計算機基礎系列之硬件

1、編程語言的做用及操做系統和硬件的關係

  1，編程語言是計算機中的主要算法，通常應用於開發軟件：如電腦遊戲，手機遊戲，網站，各種應用軟件等等。

  2，操做系統是管理計算機軟硬件資源、控制程序運行,爲應用軟件提供支持的一種系統軟件。操做系統能夠管理整臺計算機的硬件。

 3，而編程語言所開發的軟件不能直接在硬件上面使用，必須在操做系統的基礎上面才能運行，並且軟件不能直接向硬件發送命令，必須把命令發給操做系統，操做系統就像是軟件和硬件之間的橋樑。

    簡單的比喻：軟件像是人體的感官，操做系統至關於大腦，而硬件至關  於手。當口渴的時候，嘴巴的神經系統會把這個命令發送給大腦，而後大腦經過處理，發命令讓手把水拿過來。

二，CPU，內存和磁盤。

 1，內存是電腦的數據存儲設備之一，其特色爲容量較小，但數據傳送速度較快，用以彌補硬盤雖然容量大但傳送速度慢的缺點，他的數據一旦關機就會消失，因此只能做爲暫時的儲存。

2，硬盤是電腦中用來存放文件（包括系統文件）的數據存儲設備，特色是存儲容量大，但數據傳送速度較慢。它的數據關機後不會遺失，相對於來講數據不容易遺失。

3，CPU是中央處理器，至關於人的大腦。它的做用主要是控制和處理數據。

    而內存是鏈接與CPU與硬盤之間的中轉站。

三，CPU與寄存器，內核態與用戶態是如何切換的

1，寄存器是CPU裏面暫時儲存數據用的，內存比較小

2，用戶態，系統正運行於用戶的應用程序下。

3，內核態，是系統正運行於操做系統的內核代碼，cpu能夠執行指令集中全部的指令。

   在用戶狀態下操做的軟件（不包含操做硬件功能的部分）當在用戶態狀態下打開的軟件須要操做硬件功能的時候，用戶態就切換成了內核態

4、存儲器系列，L1緩存，L2緩存，內存（RAM），EEPROM和閃存，CMOS與BIOS電池

1，L1緩存:集成在CPU內部中，用於CPU在處理數據過程當中數據的暫時保存

2，L2緩存：L2於CPU與內存之間的臨時存儲器，容量比內存小但交換速度快。

3，內存：內存是用來儲存數據和程序的，可是一斷電儲存的信息就會丟失。

4，EEPRROM（存儲器）：用來存儲系統軟件和程序的。斷電後數據信息依然會保存，信息不容易丟失。

5，CMOS也是一種存儲器，當電腦關機後它還能夠運行，主要由於CMOS在BIOS電池的支持下，他主要爲了保持當前時間和日期以及系統的配置參數。CMOS的耗電量小，一塊BIOS電池可使用好幾年。

5、磁盤結構，平均尋道時間，平均延遲時間，虛擬內存與MMU

1，  磁盤結構：磁盤是由向光盤同樣的多個金屬盤片組成，還包括轉軸，磁頭等，磁盤上存儲信息都是一段段的扇區，磁盤上的一些列的同心圓上，是一連串的2進制位（稱爲bit位），爲了統計方法，8個bit稱爲一個字節bytes，1024bytes=1k，1024k=1M，1024M=1G。

2，平均尋道時間：機械手臂從一個柱面隨機移動到相鄰的柱面的時間成爲尋到時間，找到了磁道就覺得着招到了數據所在的那個圈圈，可是還不知道數據具體這個圓圈的具體位置。

3，平均延遲時間：機械臂到達正確的磁道以後還必須等待旋轉到數據所在的扇區下，這段時間成爲延遲時間。

4，虛擬內存:計算機中運行的程序須要內存來執行，當運行的程序過大或者過多，內存就會消耗完 ，而這個時候硬盤上面就會勻出一部分的磁盤空間當作內存使用，這就是虛擬內存。

5，MMU：內存管理單元，它是CPU中用來管理虛擬內存、同時也負責虛擬地址映射爲內存地址。

 6、磁帶，設備驅動與控制器，總線與南橋和北橋,

1，磁帶：也是一種用於存儲數據的，價格相對於來講比較的便宜，可是速度比較的慢，通常用於備份數據。再出現火災等事故的時候便於攜帶。

2，設備驅動與控制器：控制器是負責控制鏈接設備，它接受操做系統的命令，而後處理複雜的工做，再爲操做系統提供簡單的接口。   設備驅動：是計算機和設備通訊的橋樑，至關於硬件的接口，操做系統只有經過這個接口，才能控制硬件設備的工做。

3，總線與南橋和北橋：總線是鏈接主機各個部件，爲他們之間提供數據和信息的傳輸。

        南橋（ISA橋）：鏈接慢速設備，例如：鼠標、鍵盤，打印機等

        北橋（PCI橋）：鏈接高速設備，例如：CPU，存儲器等

7、操做系統的啓動流程

1，計算機通電;

2，BOIS開始運行，檢測硬件：硬盤，CPU，內存等

3，BOIS讀取CMOS存儲器中的參數，選擇啓動設備，

4，在啓動設備上面讀取第一個扇區的內容，

5，啓動轉載模塊，啓動操做系統，

6，系統向BIOS獲取配置信息，而後對各類設備的驅動進行檢查。

8、應用程序的啓動流程

1，雙擊桌面的應用程序，

2，操做系統接收到命令，在硬盤裏面查找信息；

3，找到須要的數據後，應用程序打開。