計算機基礎

程式語言（programing language），是用來定義電腦程式的形式語言，是程式設計師與計算機溝通的介質

作業系統（operating system）是管理計算機硬體與軟體資源的電腦程式，執行於硬體之上控制硬體從而提高開發效率。

簡單來說， cpu（central processing unit），記憶體（memory）以及i/o（input/output）裝置是計算機的三大核心部件，它們由一條系統匯流排（bus）連線起來並通過匯流排與其他裝置通訊。

cpu主要功能是解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料，它的運作原理分為四個階段：提取、解碼、執行、寫回。由於提取時訪問記憶體得到指令的時間比cpu執行指令花費時間長太多，所以cpu內部有乙個用來儲存關鍵變數和臨時資料的暫存器。

暫存器（register），即l1快取，cpu內的組成部分，儲存容量比較小但速度很快，可以用來暫存指令、資料和位址。分為儲存變數和臨時結果的通用暫存器；儲存將要取出下一條指令的記憶體位址的程式計數器；在乙個過程的堆疊框架中儲存了有關的輸入引數、區域性變數以及那些沒有儲存在暫存器中的臨時變數的堆疊指標以及包含了條碼位、cpu優先順序、模式（使用者態或核心態），以及各種其他控制為的程式狀態字暫存器（program status word，psw），psw在系統呼叫和i/o中非常重要。

psw中有乙個二進位制位控制核心態和使用者態，當cpu在核心態執行時可以執行指令集中所有的指令，在使用者態時只能執行不包含操作硬體功能的部分指令。使用者態和核心態之間的切換是通過系統呼叫（system call）來實現。

l2快取即快取記憶體，速度僅次於l1快取，容量遠小於記憶體。當處理器發出記憶體訪問請求時，會先檢視快取內是否有請求資料。如果命中，則不經訪問記憶體直接返回該資料；如果未命中，則要先把記憶體中的相應資料載入快取，再將其返回處理器。

ram（random access memory），也叫主存，速度很快，是易失性儲存，斷電後資料全部消失。通常作為作業系統或其他正在執行中的程式的臨時資料儲存媒介。

rom（read-only memory）唯讀儲存器，一旦儲存資料就無法改變或刪除，其內容不會因為電源關閉而消失。

eeprom（electrically erasable programmable rom）和快閃儲存器（flash memory）

可以通過電子方式多次複寫的半導體儲存裝置，儲存的資料也不會因為電源關閉而消失。

cmos（complementary metal-oxide-semiconductor）用來儲存配置的引數的儲存器，它是易失性的，所以cmos會有一小塊電池驅動，由於耗電低，常用來儲存配置的引數。

硬碟（hard disk drive，hdd）由磁頭、碟片、電動機、主控晶元與排線等部件組成的儲存裝置。碟片以一定的速度旋轉，當磁碟旋轉時，磁頭保持在乙個位置固定不動，每個磁頭在磁碟表面畫出的乙個圓形軌跡就叫做磁軌（track）磁碟上每個磁軌被等分為若干個弧段，這些弧段便是扇區（sector）從磁碟讀取資料需要經歷尋道時間和延遲時間

硬碟在接收到系統指令後，磁頭從開始移動到移動至資料所在的磁軌所花費時間的平均值即平均尋道時間。磁頭移動到資料所在的磁軌等待旋轉到資料所在的扇區下的平均值即平均延遲時間。

將正在使用的程式放入記憶體中，暫時不要用的程式放在磁碟的某塊地方，存放這些資料的地方成為虛擬記憶體（virtual memory）。cpu中負責快速對映記憶體位址的部件叫儲存管理單元（memory management unit mmu）

磁帶（magnetic type）是一種非易失的儲存裝置，速度比硬碟慢，但容量大，移動性強，常用於大型資料庫系統的備份。

驅動程式（device driver）乙個允許高階電腦軟體與硬體互動的程式，這種程式建立了乙個硬體與硬體或硬體與軟體溝通的介面。

控制器：插在主機板上的一塊晶元或一組新片，負責控制連線的裝置，為作業系統遮蔽複雜而具體的工作，提供給作業系統簡單而清晰的介面。

匯流排是計算機元件之間規範化交換資料的方式，北橋即pci橋，連線高速裝置；南橋即isa橋，連線低速裝置。

作業系統啟動流程：計算機通電→bios開始執行，主機板自檢→bios讀取cmos中的引數，選擇啟動裝置→從啟動裝置上讀取第乙個扇區的內容→讀取bootloader啟動裝載模組，啟動作業系統。

軟體啟動流程：點選軟體→軟體將資料寫入記憶體→cpu從記憶體中讀取資料並執行然後寫回記憶體→啟動軟體。

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