計算機基礎

2021-10-03 11:20:30 字數 4078 閱讀 6666

一:什麼是程式語言?什麼語言?為什麼要有程式語言?什麼程式設計?為什麼要程式設計?

程式語言的本質就是一門語言。

語言就是一種事物與另外一種事物溝通的表達方式/工具。

人--------------人類的語言------------>奴隸

人--------------程式語言-------------->計算機

程式設計就是人類把想讓計算機做的事(人類的思維邏輯),用程式語言表達出來。這樣做目的就是讓計算機按照人類的思維邏輯去工作,從而解放人力。

二:計算機基礎

1. 什麼是計算機

計算機俗稱「電腦」,包含人對計算機的終極期望,能夠真的像人腦一樣工作。

2、為何要有計算機

執行人類的程式,從而把人類解放出來。

3、計算機的組成(計算機所有的組成都是模仿人的某一功能或器官)

①控制器:

作用:是計算機的指揮系統,負責控制計算機所有其他元件如何工作的

模擬:控制器=》人類的大腦

②運算器:

作用:運算包括數**算與邏輯運算

模擬:運算=》人類的大腦

控制器+運算器=》cpu===》人類的大腦

負責執行人類程式的硬體是cpu

③儲存器/io裝置

作用:是計算機的記憶功能,負責資料的訪問

分類:記憶體(又叫主存):基於電工作,訪問資料都快,斷電資料丟失,只能臨時訪問資料。===》人類的大腦的記憶功能

記憶體稱之為主存是因為軟體執行起來以後cpu產生的所有資料都優先儲存與記憶體。主儲存器內的資料是從輸入單元所傳輸進來,而cpu處理完畢的資料也必須先寫回主儲存器中,最後資料才從主儲存器傳輸到輸出單元。

外存(硬碟):基於磁工作,訪問速度都慢,斷電資料也不丟,可以永久儲存資料。===》人的筆記本

④輸入裝置input

如鍵盤、滑鼠

⑤輸出裝置output

如顯示器、印表機

4、乙個程式的執行與三大核心硬體的關係

人--------------程式語言------------->計算機

程式如下:

1、去包子店

2、付錢

3、把包子送回來

總結:程式最先是存放於硬碟之上

程式的執行一定事先把程式的**載入到記憶體,然後cpu從記憶體中讀取指令執行。

三:作業系統

1、引入

作業系統:控制程式(windows、linux)

計算機硬體

2、作業系統概念

作業系統是乙個協調、管理、控制計算機硬體資源與應用軟體資源的控制程式,它位於計算機硬體與應用軟體之間,起承上啟下的作用

作用:1、控制計算機硬體的基本執行

2、把使用硬體的複雜操作封裝成簡單的功能,給上層的應用程式使用(將硬體操作的複雜細節封裝成簡單的介面來提供給應用程式或使用者使用)。

例如:檔案就是作業系統提供給應用程式/使用者操作硬碟的一種功能

3、程式的區分

計算機硬體是死的,計算機硬體的執行都受軟體控制,所以說,軟體相當於計算機的靈魂

具體來說軟體分為兩種:

2、系統軟體:控制底層硬體的

4、計算機系統三層結構

應用程式、使用者

作業系統

計算機硬體(作業系統通過驅動程式驅動硬體)

5、平台

計算機硬體+作業系統=》平台

平台具體指的是應用程式的執行平台,或者說使用者的使用平台

軟體的跨平台性指的是:一款軟體可以任意平台上執行,是衡量軟體質量高低的乙個非常重要的指標

四:計算機基礎知識想詳解

1、cpu詳解

cpu的分類與指令集

x86-64(*****)

x86是cpu的架構型號,64是指cpu每次可以訪問64個指令集

cpu具有向下相容性

64的cpu既能執行32位的程式也能執行64位的程式

核心態與使用者態(*****)

代表cpu的兩種工作狀態

1、核心態:執行的程式是作業系統,可以操作計算機硬體

2、使用者態:執行的程式是應用程式,不能操作計算機硬體

核心態與使用者態的轉換

應用程式的執行必然涉及到計算機硬體的操作,那就必須有使用者態切換到

核心態下才能實現,所以計算機工作時在頻繁發生核心態與使用者態的轉換

多執行緒與多核晶元

2核4執行緒:

2核代表有兩個cpu,4執行緒指的是每個cpu都有兩個執行緒=》假4核

4核8執行緒:

4核代表有4個cpu,8執行緒指的是每個cpu都有兩個執行緒=》假8核

2、儲存器

ram:記憶體

rom:「唯讀記憶體」(存放計算機廠商寫死計算機上的一段核心程式=》bios)

cmos:訪問速度慢,斷電資料丟失,耗電量極低

硬碟:機械硬碟:磁碟

磁軌:一圈資料,對應著一串二進位制(1bit代表乙個二進位制位)

8bit位元位=1bytes位元組

1024bytes=1kb

1024kb=1mb

1024mb=1gb

1024gb=1tb

1024tb=1pb

200g=200*1000*1000b

扇區:乙個扇區通過為512bytes

站在硬碟的解讀,一次性讀寫資料的最小單為為扇區

作業系統一次性讀寫的單位是乙個block塊=》8扇區的大小=4096bytes

柱面:

固態硬碟:

io延遲(*****)

7200轉/min,120轉/s,1/120轉/s=轉一圈需要花費8ms

io延遲=平均尋道時間+平均延遲時間

優化程式執行效率的乙個核心法則:能從內訪問資料,就不要從硬碟取

虛擬記憶體:

許多計算機支援虛擬記憶體機制,該機制使計算機可以執行大於物理記憶體的程式,方法是將正在使用的程式放入記憶體取執行,而暫時不需要執行的程式放到磁碟的某塊地方,這塊地方成為虛擬記憶體,在linux中成為swap,這種機制的核心在於快速地對映記憶體位址,由cpu中的乙個部件負責,成為儲存器管理單元

io裝置=裝置的控制+裝置本身

3、匯流排

4、作業系統的啟動流程(*****)

bios(basic input output system):計算機出廠所帶的操作,系統bios被寫入rom裝置

裸機: 裝機後:

cpu cpu

rom:充當記憶體,存放bios系統 ram

cmos:充當硬碟存放bios產生的資料 硬碟

作業系統的啟動流程(*****)

1.計算機加電;

2.bios開始執行,檢測硬體:cpu、記憶體、硬碟等;

3.bios讀取cmos儲存器中的引數,選擇啟動裝置;

4.從啟動裝置上讀取第乙個扇區的內容(mbr主引導記錄512位元組,前446為引導資訊,後64為分割槽資訊,最後兩個為標誌位);

5.根據分割槽資訊讀入bootloader啟動裝載模組,啟動作業系統;

6.然後作業系統詢問bios,以獲得配置資訊。對於每種裝置,系統會檢查其裝置驅動程式是否存在,如果沒有,系統則會要

求使用者安裝裝置驅動程式一旦有了全部的裝置驅動程式,作業系統就將它們調入核心。

bios

1、存有win10系統的光碟、u盤、行動硬碟:無密碼

2、本地硬碟上的win7系統:密碼

應用程式的啟動流程(*****)

1、雙擊exe快捷方式--》exe檔案的絕對路徑,就是在告訴作業系統

說:我有乙個應用程式要執行,應用程式的檔案路徑是(exe檔案的絕對路徑)

2、作業系統會根據檔案路徑找到exe程式在硬碟的位置,控制其**從硬碟載入到記憶體

3、然後控制cpu從記憶體中讀取剛剛讀入記憶體的應用程式的**執行,應用程式完成啟動

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