计算机硬件词汇介绍

计算机硬件词汇介绍

·编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系

编程语言的作用是为了让程序员和计算机畅通无阻的沟通。程序员可以通过使用编程语言来让计算机执行任务，任务需要在操作系统上运行，操作系统需要在硬件设备上运行。

·应用程序-》操作系统-》硬件

通过程序员编码实现应用程序，应用程序运行在操作系统之上并调用操作系统服务，操作系统运行在硬件设备之上，通过接口调用硬件设备支持操作系统的正常运行。

·cpu-》内存-》磁盘

CPU，内存，磁盘都是计算机硬件设备，CPU是计算机的大脑，负责处理计算，内存是计算机的临时存储介质，与CPU桥接，特点是存取快速，无断电记忆，空间有限，磁盘是计算机的永久存储介质，存储空间大，存取速度慢于内存。

·cpu与寄存器，内核态与用户态及如何切换

寄存器是为了解决CPU从内存取数据耗时太久的问题，在CPU内部增加寄存器用于存储临时数据和关键变量。寄存器分为通用寄存器，专用寄存器和控制寄存器。

控制寄存器中有一类名为程序状态字寄存器，属于计算机算数运算的核心部件，其中一个二进制位用于控制内核态和用户态的切换。

应用程序都是处于用户态的，当应用程序希望调用硬盘读取数据时，需要系统操作帮忙以应用程序的名义调用硬盘，获取数据，完成状态切换。

·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：集成在CPU内部，用于CPU在处理数据过程中数据的暂时保存，存取速度快，成本高。

L2缓存：是L1缓存的缓存器，用于存储那些CPU处理时需要用到、一级缓存又无法存储的数据，存取速度略慢于L1缓存，成本略低于L1缓存。

内存：内存是计算机的临时存储介质，与CPU桥接，特点是存取快速，掉电后数据丢失，空间有限。

EEPROM：电可擦可编程只读存储器，掉电后数据不丢失的存储芯片。  

闪存：俗称‘固态硬盘’，与EEPROM类似也是电可擦可编程只读存储器，但是闪存的数据删除不实以字节为单位，而是以区块为单位，区块大小为256KB～20MB之间。

CMOS：也属于掉电后数据丢失的存储介质，多用于计算机主板中，通过电池持续供电，存储时间，日期，等系统设置信息。

BIOS：基于输入输出的系统，被固化到计算机主板内一个ROM上的程序，为计算机提供最底层的、最直接的硬件设置和控制

· 磁盘结构，平均寻道时间，平均延迟时间，虚拟内存与MMU

磁盘结构：通过盘片，磁头和运动机构组成。磁头通过盘片的高速旋转存储，擦除信息。

平均寻道时间：硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数。

平均延迟时间：硬盘在接收到系统指令，磁头移动到数据所在的磁道后，数据所在扇区移动到磁头下方所花费的时间。

虚拟内存：计算机内存管理的一种技术，通过在磁盘空间设置虚拟内存空间，把内存中存放不下的数据存放在虚拟内存中。

MMU：内存管理单元，用于CPU将虚拟内存地址映射为物理地址。

·磁带

常被计算机作为数字信息备份存储设备，价格低廉。

·设备驱动与控制器

设备驱动：为保证硬件设备于计算机系统可以正常通信，硬件厂商根据系统标准编写的配置文件。

控制器：计算机主板上的硬件统一由控制器控制，操作系统对控制器发出命令，控制器对硬件设备发出指令。

·总线与南桥和北桥

总线：总线分为地址总线，数据总线和控制总线，用于计算机各部件之间传送信息。

南桥：连接慢速设备，如I／O接口等。

北桥：连接高速设备，如CPU，内存等

·操作系统的启动流程

1.计算机连接电源；2.BIOS启动，检测硬件设备是否正常；3.BIOS根据CMOS中系统配置信息，选择启动设备（磁盘，u盘等）；4.读取第启动设备上第一个磁盘扇区内容；5.根据分区内容启动读入bootloader，启动操作系统；

·应用程序的启动流程

1.通过I／O设备（显示器／鼠标），选择打开应用程序快捷方式。2.应用程序调用操作系统，操作系统根据快捷方式地址，通过控制器操作磁盘设备，打开硬盘，读取应用程序文件。