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計算機硬件的基礎

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1.編程語言的作用

為了使計算機能夠理解人的意圖,人類就必須將需解決的問題的思路、方法、和手段通過計算機能夠理解的形式告訴計算機,使得計算機能夠根據人的指令一步一步去工作,完成某種特定的任務。這種人和計算機之間交流的過程就是編程

2.操作系統與應用的關系

操作系統是覆蓋在硬件上的第一層軟件,它管理計算機的硬件和軟件資源,並向用戶提供良好的界面。操作系統與硬件密切相關,它直接管理著硬件資源,為用戶完成所有與硬件相關的操作,從而極大地方便了用戶對硬件資源的使用並提高了硬件資源的利用率。

操作系統是一種特殊的系統軟件,其他系統軟件運行在操作系統的基礎之上,可獲得操作系統提供的大量服務,也就是說操作系統是其他系統軟件與硬件之間的接口。

3.CPU與寄存器,內核態與及用戶態如何切換

所有用戶程序都是運行在用戶態的但是程序有時候確實需要做一些內核態的事。而唯一可以做這些事情的就是操作系統,所以此時程序就需要先操作系統請求以程序的名義來執行這些操作。

存儲器

L1緩存:即寄存器,用於CPU相同的材質,與CPU一樣快,容量小於1KB。

L2緩存:即高速緩存,主要由硬件控制的緩存的存取。

內存:此乃存儲系統的主力通常稱為主存(存儲RAM),主存斷電易失性數據全部消失。

EEPROM:即電可擦除可編程ROM,但與ROM相反,它們可以擦除重寫。不過重寫的時間比RAM多。

閃存:在便攜式電子設備中,閃存通常作為存儲媒介,在速度上介於RAM和磁盤之間,但與磁盤不同是,閃存易磨損。

CMOS:它是易失性的,很多計算機利用CMOS存儲器來保持當前時間與日期。

4.磁盤:數據存放於一段一段的扇區,即磁道這個這個圓圈的一小段圓圈。

平均尋道時間:機械手臂從一個柱面隨機移動到相鄰柱面的時間為尋道時間。

平均延時時間:機械臂到達正確的磁道之後還必須等待旋轉到數據所在的扇區下。

虛擬內存:許多計算機支持虛擬內機制,該機制使計算機可以運行大於物理內存的程序。

磁帶:相同的價格比硬盤擁有更多存儲量,速度低與磁盤,可移動性強,常用作備份。

設備驅動與控制器:一種可以使計算機和設備通信的特殊程序。相當於硬件的接口。

總線與南橋北橋技術分享

操作系統的啟動流程:①加載BIOS②讀取MBR③運行BootLoader④加載內核

應用程序的啟動流程:①雙擊圖標②讀取存儲於硬盤中的數據③數據加載到內存裏④CPU處理內存中的數據⑤執行命令啟動成功

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