计算机基础(1)

                                              计算机基础知识详解

一.cpu详解

• cpu的分类与指令集

• x86-64 : x86指的是cpu的型号

  • cpu具有向下兼容性, 64位的cpu既能运行32位的程序也能运行64位的程序

• 内核态和用户态

  • 代表的是cpu的两种工作状态
    • 内核态: 运行的程序是操作系统,可以操作计算机硬件
    • 用户态: 运行的程序是应用程序,不能操作计算机硬件
  • 内核态和用户态的转换
    • 应用程序的运行必然涉及到计算机硬件的操作, 那就必须由用户态切换到内核态下才能实现,所有计算机的工作的时候频繁发生内核态和用户态的转换

• 多线程和多核芯片

  • 2核4线程: 2核代表有两个cpu，4线程指的是每个cpu都有两个线程=》假4核
  • 4核8线程: 4核代表有4个cpu，8线程指的是每个cpu都有两个线程=》假8核

二.存储器

• RAM: 内存

• ROM: "只读内存" 存放计算机厂商写死计算机上的一段核心程序=>BIOS

• CMOS: 存取速度慢, 断电数据丢失, 耗电量极地, 类似于硬盘

• 硬盘

  • 机械硬盘: 磁盘(基于磁工作)
    • 磁道: 一圈数据, 对应这一串二进制(1bit代表一个二进制位)
      • 8bit比特位=1Bytes字节
        1024Bytes=1KB
        1024KB=1MB
        1024MB=1GB
        1024GB=1TB
        1024TB=1PB
    • 扇区:
      • 一个扇区通过为512Bytes, 站在硬盘的角度,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
  • 固态硬盘: 速度块

• IO延迟

  • 以7200转/min的机械硬盘为例, 120转/s, 1/120/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所花费的时间, 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, 受限于磁盘的转速

  • 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: 能操内存取数据, 就不要从硬盘中取

• 操作系统的启动流程

  • BIOS介绍:

    • BIOS: Basic Input Output System 基本输入输出系统
    • BIOS被写入ROM(只读内存)设备

  • 裸机:

    • cup
    • 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

  • 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，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