一、編程語言的作用及與操作系統和硬件的關系

1.語言作為人與人之間交流的介質，編程語言是計算機對人發出的操作指令實現某個功能的一個介質，是計算機能夠識別，執行的一套 ，實現人所要的結果。

2.硬件只能夠識別最簡單的是/否，開/關，等，既0和1來代表，操作系統對這些硬件進行讀取，識別，編程語言在操作系統上實現更高級，復雜的功能。

二、應用程序-操作系統-硬件

1.硬件承載著操作系統，應用程序在操作系統上實現各種功能，

2.操作系統實現對硬件的控制和響應，

三、CPU-內存-磁盤

1. CPU作為計算機的中央處理器，接受來自計算機所有的指令，對指令進行調取，解碼，執行，

2.內存是對其他還沒有執行的指令進行暫時的存儲，等待CPU的處理，是受電的影響，斷電則數據消失，

3.磁盤是可以長時間保存數據，不受電的影響，

四、cpu與寄存器，內核態與用戶態及如何切換

1.CPU作為計算機處理速度最快，與內存的處理速度存在速度差，所以在CPU和內存之間有一個寄存器，用於存儲CPU待處理的指令和臨時數據。存儲容量很小，小與4k.

當CPU在同時處理多個進程時（程序），中止其中一個程序處理另外一個程序，中止的程序指令暫時保存在寄存器內，當處理完當前程序， 再處理之前中止的程序，從寄存器重新載入。

2.內核態和用戶態就是CPU劃分出的不同的權限等級，因為要限制不同程序之間訪問的能力，防止竊取別的程序的數據，獲取外圍設備的數據發送到網絡造成的損失。

內核態：可以控制硬件，內存，鍵盤，鼠標，CPU等，CPU的指令可以訪問所有硬件的功能。

用戶態：只能執行CPU所有指令中的一小部分，不包含硬件的指令，

3.內核態與用戶態的切換：

用戶態從磁盤讀取文件，將數據值和指令存放在寄存器內，CPU切換到內核態，啟用操作系統， 不被用戶態程序訪問，系統調用完，操作系統重置CPU為用戶態返回系統

調用結果。

五、L1緩存，L2緩存，內存（RAM），EEPROM和閃存，CMOS與BIOS電池

1.L1緩存：用cpu相同的材質制成，CPU訪問沒有時延，在CPU內部，

2.L2緩存：與L1緩存和CPU存在1ns--2ns的延遲，存放經常使用的文件，避免重復從硬盤讀取，畢竟硬盤讀取的速度慢，

3.內存：計算機存儲數據的主要硬件，容易丟失，斷電數據消失，

4.eeprom和閃存：為彌補內存斷電數據消失的缺點，在斷電後內部數據不消失，在出廠時，已經編程完畢，不可更改，啟動計算機的加載模塊存放在ROM中，

閃存可以重復 擦除和重寫，閃存的速度在磁盤和RAM之間，

5.CMOS/BIOS：CMOS存儲計算機當前的時間和日期，是出廠自帶電池供應， 還可以保存配置的一些參數，比如開機密碼，那個是啟動磁盤等，固化在計算機主板上，

BIOS（基本的輸入輸出系統）是一小段程序，存放在CMOS裏，為計算機提供最底層的、最直接的硬件設置和控制，保存著計算機最重要的基本輸入輸出的程序、開機後自檢程序和系統自啟動程序。

六、磁盤結構，平均尋道時間，平均延遲時間，虛擬內存與MMU

1.磁盤結構：計算機外部存儲的設備，是機械設備，由多個金屬盤組成，中間有金屬柱串住，每個盤面有上下兩個磁頭進行讀寫，信息存在每個盤面的磁道上，

2.平均尋道時間：磁頭一個柱面隨機移動到相鄰的柱面的時間成為尋道時間，只是找到了磁道，但不知道具體的數據存放在哪個圓圈的位置上，

3.平均延遲時間：磁頭到達數據所在的磁道之後還必須等待旋轉到數據所在的扇區下，這段時間成為延遲時間，

4.虛擬內存:計算機需要處理多個程序， 正在使用的程序存放在內存內，其他待處理的程序存放在磁盤裏，這個地方成為虛擬內存，在Linux稱為swap，這種機制是快速的映射內存地址，由CPU的一個存儲器管理單元負責，就是MMU(Memory Management Unit MMU),

七、磁帶

價格相同，比磁盤的容量大，容易移動，在地震火災中有 優勢，可做備份，讀取速度慢宇磁盤，

八、設備驅動與控制器

作為計算機的一部分，輸入設備，輸出，各種接口等，都需要控制器控制這些設備，控制器就是在主板上在插入磁盤，內存，等的接口 ，接受來自操作系統的指令，控制這些硬件設備，

設備驅動：調用這些設備，就需要為這些接口編寫程序，控制器 提供設備驅動給操作系統，並安裝在操作系統上。

九、總線與南橋和北橋

總線：計算機的CPU，內存，磁盤，I/O等設備都需要一個線路連接起來，並通過這個線路與其他設備進行通信。

南橋：連接鍵盤，鼠標，顯示器，磁盤，打印機，慢速設備，

北橋：連接CPU，一級緩存，內存，高速設備，

十、操作系統啟動流程

1.計算機通電，

2.BIOS啟動，檢測CPU，內存，磁盤，網卡等，

3.BIOS在CMOS裏讀取參數，尋找啟動設備，

4.系統BIOS將磁盤第一個物理扇區加載到內存，讀取並執行位於硬盤第一個物理扇區的MBR，

5.根據分區信息讀入bootloader啟動裝載模塊，啟動操作系統，

6.操作系統訪問BIOS， 獲得配置信息，檢查是否有全部的設備驅動，然後操作系統將他們全部調入到內核，

十一、應用程序的啟動流程

1.操作系統啟動後，雙擊應用程序，CPU開始讀取在磁盤裏的應用程序文件，相關數據暫時存儲在內存裏，等待CPU處理，CPU調用內容的數據，發送指令到相關設備，直到全部處理完畢，

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