計算機硬體
一、程式語言是用來定義電腦程式的形式語言，用來向計算機發出指令，讓程式設計師準確地定義計算機需要的資料，在不同情況下所應當採取的行動。應用程式用程式語言開發出來，形成乙個例如qq的軟體，隨之在計算機作業系統上執行，由作業系統呼叫計算機硬體進行操作。三者相輔相成，如應用程式直接操作計算機硬體則會嚴重影響開發效率，這時候就需要乙個既定的已編寫成熟的作業系統作為乙個介面進行橋接，計算機硬體支援作業系統，作業系統支援應用程式。反過來，應用程式向作業系統發出指令，作業系統操控硬碟等計算機硬體。
二、cpu-》記憶體-》磁碟，cpu與暫存器
cpu是計算機的**處理器，類似人的大腦，主要用來解釋計算機指令以及處理計算機軟體中的資料。記憶體是計算機內部儲存器，斷電後會丟失，也計算機磁碟與cpu溝通的橋梁，cpu將進行運算的資料暫存與記憶體中，運算完成後再送出來。磁碟是計算機的外部儲存器，具有永久儲存的效果。使用者可以將資料儲存於磁碟中，需要使用時，向cpu傳送指令，然後由記憶體向磁碟呼叫，記憶體相當乙個緩衝地帶，決定電腦呼叫磁碟的哪一部分。
cpu的運作就是乙個取指令->解碼->執行的乙個迴圈過程，周而復始完成整個程式。由於直接訪問記憶體得到的反饋時間略久於cpu直接執行，故cpu中會有一些暫存指令、資料和位址的部件即暫存器。暫存器可分為通用暫存器、程式計數器、堆疊指標、程式狀態字暫存器。
1.通用暫存器用來儲存變數和臨時結果。
2.程式計數器
3.堆疊指標按「先進後出」的原則訪問資料，指向記憶體中當前棧的頂端，包含已經進入沒有退出的過程的框架。在堆疊框架中儲存了有關輸入引數、區域性變數以及沒有儲存的臨時變數。
4.程式狀態字暫存器用於作業系統在使用者態與核心態之間的切換，用來存放各種狀態資訊和控制資訊。包含了條碼位、cpu優先順序、模式以及其他控制位。
三、核心態與使用者態及如何切換
由於作業系統的很多操作消耗系統的物理資源，所以不可能任何操作都可以讓任何程式來做，於是產生了特權級別的概念，與系統相關的關鍵操作需要高階別的程式完成，達到減少資源使用和集中管理的目的，這就是核心態和使用者態。cpu在核心態執行時，可以執行所有指令，在使用者態下執行時，僅僅能執行一部分，使用者態下工作時不能直接操作硬體，而是需要使用系統呼叫，向作業系統申請使用服務例程來處理任務，即乙個特別的過程呼叫指令，這就是核心態與使用者態的切換。
四、儲存器系列
暫存器即l1快取，與cpu相同材質製造，速度一樣快。
由於l1快取容量的限制，為了再次提高cpu的運算速度，cpu外部通常放置高速儲存器即快取記憶體，l2快取，工作主頻比較靈活。cpu在讀取資料時，先從l1中尋找，再從l2尋找。每一級快取速度比前一級慢但是容量大，但由於造價昂貴，所以其大小有限。在快取記憶體之外，就是記憶體。記憶體是計算機重要部件之一，是與cpu溝通的橋梁，幾乎所有程式的執行都是在記憶體中進行的，它具有易失性，斷電後消失資料。除了主存（ram）外，還有非易失性隨機訪問儲存如rom、eeprom以及快閃儲存器。rom在工廠中被程式設計完畢，是唯讀儲存，而eeprom與快閃儲存器是可以擦除重寫，三者都是非易失性，快閃儲存器速度比ram慢但比磁碟要快。
計算機還有一種儲存器是cmos，cmos是電腦主機板上的一塊ram晶元，用來存放系統引數，也就是系統通過bios設定對cmos引數進行設定，比如計算機系統時間、系統密碼、裝置啟動順序等。cmos通過bios電池供電，就是鈕扣電池，日常生活中使用計算機可能會遇到bios不存，開機進入bios或者開機時間不同步，可能就是因為bios電池故障造成的。
五、磁碟結構，平均尋道時間，平均延遲時間
磁碟的物理組成簡單來說是由碟片、磁頭和支援電路三部分組成。磁頭在盤面轉動時劃出的一段軌道，或者說以盤面中心延伸出的各個同心圓，稱為磁軌。由於硬碟由多個盤面重疊組成，所以多個重疊盤面的相同位置磁軌組合在一起，組成乙個柱面。每個磁軌還可分為許多個扇形區域，叫做扇區，資料存放於這些許多個扇區中，在dos中每個扇區是512位元組。
磁頭從接到計算機命令開始移動到需要的資料所在磁軌的平均時間，為平均尋道時間。平均尋道時間往往體現磁碟讀取資料的能力，時間越小，磁碟執行速率也就越快。當磁頭尋到資料所在正確磁軌後，還不一定到達資料所在扇區，所以磁頭從到達正確磁軌開始移動到所在磁軌正確扇區的平均時間，也是平均延遲時間。
六、虛擬記憶體與mmu
電腦中所執行的程式均需要記憶體執行，為了緩解記憶體的壓力，windows系統運用了虛擬記憶體技術，即把硬碟的一部分空間取出充當記憶體使用。當程式執行超過最大物理記憶體時，便呼叫虛擬記憶體，二者相互靈活轉換，可以適當加強計算機處理大型程式的能力。這種相互轉換的能力，由cpu中的乙個部件，儲存器管理單元（mmu）負責，它負責程式之間的上下文切換，提供硬體機制的記憶體訪問授權，是虛擬記憶體與物理記憶體的控制線路。
七、磁帶
磁帶是一種柔軟的帶狀磁性記錄介質，以順序方式訪問資料，可以離線儲存和互換讀出，具有儲存容量大、**低廉、攜帶方便的特點，常被用作備份。
八、裝置驅動與控制器
管理和控制計算機所有輸入/輸出（i/o）裝置是作業系統的主要功能之一，i/o裝置一般包括裝置控制器和裝置本身。裝置控制器負責控制乙個或多個i/o裝置，它接收cpu的命令，去控制i/o裝置工作，從而實現i/o裝置和計算機之間的資料交換。裝置驅動是作業系統與i/o裝置之間的耦合劑，驅動負責作業系統的請求傳輸並轉化為物理裝置能理解的命令，裝置本身具有簡單的介面且標準的，方便人們編寫對應的驅動程式。
九、匯流排與南橋和北橋
匯流排是計算機各功能部件傳送資訊的公共通訊幹線，可分為資料匯流排、位址匯流排和控制匯流排。主機各部件通過匯流排連線，外部裝置通過相應介面與匯流排連線，從而形成計算機硬體系統。
南橋即系統i/o晶元，主要管理中低速外部裝置，連線isa-pci、cpu-外設、記憶體-外存。
北橋是系統控制晶元，主要負責cpu與記憶體、cpu與pci-e的通訊，掌控高速裝置。
十、作業系統、應用系統的啟動流程
計算機需要啟動時，首先要給計算機加電，隨之會進入主機板預設的輸入輸出程式，即bios。bios執行後，會開始檢測cpu記憶體硬碟等硬體，叫做系統自檢。然後bios讀取cmos中使用者預設的引數，按照引導順序，載入主引導記錄以及引導驅動器的分割槽表，執行mbr，在硬碟上找到可引導分割槽，將作業系統將硬碟等大容量儲存器傳送到主儲存器的易失區，控制權交給分割槽引導記錄，由分割槽引導記錄定位根目錄，裝入作業系統，作業系統開始接管並開始控制機器活動。
作業系統詢問bios獲得配置資訊，檢測裝置的驅動程式是否存有，裝置驅動程式全部完成後，將被調入核心，隨後初始化相關**，建立程序，隨之得以在終端上啟動應用程式。
計算機硬體
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1.磁碟儲存的原理就是通過磁頭改變磁碟上磁疇的磁化方向 在碟片上塗著薄薄的一層磁性材料，這些磁性材料像無數個小磁鐵，都有南極和北極。讓人驚奇的是，所有的資料，都是由這些 小磁鐵 來儲存。鋁合金製成的碟片在高速旋轉，每分鐘要轉幾千甚至上萬圈，磁頭懸浮在碟片上方滑來滑去，經常需要在毫秒級的時間內滑到指定...