根據檔案路徑找到exe程式在硬碟的位置,控制其**從硬碟載入到記憶體

3.控制cpu從記憶體中讀取之前讀入記憶體的應用程式的**執行

計算機 計算機基礎整理

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