• 计算机基础


     目录

    一、编程

      1.1什么是编程语言?

      1.2 什么 是编程?

      1.3为什么要编程?

    二、计算机组成原理

      2.1控制器2.2运算器

        2.3 存储器

        2.3.1内存(主存)

        2.3.2外存

      2.4输入和输出设备

      2.5控制器+运算器(计算机的中央处理器CPU)

      2.6 计算机的三大核心组件(CPU、内存、外存)

      2.7计算机组成部分补充

        2.7.1 CPU

        2.7.2存储器

      2.8 总线

      2.9启动计算机的流程

      2.10硬盘的工作原理

        2.10.1机械硬盘

        2.10.2固态硬盘

    三、计算机操作系统

      3.1什么是操作系统?

      3.2什么是文件?

      3.3什么叫应用程序?

      3.4操作系统的作用

      3.5应用程序和操作系统启动的区别

      3.6QQ启动的详细流程(Windows)

    一、编程

    1.1什么是编程语言?

    Python和中文、英语一样,都是一门语言,只要是语言,其实就可以看成是一种与另外一种事物沟通的介质。Python属于编程语言。编程语言是程序员和计算机之间沟通的介质;中文和英文则是人与人之间沟通的介质。

    1.2 什么 是编程?

    编程指的是:程序员基于某种编程语言的语法格式将自己脑子中想要让计算机做的事,写到文件中。所以说编程的结果就是一堆文件,这一堆文件就是程序。

    1.3为什么要编程?

    计算机就像是人的奴隶,编程的目的是想要奴役计算机,把计算机当成人类的奴隶,让计算机帮人类工作,因而取代人力。

    二、计算机组成原理

    计算机分成五大组成部分,分别为:控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。其中控制器+运算器是计算机的中央处理器(CPU),相当于人类的大脑。

    2.1控制器

    计算机的指挥系统。

    2.2运算器

    计算机的运算系统。

    2.3 存储器

    计算机的存储系统

    2.3.1内存(主存)

    内存是计算机内临时存储数据的硬件设备。

    2.3.2外存

    外存是计算机内永久的存储数据的硬件设备。

    2.4输入和输出设备

    1. 输入设备:计算机输入信息的设备。

    2. 输出设备:计算机输出信息的设备。

    2.5控制器+运算器(计算机的中央处理器CPU)

    2.6 计算机的三大核心组件(CPU、内存、外存)

    电脑打开QQ流程示例。

    1. 双击QQ图标,CPU先向内存发出取指的命令(CPU+内存)

    2. 内存从硬盘中取出 运行QQ 的指令(硬盘)

    3. 控制器分析 运行QQ 的指令并告知运算器工作(控制器)

    4. 运算器进行一系列的算术运算和逻辑运算打开QQ,并从硬盘从读取QQ的代码至内存(运算器+内存+硬盘)

    5. 计算机在内存中运行QQ的代码(内存)

    6. 如果此时从QQ好友接受一个文件并下载,该文件将会永久保存在硬盘中(硬盘)

    7. 关闭QQ时CPU向内存发出关闭QQ的指令,内存关闭QQ并清理内存中QQ的代码(内存

    2.7计算机组成部分补充

    2.7.1 CPU

    多核CPU:多个CPU,电脑可以同时干多件事。

    64位:表示CPU每次能取64位二进制。

    32位:表示CPU每次能取32位二进制。

    2.7.2存储器

    ROM存储器:ROM只读存储器(不可写),也不可能该。一般存放BIOS(basic input output system)程序,一般用于启动计算机,或者用于处理底层设备的控制。

    CMOS存储器:CMOS存储器由一块电脑内置的电池驱动供电,一般用于保持当前时间和日期的更新。

    2.8 总线

    它相当于人类的神经、血管、链接计算机的所有硬件设备。

    2.9启动计算机的流程

    1. 计算机加点。

    2. BIOS开始运行,检测硬件:CPU、内存、硬盘灯。

    3. BIOS读取CMOS存储器中的参数、选择启动设备等。

    4. 从启动设备上读取第一个扇区的内容。

    5. 根据分区信息读取BootLoader启动的装载模块,启动操作系统。

    6. 操作系统询问BIOS,获得配置信息。对于每种设备,系统会检查其设备驱动是否存在,如过没有,系统则会要求用户按照设备驱动程序,一但有了全部的设备驱动程序,操作系统则会将他们调入内核,然后初始有关的表格。

    2.10硬盘的工作原理

    2.10.1机械硬盘

    机械硬盘主要由机械手臂、磁道和扇区组成,接下来我们将从这三个方面展开介绍机械硬盘的工作原理。

    • 机械手臂:机械硬盘通过机械手臂读取数据,机械手臂的末端是磁头。

    • 磁道:磁道是机械硬盘的磁面中的一个一个圈,磁道用于存储数据。

    • 扇区:扇区的最小单位通常为512KB(由于磁盘大小不断增大,也有部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节)。为了减小IO操作,机械硬盘也会将多个相邻的扇区组合在一起,形成一个块,这个块便就是我们在Windows系统中看到的C、D分区。

    • 平均寻道时间:由于数据存放在磁道上,因此机械手臂需要读取数据首先要找到磁道。受限于工业水平的限制,目前机械手臂找到磁道的时间为5ms,这个时间被称为平均寻道时间。

    • 平均延迟时间:机械手臂寻道之后,需要寻找数据。由于数据的位置是不确定的,而目前的机械硬盘寻找数据会从硬盘的头部扫描到尾部。以7200r/min的硬盘为例,如果碰巧在硬盘头部找到数据,时间约为0ms;如果在硬盘尾部找到数据,时间约为8.3ms,因此我们采用一个平均时间4.15ms作为机械手臂在磁道找到数据的时间,这个时间被称为平均延迟时间。

    平均延迟时间:

    从上述描述可以得出:

    寻找数据的时间=平均寻道时间+平均延迟时间

    2.10.2固态硬盘

    固态硬盘是基于固态电子(SSD,断电数据也会保留)和算法实现数据存储的。

    三、计算机操作系统

    3.1什么是操作系统?

    操作系统就是一个帮助我们完成对计算机的控制的软件,我们如果想打开应用程序必须经过操作系统。它位于计算机的硬件和应用程序之间,是一个协助管理计算机资源和软件资源的控制程序。将硬件复杂的操作封装成一个个简单的接口。

    3.2什么是文件?

    文件就是一个操作系统提供给我们的虚拟的概念。

    3.3什么叫应用程序?

    应用程序的本质就是一堆文件,人类需要完成某些工作,写出一堆文件,组成一个程序去完成工作,这个程序就是应用程序。也就是说软件中除了操作系统我们都可以称它是应用软件。

    3.4操作系统的作用

    操作系统的作用是把计算机控制的复杂指令(CPU)简单化。

    因为应用程序无法控制硬件,但凡需要操作硬件,都必须调用操作系统的接口。

    3.5应用程序和操作系统启动的区别

    应用程序依托于操作系统

    操作系统依托于临时操作系统

    其他的步骤都是一模一样的

    3.6QQ启动的详细流程(Windows)

    1. 双击Windows桌面的QQ图标(qq.exe对应的路径快捷方式)。

    2. 双击图标就是给操作系统发送指令,告诉操作系统QQ软件对应的硬盘地址,并让操作系统启动这个路径。

    3. 操作系统接收到指令操控CPU发送指令给内存

    4. 内存接收指令后发送指令给硬盘,硬盘读取QQ软件代码给内存,QQ启动

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