計算機基礎

2022-02-28 09:03:26 字數 3053 閱讀 2999

** python是一種(程式設計)語言

關鍵字(python) -- 單詞 (english)

語法 (python) -- 語法 (english)

--------------大量練習------------

程式 (python) -- 作文 (english)

程式語言: 程式設計師與計算機溝通的介質

程式設計: 程式設計師用計算機所能理解的表達方式(程式語言)把自己的思維邏輯寫下來, 程式設計的結果就是一堆檔案

程式設計的目的: 讓計算機按照人的邏輯執行程式,取代人力

** 完整的計算機系統組成

應用軟體/應用程式

作業系統(軟體)——控制硬體,服務軟體

計算機硬體 (cpu,記憶體,硬碟)

** 計算機硬體的五大組成:

控制器 —— 指揮 —— cpu (處理器)

運算器 ——邏輯運算/數字運算 —— cpu(處理器)

儲存器 (i/o裝置): 記憶體(主存,ram,  斷電無資料), 外部儲存 (移動,硬碟)

輸入裝置 (input)

輸出裝置 (output)

輸入裝置 –》 記憶體 –》 cpu -》 輸出裝置嗎:cpu控制

裝軟體: 將應用程式軟體放在硬碟上

**硬體的三個重要組成: cpu,記憶體,硬碟

** 微處理器 (cpu):控制器 + 運算器

cpu功能:控制,運算

cpu的工作方式: 取指 –》 分析 –》 執行

硬碟 (作業系統) -》記憶體 –》 cpu 

cpu從內訪問資料

變快方式: 將機械硬碟換成固態硬碟

cpu的指令集:cpu中封裝一些具有基本功能的指令集

精簡指令集 (指令短,功能少,執行快)

複雜指令集 (指令長,功能多,執行慢)——一般用於個人電腦,例如 x86

** 所用的軟體最終都要轉換成cpu的指令集去執行

** x86-64: 該計算機cpu的指令集為x86

cpu從記憶體中一次取得資料量為64個位元位(bit)

** 二進位制:逢二進一

二進位制 -》十進位制:1111=1*2^ 3+1*2^2+1*2^1+1*2^0=2^4-1=15 

十進位制 –》二進位制:除二取餘 

計算機中執行的是二進位制

乙個二進位制位稱為乙個bit(位元): 111 為 三個位元位

8 bit = 1 bytes (位元組)

1024 bytes = 1 kb

1024kb = 1 mb (兆)

1024 mb = 1gb

1024 gb = 1tb

1024 tb = 1 pb

廠商: 1 gb = 1000 * 10000 * 1000 * 8 bit

** cpu具有向下相容性 (64位的cpu可以相容32位的軟體)

以上情形下, 前32位置為0,後32位取自軟體

在cpu效能固定的情形下,加快讀取速度-》減小cpu空閒時間 –》提高效率

速度比較:cpu》暫存器》記憶體》硬碟

摩爾定律:硬體每18個月更新一次

儲存器暫存器(可降低cpu的等待時間):易失性,速度快1ms,容量小《1kb

快取記憶體(可降低cpu的等待時間):易失性,2ms,4mb,經常使用的資料放入快取記憶體

記憶體(ram):易失性; rom(read only):唯讀記憶體,速度快,無寫功能

快閃儲存器(flash):能永存,可讀寫,速度大於磁碟小於記憶體,**高於磁碟

硬碟磁帶:主要用於備份,易攜帶,便宜

cmos: 存系統時間以及啟動盤bios(basic input output system)的資訊, 時鐘晶元保證斷電時其正常運轉

bios: basic input output system

開機: bios –》 找到作業系統盤位置 –》啟動 windows etc.

裝系統: bios –》配置-》 重啟-》cmos指定位置-》裝作業系統 –》重啟 –》cmos指定硬碟 –》調取作業系統

若bios被加密: 扣電池可破解密碼裝置

** 作業系統的啟動流程

加電bios –》檢測硬體-》cmos

找到啟動盤-》讀取第乙個扇區(mbr),512b( 前446為引導資訊, 中64為分割槽資訊, 後2為結束標誌位)

載入 bootloader 

讀取作業系統核心到記憶體(接管bios的任務,控制計算機)

驅動:硬體廠商提供的控制硬體的檔案,可幫助作業系統更好的控制硬體

** 磁碟(機械硬碟):兩張盤,四個盤面儲存

磁軌: 一圈二進位制

扇區: 物理層面最小儲存單位,乙個扇區=512位元組

作業系統操作硬碟:乙個硬碟塊(block塊)= 8扇區 = 4 kb

柱面: 上下磁軌所夾的圓柱體的圓柱面

磁碟分割槽: 兩個柱面中所夾的磁軌和

磁碟震動易壞,多震動(坦克)上不能使用機械硬碟,可考慮固態硬碟

機械硬碟, 每進行一次i/o操作需要經歷以上的9ms 時間, 故而慢

每次i/o操作最多讀 512個扇區,4 kb

應用程式若能減少i/o操作,就可能更多的占用cpu

** mips: million instructions per seconds

普通cpu 500 mips左右

cpu 9ms 能讀4百萬左右條指令,故 9ms對於cpu來說是蠻長一段時間

作業系統(補充)

1. 作業系統的使用者可以為應用程式,亦可為使用者

2. 作業系統包括: 介面程式(將硬體的功能封裝成簡單的介面,服務應用軟體/使用者)和 核心 (核心的功能,用於控制硬體)

3. 作業系統的定義:乙個協調,管理,控制計算機硬體及軟體的控制程式

4. 核心態 與 使用者態: cpu的兩種工作狀態(了解)

核心態: cpu執行作業系統核心所處的狀態,處於核心態能夠控制硬體

使用者態: cpu執行使用者程式/應用程式時所處的狀態, 處於使用者態不能控制硬體

5. ** 應用程式的啟動

前提: 先啟動作業系統

a. 向作業系統提交程式啟動檔案的路徑

b. 作業系統根據檔案的路徑把檔案的資料讀入記憶體

c. 作業系統呼叫cpu執行記憶體中剛剛讀入的程式**

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