python學習—-day1.電腦基礎

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一、電腦系統的硬體組成部分：
電腦的三大件：記憶體、硬碟、cpu

 

二、程式設計語言的作用及作業系統和硬體的關係：
答：1、程式設計語言的作用是與電腦溝通，並且可以用程式設計語言在作業系統上寫程式，從而達到開發應用軟體的目的
2、作業系統是用來管理電腦硬體資源的

 

三、應用程式—》作業系統—》硬體：
在硬體之上裝作業系統，在作業系統上裝應用程式
1、應用程式是指程式員開發的可啟動並執行軟體
2、作業系統的目的是用來管理電腦硬體的
3、硬體：cpu、硬碟、記憶體、鍵盤、滑鼠統稱為電腦硬體
其中三者之間的關係是：應用程式不可直接操作硬體，應用程式需要通過作業系統發起一個系統的調用指令，繼而作業系統去操作硬體硬碟中的檔案，將硬碟中的檔案讀取到作業系統中，最後反饋給應用軟體。

 

四、cpu—記憶體—磁碟：
CPU：負責的是運算和控制，是伺服器效能的核心組件
(註：cpu同一時刻只能做“一件事情”)
記憶體：記憶體是易失的，是個臨時的儲存空間，斷電的話，記憶體的資料會遺失
磁碟：硬碟是基於磁工作的，是永久存放資料的儲存空間
（註：記憶體比硬碟運行快，而cpu的運行速度是遠高於記憶體的）
其中三者之間的關係是：寫一個程式檔案是儲存在硬碟裡的，想要運行這個檔案的話是先把資料放到記憶體中，然後cpu去記憶體中讀取資料-解碼-最後來運行

 

五、cpu與寄存器，核心態和使用者態如何切換：
寄存器是為了提高cpu的處理效率的存放裝置，cpu是為了運算的，而寄存器是為了儲存cpu需要運算的東西，寄存器和cpu的運行速度是一樣的，同時，寄存器可以緩解cpu與記憶體之間的速度差
寄存器分類：
1、通用寄存器：是用來儲存cpu急需要用的關鍵的資料和變數
2、程式計數器：由於cpu同一時刻只能做“一件事情”，但事實cpu的切換速度可以快到讓使用者覺得cpu在同一時間可以運行“多件事情”，而cpu在運行“多件事情”時，程式計數器的作用是是當第一件事情未運行完畢時，先將其進行儲存，再去運行第二件事情，當第二件事情還未運行完畢時，可再次切回讀取儲存的第一件事情當時啟動並執行位置，將其繼續運行
3、堆棧指標：先進去的後出來，“吐”的比喻
4、程式狀態字寄存器：cpu內部有自己的指令集，去控制cpu的運行，當有程式需要交給cpu去運行時，而由於作業系統和應用軟體兩者最後都需要轉換成cpu的指令去運行，cpu可以操作硬體，而由於作業系統可以操作硬體，但應用軟體不可以操作硬體，所以cpu需要靠程式狀態字寄存器去下達指令，去區分作業系統和應用軟體誰可以操作硬體
核心態：核心態是作業系統的cpu運行狀態，其特點是cpu對作業系統完全允許存取（包含了使用硬體的所有功能）
使用者態：使用者態是指應用程式對cpu發號指令時，對其關閉操作硬體的指令，使其無法操作硬體
核心態和使用者態如何切換：
核心態和使用者態這兩者的切換是通過和cpu有著同樣運行速度的程式狀態寄存器裡的二進位狀態位來切換的

 

六、儲存空間系列、L1緩衝、L2緩衝、記憶體（RAM）、EEPROM和快閃記憶體、CMOS和BIOS電池
（1）儲存空間系列：磁帶、硬碟、記憶體、快取、寄存器都屬於儲存空間系列，其速度比較是磁帶＜硬碟＜記憶體＜快取＜寄存器
其容量比較是磁帶＞硬碟＞記憶體＞快取＞寄存器
（2）L1緩衝和L2緩衝：1個cpu處理器裡出現2個或者4個完整處理器的cpu晶片
inter裡1個cpu有4個核，每個核裡都有自己的1級緩衝即L1緩衝（寄存器），它們分別將資料共用到2級緩衝即L2緩衝（快取）；
而AMD裡1個cpu有4個核，每個核裡都有自己的1級緩衝即L1緩衝（寄存器），而每個L1緩衝裡又分別有自己的2級緩衝即L2緩衝（快取），由於之前沒有共用資料，故在保持四個L2緩衝一致性上存在極大的困難
註：L1緩衝即寄存器是存放cpu立即需要用的資料；L2緩衝（快取）是存放cpu經常需要用的資料
（3）記憶體（RAM）：記憶體是易失的，是個臨時的儲存空間，斷電的話，記憶體的資料會遺失
（4）EEPROM和快閃記憶體：EEPROM是可擦除可編寫的ROM（非易失性隨機訪問儲存）；快閃記憶體也是非易失的，是基於電的原理，多用於固態硬碟，使得固態硬碟的速度遠遠高於機械硬碟（基於磁的原理），但快閃記憶體擦除次數過多，容易磨損
（5）CMOS和BIOS電池：CMOS儲存空間一般是電腦用來保持目前時間和日期的，但它是易失性的，斷電的話，資料會全部丟失，所以需要安上BIOS電池

 

七、磁碟結構，平均尋道時間，平均延遲時間，虛擬記憶體與MMU
（1）磁碟結構：磁碟大致由機械手臂、盤面、磁頭、馬達構成，2個盤大致有4個機械手臂，每面一個
（2）平均尋道時間：作業系統往硬碟上寫資料時，磁碟轉動時，機械手臂找到了磁軌資料所在的那個圓圈所花的時間，但是還不知道資料具體這個圓圈的具體位置
（3）平均延遲時間：是機械手臂找到正確的磁軌之後還需要找到資料所在的扇區區間部分，這段時間稱之為平均延遲時間
（4）虛擬記憶體與MMU：虛擬記憶體是硬碟上的空間，做記憶體的事，讓電腦可以運行大於實體記憶體的程式；MMU是記憶體的地址和硬碟地址的一個映射關係

 

八、磁帶
磁帶容量大，比硬碟的可移動性強，通常用來做Database Backup

 

九、裝置驅動與控制器
1、裝置驅動就是軟體，是控制器的作業系統，不同的電腦作業系統需要不同的裝置驅動
2、控制器是控制I/O裝置的

 

十、匯流排與南橋和北橋
匯流排：匯流排是串連一個個組件的，傳輸資料的
北橋即PCI橋：串連高速裝置（如快取、cpu、硬碟）
南橋即ISA橋：串連慢速裝置（如usb、顯示器、印表機、音效卡）

 

十一、作業系統的啟動流程：
1、插電（串連電源）
2、電腦載入BIOS程式，檢測cpu、記憶體、硬碟等
3、BIOS讀取CMOS裡系統硬碟是哪一個，然後啟動裝置
4、其次從系統硬碟上讀取第一個扇區的內容
5、然後電腦負責將作業系統上的代碼全部往記憶體裡讀取來啟動作業系統
6、最後作業系統會詢問BIOS啟動了哪些裝置，會詢問BIOS哪種程式的驅動裝置存在，存在的話，直接調用，不存在的話，會要求使用者安裝驅動裝置，一旦有了全部的裝置驅動程式，作業系統就將它們調入核心。啟動登入程式。

 

十二、應用程式的啟動流程:
1、雙擊（將雙擊操作交給輸入裝置，輸入裝置交給控制器，控制器交給作業系統（作業系統隨時監控著）
2、作業系統去硬碟上找尋檔案，往記憶體裡讀取，繼而程式啟動運行

 

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