• 计算机硬件介绍


    计算机硬件介绍

    1.编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系:编程是一种语言,通过编程语言来跟计算机沟通,让计算机去完成工作。操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件。

    2.应用程序-操作系统-硬件: 应用软件经过操作系统对系统发起调用,操作系统到硬件上操作硬盘,操作系统到硬盘上访问数据并返回给应用软件。

    3.CPU-内存-磁盘:硬盘要通过CPU运行,先将硬盘中的数据放置内存中,再由CPU在到内存中提取运行。

    4.CPU与寄存器,内核态与用户态及如何切换:

    4.1CPU于寄存器:CPU运行速度远高于内存,寄存器也是一种存储设备,与CPU一样的材质做成的设备,与CPU运行速度一样。

    4.2内核态与用户态如何切换:应用软件不可对硬件有操作指令,操作系统可对硬件有任何操作,一个应用软件需要访问硬件,对操作系统提出系统调用,PSW中有二制位控制着内核态和用户态进行切换,通过指令把用户态切换成内核态,读取数据并放回给操作系统,操作系统把数据返回给应用。

    5.存储器系列,L1缓存,L2缓存,内存(RAM),EEPROM和闪存,CMOS与BIOS电池

    L1缓存:寄存器即1级缓存是在CPU内部的,材料一致与CPU速度一样快。 

    L2缓存: 高速缓存即2级缓存比内存存储快一点的设备。

    内存:不与高速缓存快,但比硬盘快,永久存储。

    EEPROM电可擦出可编程只读。

    闪存:非易失性,可用于存储,基于电方式工作,特点断电内容还有,速度快,用于永久存储,用作固态硬盘。

    CMOS与BIOS电池:易失性的,保存当前时间和日期以及计算机配置参数,BIOS进行程序修改,BIOS相当于一个小操作系统,产生的数据保存到CMOS。

    6.磁盘结构,平均寻道时间,平均延迟时间,虚拟内存与MMU

    6.1磁盘结构:由磁头、磁道、柱面、扇区、圆盘组成。

    6.2平均寻道时间:机械手臂从硬盘最外圈一圈一圈往里转,直到找到有数据的一圈,但不知道数据的具体位置。

    6.3平均延迟时间:机械臂到达正确的磁道必须等待旋转数据所在的扇区,这段时间是平均延迟时间。

    6.4虚拟内存与MMU:

    6.4.1虚拟内存:虚拟内存是硬盘上面的空间, 虚拟出来到内存,将正使用的程序放入内存执行,不执行的内存放在硬盘某一个地方,而这个地方被称为虚拟内存。MMU:是硬盘的物理地址和内存地址的影射关系。

    7.磁带:储存量高,相比于磁盘运行速度低可轻易携带,移动性强,用作备份。

    8.设备驱动与控制器:控制器是主机与磁盘驱动器之间的接口,装上USB控制器驱动,控制器才能正常工作。驱动程序不能独立运行,需加上操作系统才能运行。

    9.总线与南桥和北桥:总线是连接一个个组件,传输数据使用,南桥连接慢速设备,北桥连接高速设备。

    10.操作系统的启动流程:计算机加电,按下计算机电源键;加载BIOS程序;检测硬件;BIOS将读取CMOS存储器的参数;启动设备读取扇区内容;启动操作系统;操作系统询问BIOS并获得配置信息。

    11.应用程序的启动流程:用户使用硬件(鼠标)操作双击应用快捷方式向操作系统发出请求,操作系统在硬盘路径中找到应用软件数据后存入内存中,CPU向内存中提取并将处理结果返还给操作系统,操作系统做出响应,应用软件打开。

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