01--计算机基础

一、计算机基础知识详解

# CPU详解（*****）
  --X86架构
    一般对应32位(CPU一次性能能够从内存中提取32bit的二进制指令)，
    对于内存4g就足够了，若是八g的话浪费硬件性能。
    
  --X64架构
    一般对应64位，可以支持128g内存的运算。


# 内核态与用户态（*****）
  # 代表CPU的两种工作状态
    1.内核态：运行的程序是操作系统，可以操作计算机硬件，既有CPU控制功能，也有运算功能
    2.用户态：运行的程序是应用程序，不能操作计算机硬件，只有CPU运算功能

  # 内核态与用户态的转换
    应用程序的运行必然涉及到计算机硬件的操作，
    那就必须有用户态切换到内核态下才能实现，
    所以计算机工作时在频繁发生内核态与用户态的转换

  # 多线程与多核芯片
    2核4线程：代表有两个CPU，4线程指的是每个CPU都有两个线程----》假4核
    

# 存储器
  RAM：内存
  ROM：“只读”内存
       存放计算机厂商写死在计算机上的一段核心程序---》BIOS
  CMOS：存取速度慢，断电数据丢失，耗电量极低

  硬盘：
    机械硬盘：磁盘
    磁道：一圈数据，对应着一串二进制（1bit代表一个二进制位）
    扇区：一个扇区为512Bytes
         站在硬盘的解读，一次性读写数据的最小单位为扇区

         操作系统一次性读写的单位是一个block块----》8扇区的大小=4096Bytes
    柱面

    
  IO延迟（*****）
    7200转/min-----》120转/s   ===》  1/120转/s = 转一圈需要花费 8ms

    平均寻道时间：
        机械手臂转到数据所在磁道需要花费的时间，
        受限于物理工艺水平，目前机械硬盘可以达到的是 5ms

    平均延迟时间：转半圈需要花费 4ms，受限于硬盘的转速

    IO延迟 = 平均寻道时间 + 平均延迟时间

    优化程序运行效率的一个核心法则：能从内存取数据，就不要从硬盘读取。

  IO设备= 设备的控制（驱动程序）+设备本身

二、操作系统的启动流程

# BIOS介绍：
  BIOS：Basic Input Output System
  BIOS 是被写入计算机ROM（只读内存）中

# 裸机：
  CPU
  ROM：充当内存，存放BIOS系统
  CMOS：充当硬盘

# 操作系统的启动流程（*****）
  1.计算机加电
  2.BIOS开始运行，检测硬件：CPU、内存、硬盘等
  3.BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备
  4.从启动设备上读取第一个扇区的内容
   （MBR主引导记录512字节，前446为引导信息，后64为磁盘分区信息，最后两个为标志位）
  5.根据分区信息读入BootLoader启动装载模块，启动操作系统
  6.然后操作系统询问BIOS，以获得配置信息。
    对于每种设备，系统会检测器设备驱动程序是否存在，如果没有，
    系统则会要求用户安装设备驱动程序
    一旦有了全部的设备驱动程序，操作系统就会将他们调入内核。

# 应用程序的启动流程（*****）
  1.双击exe快捷方式----》exe文件的绝对路径，双击的操作就是在告诉操作系统
    说：我有一个应用程序要执行，应用程序的文件路径是（exe文件的绝对路径)
  2.操作系统会根据文件路径找到exe程序在硬盘的位置，控制其代码从硬盘加载到内存
  3.然后控制CPU从内存中读取刚刚读入内存的应用程序的代码执行，应用程序完成启动。