Python正课2——计算机基础详解

一、今日内容

day02：计算机核心知识详解

	# 1、cpu详解
		cpu的分类与指令集
		x86-64（*****）
		内核态与用户态（*****）
		多线程与多核芯片

	# 2、存储器
		RAM
		ROM
		CMOS

		磁盘的结构
		IO延迟（*****）
		虚拟内存

		IO设备-设备的控制+设备本身

	# 3、总线

	# 4、操作系统的启动流程（*****）
	
	
# 考试10分钟：
	1、我们为何将内存称之为主存
	2、x86-64代表的含义？简述cpu的向下兼容性
	3、内核态与用户态代表的含义是什么？在什么情况下会发生用户态与内核态的切换
	4、什么是IO延迟时间？
	5、操作系统的启动流程
	6、应用程序的启动流程

二、今日内容详解

day02：计算机基础知识详解
	# 1、cpu详解
	`cpu的分类与指令集`
		x86(型号)-64(bit)（*****）
			cpu的位数：指的是cpu一次性能从内存中取出多少位二进制指令，64bit指的是一次性能从内存中取出64位二进制指令。
			cpu具有向下兼容性：64位的cpu既能运行32位的程序也能运行64位的程序
		cpu指令集：
			包括使用硬件的所有功能的指令集
			不包含使用硬件的运算指令集

		内核态与用户态（*****）
			代表cpu的两种工作状态
				1、内核态：运行的程序是操作系统-->控制所有指令集-->可以操作计算机硬件
				2、用户态：运行的程序是应用程序-->控制运算相关的指令集-->不能操作计算机硬件

			内核态与用户态的转换
				应用程序的运行必然涉及到计算机硬件的操作，那就必须由用户态切换到
				内核态下才能实现，所以计算机工作时在频繁发生内核态与用户态的转换

		多线程与多核芯片
			2核4线程：
				2核代表有两个cpu，4线程指的是每个cpu都有两个线程->假4核

			4核8线程
				4核代表有4个cpu，8线程指的是每个cpu都有两个线程->假8核


	# 2、存储器
		RAM：内存
		ROM：“只读内存”，存放计算机厂商写死计算机上的一段核心程序->BIOS
		CMOS：存取速度慢，断电数据丢失，耗电量极低-->主板的时钟芯片

		硬盘：
			机械硬盘:磁盘，磁信号分S和N两极，分别对应0和1。
				磁道：一圈数据，对应着一串二进制（1bit代表一个二进制位）
					8bit比特位=1Bytes字节
					1024Bytes=1KB
					1024KB=1MB
					1024MB=1GB
					1024GB=1TB
					1024TB=1PB

					200G=200*1000*1000B

				扇区：
					一个扇区通常为512Bytes
					站在硬盘的解读，一次性读写数据的最小单为为扇区

					操作系统格式化硬盘：分配单元大小，一次性读写的单位是一个block块->8个扇区的大小-4096Bytes


				柱面

			固态硬盘
		IO延迟（*****）
			7200转/min
			120转/s
			1/120转/s=转一圈需要花费8ms

			平均寻道时间：机械手臂转到数据所在磁道需要花费的时间，受限于物理工艺水平，目前机械硬盘可以达到的是5ms

			平均延迟时间：转半圈需要花费4ms，受限于硬盘的转速

			IO延迟=平均寻道时间+平均延迟时间

			优化程序运行效率的一个核心法则：能从内存取数据，就不要从硬盘取


		虚拟内存

		操作系统----下发指令---->>驱动程序----控制---->>设备控制器(设备接口:一组芯片)----控制---->>对应的硬件
		IO设备=设备的控制+设备本身

	# 3、总线

	# 4、操作系统的启动流程（*****）

		BIOS介绍：
			BIOS：Basic Input Output System
			BIOS被写入ROM(只读内存)设备


		裸机：也可以启动，由下面三个部分接管硬件
			CPU
			ROM：充当内存，存放BIOS系统
			CMOS：充当硬盘，存放BIOS系统保存的数据


		操作系统的启动流程（*****）
			1.计算机加电

			2.BIOS开始运行，检测硬件：cpu、内存、硬盘等

			3.BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备

			4.从启动设备上读取第一个扇区的内容（MBR主引导记录512字节，前446为引导信息，后64为分区信息，最后两个为标志位）

			5.根据分区信息读入bootloader启动装载模块，启动操作系统

			6.然后操作系统询问BIOS，以获得配置信息。对于每种设备，系统会检查其设备驱动程序是否存在，如果没有，系统则会要求用户按照设备驱动程序。一旦有了全部的设备驱动程序，操作系统就将它们调入内核



		BIOS
			1、存有win10系统的光盘、u盘、移动硬盘：无密码
			2、本地硬盘上的win7系统：密码

		应用程序的启动流程（*****）
			1、双击exe快捷方式-->exe文件的绝对路径，就是在告诉操作系统
				说：我有一个应用程序要执行，应用程序的文件路径是（exe文件的绝对路径）

			2、操作系统会根据文件路径找到exe程序在硬盘的位置，控制其代码从硬盘加载到内存

			3、然后控制cpu从内存中读取刚刚读入内存的应用程序的代码执行，应用程序完成启动													

标签：操作系统,内核,Python,BIOS,详解,正课,cpu,硬盘,内存
来源： https://www.cnblogs.com/byohe/p/14970738.html