计算机基础

我们要学习Python语言，就要知道python语言在执行中是怎么运行的，了解这一点就需要知道计算机构造以及计算机是怎样运行的。

 

一：计算机系统：

应用程序

操作系统

计算机硬件

 

计算机硬件有五大部分：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备。

其中控制器和运算器又统称CPU.

cpu是相当于人的大脑，负责控制全身和运算

存储器又分内存和外存

内存是人的记忆，负责临时存储

外存有磁盘，硬盘，磁带，U盘，光盘等，负责永久存储。

输入设备是相当人的于眼耳鼻嘴，负责接收外部的信息存入内存

输出设备是你的脸部(表情，或者话语 ，肢体语言等接受信息后作出的一系列反应，负责经过处理后输出的结果

以上所有的设备都通过总线连接，总线相当于人的神经。

 

二  CPU：

1:CPU 的两种工作状态

内核态与用户态

内核态：当CPU 在内核态运行时，可以执行指令集中的所有指令，所有的指令中包含了使用硬件的所有功能（操作系统在内核态下运行，从而可以访问整个硬件）

     简单的说就是出于内核态下可以控制硬件

用户态：用户程序在用户态下运行，仅仅只能执行CPU整个指令集的一个子集，该子集中不包含操作硬件功能的部分，因此一般情况下，在用户态中有关I/O和

内存都是受保护的（其中操作系统是受内存保护的），不能被别的程序占用。 

    处于用户态下，不能控制硬件。

 

2：CPU的工作方式：取指令-----分析----- 执行

强调：所有软件的执行都要转换成CPU 的指令去执行   。

 

3：CPU的语言：二进制。CPU执行所有的指令都是基于二进制语言去执行。

二进制的单位：  1bit

8个bit = 1 bytes

1024bytes=1KB

1024KB=1MB

1024MB=1GB

1024GB=1TB

1024TB=1PB

 

三 存储器：内存与外存：

内存：是一种即存式（即断电即失）的存储器， 优点是速度快， 缺点是造价高。不能永久保存

外存：是一种永久（断电也会保存）的存储器。

其中外存数据都需要先交给内存，然后经过内存交给CPU 执行。

如下：

磁盘：
平均寻道时间：5ms
平均延迟时间：60/7200=0.008=8ms  取中间值4ms  

即一共的时间为9ms

优点：存储空间大，造价低，永久保存。    缺点：传输数据速度慢

 

四：输入设备

输入设备的任务是把程序员编好和原始数据送到计算机中区，并且将他们转换成计算机内存所能识别和接受的信息方式。

五：输出设备

输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或者其他设备所能接受的形式送出计算机

 

 

六：操作系统：

操作系统是一个协调 管理 控制计算机硬件与软件的控制程序。

操作系统分成两部分：接口程序与内核

接口程序：将硬件的功能封装成简单的接口，用来给应用软件或者给用户使用。

 

 

七 启动计算机

    启动流程：
计算机加电
BIOS->检测硬件->CMOS
找到启动盘-》读取第一个扇区512B（了解：446引导信息 64分区信息 2结束标志位）
加载bootloader
读取操作系统内核（接管BIOS的任务，控制计算机）

 

 

八 ：应用程序

应用程序就是为使用者提供与电脑沟通所开发出来的程序软件

应用程序启动

前提是先启动操作系统

1：向操作系统提交程序启动文件的路径

2：操作系统根据程序文件路径把硬盘里的数据读入内存。

3：操作系统调用CPU 来执行内存中刚刚读入的程序代码。