day02
1.今日内容概要
1.cpu是什么
2.CPU分类与指令集的概念
3.X86-64位概念
4.寄存器介绍
5.CPU工作流程简介
6.CPU工作的两种状态(用户态与内核态)
7.多线程与多核芯片介绍
8.存储器
9.总线介绍
10.BIOS介绍
11.BIOS启动流程
12.操作系统启动流程
13.密码破解与安全相关
14.应用程序的启动流程
2.cpu是什么
1.CPU是什么?
"""
简单来说就是中央处理器
作为计算机系统的运算和控制核心,是信息处理、程序运行的最终执行单元.
组成方式:控制器+运算器=CPU
CPU功能:控制+运算
"""
3.CPU分类与指令集的概念
1.cpu是否强大取决于他的指令集,cpu分类根据指令集来分类
2.指令集分为两类
"""
精简指令集(CISC)
多用于智能手机(几个小矮人合作把一件事做了)
复杂指令集(RISC)
多用于电脑(一个牛人把一做了)
"""
4.X86-64位概念
1.X86
"""
代表cpu的型号,例如早期的8086,80286,现在统称为X86架构,X86指的是32位操作系统,x86-64指的是64位操作系统
"""
2.64位
"""
指的是cpu一次性从内存取64位二进制数,64位的cpu既能运行32位的程序也能运行64位的程序。
"""
# 3.电脑的和手机的CPU架构不同
"""
电脑一般是X86架构
手机一般是ARM架构
"""
5.寄存器介绍
1.什么是寄存器?
"""
cpu中还有寄存器,cpu同等材质制成的，也是存储设备,由于造价高,不能大规模制造,提升的是cpu取数据的速度.
"""
2.通俗解释寄存器
"""
寄存器就是你的口袋。身上只有那么几个，只装最常用或者马上要用的东西.
内存就是你的背包。有时候拿点什么放到口袋里，有时候从口袋里拿出点东西放在背包里.
内存就是你家里的抽屉。可以放很多东西，但存取不方便.
"""
3.寄存器的作用
"""
IO时间可以降下来,可以提升cpu的执行效率.
"""
6.CPU工作流程简介
1.CPU工作方式是什么?
"""
工作方式：cpu从内存取指(取得指令)--->分析--->执行(决定是吃饭还是上厕所)
软件的执行都是由CPU执行，强调所有的软件最终都要转换成CPU的指令去执行
P.S CPU被制成具有特定功能的芯片,称为微处理器,芯片内有被编号的微指令集
"""
2.软件运行的流程
"""
所有软件运行都是先从硬盘读到内存,读到内存之后,cpu再从内存读数据,读取一条指令然后执行。(cpu读取的数据都是从内存来的).
"""
7.CPU工作的两种状态(用户态与内核态)
1.用户态
"""
cpu执行用户程序/应用程序所处的状态，处于用户态不能控制硬件。cpu只开放部分运算指令集。
"""
2.内核态
"""
cpu执行操作系统内核所处的状态，处于内核态能够控制硬件。处于内核态时意味着cpu所有指令集都开放了。
"""
总结:cpu无时无刻都在两种状态的切换
8.多线程与多核芯片介绍
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核代表有四个cpu,8线程指的是每个cpu都有两个线程=>假8核
"""
9.存储器part1
存储器(以下存储器的特点是,cpu等待存储器的延迟时间,由快到慢,存储空间由小到大)
1.寄存器即L1缓存
2.高速缓存L2缓存
3.内存
RAM:内存(可存可取的设备一般指的是日常内存)
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,耗电量极低(主板电池扣下来,计算机会丢失数据回到出厂设置)
"""
计算机初始设置,例如时间。
"""
存储器(以下存储器的特点是,cpu等待存储器的延迟时间,由快到慢,存储空间由小到大)
1.寄存器即L1缓存
2.高速缓存L2缓存
3.内存
RAM:内存(可存可取的设备一般指的是日常内存)
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,耗电量极低(主板电池扣下来,计算机会丢失数据回到出厂设置)
"""
计算机初始设置,例如时间。
"""
4.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)
"""
8bit比特位=1Bytes字节
1024Bytes=1KB
1024MB=1GB
1024GB=1TB
1024TB=1PB
"""
扇区:
"""
一个扇区通过为512Bytes
站在硬盘的解读,一次性读写的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
"""
固态硬盘
5.磁带
10.存储器part2
IO延迟
"""
7200转/min
120转/s
1/120转/s=转一圈需要8ms
平均寻道时间:机械手臂转到数据所在此道需要花费的时间,受限于物理工艺水平,目前机械硬盘可以打到的是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
"""
总结:优化程序的运行效率的一个核心法则:能从内存取数据,就不要从硬盘取数据
11.存储器part3
1.IO设备
"""
I/O设备=设备的控制+设备本身
"""
2.控制器的概念
"""
硬盘买来插到计算机的接口上,接口对应着一组芯片，这组芯片称为设备的控制器。控制计算机硬件的是操作系统，操作系统向芯片发指令，硬盘的接口再把命令交给硬盘。控制器之上对应的程序称之为驱动程序，驱动程序控制设备的控制器。驱动程序控制硬件例如显卡驱动或声卡驱动。
"""
3.操作系统操作硬件的流程
"""
操作系统调用驱动程序，驱动程序调用芯片，用芯片操作硬盘内的细节。
"""
12.总线介绍
总线的概念:
"""
计算机的硬件集成在主板上，总线就是组件与组件之间来回传输数据的线路。
"""
13.BIOS介绍
BIOS介绍:
bios系统:控制计算机运行的程序 仅仅是用来启动计算机
BIOS:Basic Input Output System
BIOS被写入ROM设备
裸机:
CPU(上层)
ROM:充当内存,存放BIOS系统
CMOS:充当硬盘(下层)
14.BIOS启动流程
第一步:计算机cpu一开机就会从ROM里面读取bios操作系统,cpu去ROM里面运行指令,
第二步:开机的设置时间启动项统一都存到cmos里面
第三步:裸机的情况cpu rom 硬盘(cmos) bios仅仅提供输入输出功能 仅仅只是过渡期
15.操作系统启动流程
第一步:计算机加电
第二步:BIOS开始运行,检测硬件:CPU、内存、硬盘等
第三步:BIOS读取CMOS存储器中的参数,选择启动设备
第四步: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位分区信息,最后两个为标志位)
第五步:根据分区信息读入bootloader启动装载模块,启动操作系统
第六步: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。一旦有了全部设备驱动程序,操作系统就将它们调入内核。
16.密码破解与安全相关
启动windows系统之前一定会启动BIOS系统
破解密码流程
"""
方法一:
第一步:把win10系统的光盘、u盘、移动硬盘插到计算机上,这样计算机上有两块硬盘都有windows操作系统.
第二步:从没有密码的操作系统接管整个计算机的运行，修改掉有密码的windows系统.
方法二:
把主板电池扣下来可以,cmos数据全都没了包括设置的密码,破解bios密码.
"""
17.应用程序的启动流程
第一步: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(exe文件的绝对路径)
第二步: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。
第三步: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。
