計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)總結(jié)

1.編程語(yǔ)言的作用：

  編程的本質(zhì)就是讓計(jì)算機(jī)去工作，而編程語(yǔ)言就是程序員與計(jì)算機(jī)溝通的橋梁

2.操作系統(tǒng)和硬件的關(guān)系:

  操作系統(tǒng)通過(guò)控制器調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序讓硬件工作。

3.應(yīng)用程序，操作系統(tǒng)，硬件的關(guān)系

  應(yīng)用程序由編程語(yǔ)言編寫(xiě)；應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用操作系統(tǒng)為我們提供的接口來(lái)從而控制硬件。

4.CPU,內(nèi)存，磁盤(pán)的關(guān)系

  cpu負(fù)責(zé)運(yùn)算，內(nèi)存負(fù)責(zé)臨時(shí)存儲(chǔ)，硬盤(pán)是永久存儲(chǔ)。

  磁盤(pán)將應(yīng)用程序正常所需要的文件(源代碼文件,配置文件,臨時(shí)文件)永久保存。

  應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí),內(nèi)存將磁盤(pán)相關(guān)的數(shù)據(jù),指令讀取到內(nèi)存中。

  cpu將內(nèi)存中的指令，數(shù)據(jù)讀取->運(yùn)算->處理結(jié)果。若結(jié)果需要保存,則依次返回到硬盤(pán)中并保存.

5.cpu與寄存器,內(nèi)核態(tài)與用戶態(tài)及如何切換

  因訪問(wèn)內(nèi)存以得到指令或數(shù)據(jù)的時(shí)間比cpu執(zhí)行指令花費(fèi)的時(shí)間要長(zhǎng)得多，所以，所有CPU內(nèi)部都有一些用來(lái)保存關(guān)鍵變量和臨時(shí)數(shù)據(jù)的寄存器.

  內(nèi)核態(tài)：cpu可以執(zhí)行指令集中所有的指令,包含了使用硬件的所有功能;

  用戶態(tài)：只能執(zhí)行cpu整個(gè)指令集的一個(gè)子集，該子集中不包含操作硬件功能的部分。

  用戶程序必須使用系統(tǒng)調(diào)用（system call），系統(tǒng)調(diào)用陷入內(nèi)核并調(diào)用操作系統(tǒng)，TRAP指令把用戶態(tài)切換成內(nèi)核態(tài)，并啟用操作系統(tǒng)從而獲得服務(wù)。

6.存儲(chǔ)器系列,L1緩存,L2緩存,內(nèi)存(RAM),EEPROM和閃存，CMOS與BIOS電池

  寄存器即L1緩存(容量均<1KB),高速緩存即L2緩存(容量均4MB);內(nèi)存(RAM)是易失性存儲(chǔ)，斷電后數(shù)據(jù)全部消失;非易失性隨機(jī)訪問(wèn)存儲(chǔ)如ROM:ROM只讀存儲(chǔ)器在工廠中就被編程完畢，然后再也不能修改。ROM速度快且便宜;

  EEPROM非易失性的，但是與ROM相反，他們可以擦除和重寫(xiě);閃存:非易失性的，但是與ROM相反，他們可以擦除和重寫(xiě)。CMOS:易失性的,CMOS存儲(chǔ)器來(lái)保持當(dāng)前時(shí)間和日期,CMOS還可以保存配置的參數(shù),它需要BIOS電池驅(qū)動(dòng)

7.磁盤(pán)結(jié)構(gòu),平均尋道時(shí)間,平均延遲時(shí)間,虛擬內(nèi)存與MMU

  磁盤(pán)結(jié)構(gòu)由多個(gè)金屬盤(pán)片,機(jī)械臂,讀/寫(xiě)頭組成.

  數(shù)據(jù)都存放于一段一段的扇區(qū)，即磁道這個(gè)圓圈的一小段圓圈，從磁盤(pán)讀取一段數(shù)據(jù)需要經(jīng)歷尋道時(shí)間和延遲時(shí)間

  平均尋道時(shí)間:機(jī)械手臂從一個(gè)柱面隨機(jī)移動(dòng)到相鄰的柱面的時(shí)間成為尋道時(shí)間;但是還不知道數(shù)據(jù)具體這個(gè)圓圈的具體位置.于是去尋道時(shí)間的一半為平均尋道時(shí)間

  平均延遲時(shí)間:機(jī)械臂到達(dá)正確的磁道之后還必須等待旋轉(zhuǎn)到數(shù)據(jù)所在的扇區(qū)下，這段時(shí)間成為延遲時(shí)間

  虛擬內(nèi)存:將正在使用的程序放入內(nèi)存取執(zhí)行，而暫時(shí)不需要執(zhí)行的程序放到磁盤(pán)的某塊地方，這塊地方成為虛擬內(nèi)存，在linux中成為swap，這種機(jī)制的核心在于快速地映射內(nèi)存地址，由cpu中的一個(gè)部件負(fù)責(zé)，成為存儲(chǔ)器管理單元(MMU)

8.磁帶

  比硬盤(pán)擁有更高的存儲(chǔ)容量，雖然速度低于磁盤(pán),常用于備份.

9.設(shè)備驅(qū)動(dòng)與控制器

  控制器負(fù)責(zé)控制連接的硬件設(shè)備，它從操作系統(tǒng)接收命令,提供給操作系統(tǒng)一個(gè)簡(jiǎn)單而清晰的接口;控制器提供設(shè)備驅(qū)動(dòng)接口給操作系統(tǒng)。必須把設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序安裝到操作系統(tǒng)中;

10.總線與南橋和北橋

  總線:硬件之間溝通的橋梁;北橋即PCI橋：連接高速設(shè)備;南橋即ISA橋：連接慢速設(shè)備.

11.操作系統(tǒng)的啟動(dòng)流程

  1.計(jì)算機(jī)加電

  2.BIOS開(kāi)始運(yùn)行，檢測(cè)硬件：cpu、內(nèi)存、硬盤(pán)等

  3.BIOS讀取CMOS存儲(chǔ)器中的參數(shù)，選擇啟動(dòng)設(shè)備

  4.從啟動(dòng)設(shè)備上讀取第一個(gè)扇區(qū)的內(nèi)容（MBR主引導(dǎo)記錄512字節(jié)，前446為引導(dǎo)信息，后64為分區(qū)信息，最后兩個(gè)為標(biāo)志位）

  5.根據(jù)分區(qū)信息讀入bootloader啟動(dòng)裝載模塊，啟動(dòng)操作系統(tǒng)

  6.然后操作系統(tǒng)詢問(wèn)BIOS，以獲得配置信息。對(duì)于每種設(shè)備，系統(tǒng)會(huì)檢查其設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是否存在，如果沒(méi)有，系統(tǒng)則會(huì)要求用戶按照設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。一旦有了全部的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，操作系統(tǒng)就將它們調(diào)入內(nèi)核。然后初始有關(guān)的表格（如進(jìn)程表），穿件需要的進(jìn)程，并在每個(gè)終端上啟動(dòng)登錄程序或GUI

12.應(yīng)用程序的啟動(dòng)流程

  1.鼠標(biāo)點(diǎn)擊應(yīng)用程序的可執(zhí)行程序

  2.操作系統(tǒng)響應(yīng)點(diǎn)擊事件,尋得應(yīng)用的程序在硬盤(pán)上的相關(guān)文件

  3.將相關(guān)文件加載道內(nèi)存中

  4.在操作系統(tǒng)中執(zhí)行應(yīng)用程序的指令,處理結(jié)果。