Python全栈之路开篇计算机基础
一、为何要学习计算机基础？
俗话说的好，基础不牢地动山摇，身为在it行业的我们，理论知识虽然枯燥，但却是前进路上必不可少的基石，只有底子打的结实，才能看到更远的未来。
Python是一门高级的面向对象的编程语言，既然是语言，他无非就是具备了沟通交流的属性，他是我们与计算机沟通的桥梁，至于编程语言也是多种多样的，
世界上有很多种语言，还有很多地方性语言不为所知，编程语言也如此，例如大名鼎鼎的c语言，java，php，还有人生苦短，我最爱用的Python等等诸多的
编程语言
程序最终就是一堆代码凑在一起的文件，操作系统(operating system)是用户和计算机之间的界面。一方面操作系统管理着所有计算机系统资源，另一方面操作系统
为用户提供了一个抽象概念上的计算机，在操作系统的帮助下，用户使用计算机时，避免了对计算机系统硬件的直接操作，那么接下来我们就有必要去了解一下什么
是计算机硬件
如上图所示，计算机的系统分为了上面三大块。硬件，操作系统，应用程序。要想学习软件知识，我想那些硬件的知识或多或少还是得了解点的，现在我们就来谈谈硬件一类的知识。
二、计算机硬件介绍
1. 什么是硬件：拿人体做比喻，人体是硬件，思维是软件。大脑发出一个命令，你才能做相应的动作.
2. 在现实生活中，人脑是用来计算的，在计算机中，用来计算的是什么呢？当然是CPU了。
3.如果我们把计算机理解为人的大脑，我们可以总结为几句话：
CPU是人的大脑，负责逻辑运算和调度
内存是人的临时记忆，负责临时存储
硬盘是人的笔记本，负责永久存储
输入设备输出设备是人的耳朵或眼睛，像耳机，音响之类的设备
示意图
三、处理器（寄存器）
1.计算机的大脑是CPU，它从内存中取指令-▶解码-▶执行，然后在取指令，解码，执行，周而复始，直至整个程序被执行完成。
2. 寄存器是一个存储设备，最快的一种存储设备就是寄存器。
3.寄存器的分类
①通用寄存器：用来保存变量和临时结果的。
②程序计数器：它保存了将要取出的下一条指令的内存地址。在指令取出后，程序计算器就被更新以便执行后期的指令
③堆栈指针：它指向内存中当前栈的顶端。该栈包含已经进入但是还没有退出的每个过程中的一个框架。在一个过程的堆栈框架中保存了有关的输入参数、局部变量以及那些没有保存在寄存器中的临时变量
④程序状态字寄存器（Program Status Word,简称PSW）：这个寄存器包含了条码位(由比较指令设置)、CPU优先级、模式（用户态或内核态），以及各种其他控制位。用户通常读入整个PSW，但是只对其中少量的字段写入。在系统调用和I/O中，PSW非常重要。
四、存储器系列，L1缓存，L2缓存，内存（RAM），EEPROM和闪存，CMOS与BIOS电池
1. 计算机中第二重要的就是存储了，目前cpu已经超过22纳米的物理极限，当今可以说最能优化和提升的反而不是cpu和内存而是硬盘，降低硬盘的io无论在何时都是
值得研究的课题
由上图可以很清楚的看见寄存器存储是速度非常快的，但是它的容量却很少。下来就是高速缓存了。我就不一一介绍了，我相信大家应该可以看得懂这个图。
2.寄存器即L1缓存：用与cpu相同材质制造，与cpu一样快，因而cpu访问它无时延，典型容量是：在32位cpu中为32*32，在64位cpu中为64*64，在两种情况下容量均<1KB。
3.高速缓存即L2缓存：主要由硬件控制高速缓存的存取，内存中有高速缓存行按照0~64字节为行0，64~127为行1。。。最常用的高速缓存行放置在cpu内部或者非常接近cpu的高速缓存中。当某个程序需要读一个存储字时，高速缓存硬件检查所需要的高速缓存行是否在高速缓存中。
4.内存：主存通常称为随机访问存储RAM，就是我们通常所说的内存，容量一直在不断攀升，所有不能再高速缓存中找到的，都会到主存中找，主存是易失性存储，断电后数据全部消失
5.EEPROM（Electrically Erasable PROM，电可擦除可编程ROM）和闪存（flash memory）也是非易失性的。还有一类存储器就是CMOS，它是易失性的，许多计算机利用CMOS存储器来保持当前时间和日期。CMOS存储器和递增时间的电路由一小块电池驱动，所以，即使计算机没有加电，时间也仍然可以正确地更新，除此之外CMOS还可以保存配置的参数，比如，哪一个是启动磁盘等，之所以采用CMOS是因为它耗电非常少，一块工厂原装电池往往能使用若干年，但是当电池失效时，相关的配置和时间等都将丢失。
五、磁盘
1.磁盘由磁头，磁道，扇区组成的。
2.磁道：每个磁头可以读取一段换新区域。把一个戈丁手臂位置上所以的磁道合起来，组成一个柱面
3.每个磁道划成若干扇区，扇区典型的值是512字节。
4.数据都存放于一段一段的扇区，即磁道这个圆圈的一小段圆圈，从磁盘读取一段数据需要经历寻道时间和延迟时间，那么什么是寻道时间和延迟时间呢？
平均寻道时间：机械手臂从一个柱面随机移动到相邻的柱面的时间成为寻到时间，找到了磁道就以为着招到了数据所在的那个圈圈，但是还不知道数据具体这个圆圈的具体位置
平均延迟时间：机械臂到达正确的磁道之后还必须等待旋转到数据所在的扇区下，这段时间成为延迟时间
六、磁带
1.有些人会想磁带是用来干什么的呢？当然，它也是内存之一，是用来存储东西的，它的存储量是相当大的，而且价钱也便宜。当遇上火灾等紧急情况时，可以用磁带来存储我们的重要文件。常常用来做备份（常见于大型数据库系统中）。但是，它也有缺点，就是运行速度特别慢，效率低。
2.cpu和存储器并不是操作系统唯一需要管理的资源，I/O设备也是非常重要的一环。I/O设备一般包括两个部分：设备控制器和设备本身。
控制器的功能：通常情况下对设备的控制是非常复杂和具体的，控制器的任务就是为操作系统屏蔽这些复杂而具体的工作，提供给操作系统一个简单而清晰的接口
设备本身：有相对简单的接口且标准的，这样大家都可以为其编写驱动程序了。要想调用设备，必须根据该接口编写复杂而具体的程序，于是有了控制器提供设备驱动接口给操作系统。必须把设备驱动程序安装到操作系统中。
七、总线
北桥即PCI桥：连接高速设备
南桥即ISA桥：连接慢速设备
八、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，系统会检查其设备驱动程序是否存在，如果没有，系统则会要求用户按照设备驱动程序。一旦有了全部的设备驱动程序，操作系统就将它们调入内核。然后初始有关的表格（如进程表），穿件需要的进程，并在每个终端上启动登录程序或GUI
