计算机系统分为：计算机硬件，操作系统，软件
一 编程语言的作用及与操作系统和硬件的关系：
1.编程语言的作用：用来定义计算机程序的形式语言，用来向计算机发出指令。
2.关系：硬件是基础，操作系统是用来管理硬件资源的。
二 应用程序&操作系统&硬件
1.硬件系统 ：运算器+控制器+存储器+输入设备+输出设备
运算器：是负责算数运算与逻辑运算。
控制器：是负责发送和接收指令。与控制器共同组成了中央处理器（CPU）。
存储器：是用来存储正在进行程序，将要进行程序的数据及刚处理完的数据。
输入设备：是用来进行输入的设备。如键盘，扫描仪等。
输出设备：是用来进行输出的设备。如显示器，音箱等。
主板：安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片，I/O控制芯片，键和面板开关接口，指示灯插接件，扩充插槽，主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。
总线：以上所有的设备都通过总线连接，总线相当于人的神经。
2.操作系统：操作系统是控制和管理计算机软硬件资源、合理组织计算机工作流程，以及方便用户操作的程序集合。它的职责常包括对硬件的直接监管、对各种计算资源（如内存、处理器时间等）的管理、以及提供诸如作业管理之类的面向应用程序的服务等等。简单的说；操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。
3.应用程序：指为完成某项或多项特定工作的计算机程序，它运行在用户模式，可以和用户进行交互，具有可视的用户界面。
4.关系：硬件是基础，操作系统对硬件进行控制操作，并连接硬件和软件。软件通过操作系统对硬件进行操作。
三 CPU&内存&磁盘
1.中央处理器CPU：Central Processing Unit，主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。物理结构：运算逻辑部件、寄存器部件和控制部件等。CPU同一时刻只能做一件事情。
CPU负责运算：输入—>内存—>硬盘—>内存—>cpu—>输出；指令—>解码—>执行
2.内存：临时储存，速度快，接电运行，断电清空。（硬盘：永久储存，容量大，运行慢。）
3.磁盘：硬盘是基于磁工作的，是永久存放数据的存储器.
四 CPU与寄存器，内核态与用户态及如何切换
1.寄存器分类：
通用寄存器：存储关键数据和临时变量。
专门寄存器：程序计数器，保存将要取出的下一条指令的内存地址，指令取出后，程序计算器就被更新以便执行后期的指令。
堆栈指针寄存器：先进去的后出来
程序状态寄存器PSW：这个寄存器包含了条码位(由比较指令设置)、CPU优先级、模式（用户态或内核态），以及各种其他控制位用户态；内核态——系统调用，相互切换
当CPU，内存和硬盘运行速度存在速度差时，会利用寄存器加快运行。
2.用户态：用户程序在用户态下运行，仅仅只能执行cpu整个指令集的一个子集，该子集中不包含操作硬件功能的部分，因此，一般情况下，在用户态中有关I/O和内存保护（操作系统占用的内存是受保护的，不能被别的程序占用），当然，在用户态下，将PSW中的模式设置成内核态也是禁止的。简而言之：只有有限的内存访问权限。
内核态：当cpu在内核态运行时，cpu可以执行指令集中所有的指令，很明显，所有的指令中包含了使用硬件的所有功能，（操作系统在内核态下运行，从而可以访问整个硬件）。简而言之：操作系统能获取所有CPU的指令，可以操作底层硬件。
3.在用户状态下运行时必须操作底层硬件时，就需要系统调用（system call），系统调用进入内核并调用操作系统，TRAP指令把用户态切换成内核态，并启用操作系统从而获得服务。
五 存储器系列：L1缓存&L2缓存&内存（RAM）&EEPROM和闪存&CMOS&BIOS电池
速度：磁带＜硬盘＜内存＜高速缓存＜寄存器
容量：磁带＞硬盘＞内存＞高速缓存＞寄存器
1.L1缓存：寄存器，用与cpu相同材质制造，与cpu一样快，因而cpu访问它无时延，典型容量是：在32位cpu中为32*32，在64位cpu中为64*64，在两种情况下容量均<1KB。
2. L2缓存：高速缓存器是存在于主存与CPU之间的一级存储器， 由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多， 接近于CPU的速度。
3. 随机储存器RAM:可读可写。
4.只读存储器ROM:在制造ROM时，信息（数据或程序）就被存入并永久保存，只能读出，不能写入。一般用于存放BIOS-basic input/output system。
5. EEPROM／flash memory ：可擦可写 速度介于RAM和磁盘中间。
6.CMOS ：耗电小，一般用于保存当前时间和日期。
7.BIOS电池板：电池用于记录计算机系统的时间，也就是维持系统时钟的准确性，电量不够时，时间会回到出厂日期，还有记录启动时要用的硬件信息，也就是维持CMOS的BIOS信息。
六 磁盘结构&平均寻道时间&平均延迟时间&虚拟内存&MMU
1.磁盘结构：磁盘大致由机械手臂、盘面、磁头、马达构成，2个盘大致有4个机械手臂，每面一个
磁道：每个磁头可以读取一段换新区域；
扇区：扇区是磁盘级别的最小读写单位，操作系统级别的最小读写单位是 1block=512bytes（绿色部分）
柱面：把一个戈丁手臂位置上所以的磁道合起来，组成一个柱面。（蓝色部分，图中有7个磁道，所以有7个柱面，）
存储容量 ＝ 磁头数 × 磁道(柱面)数 × 每道扇区数 × 每扇区字节数 所以此磁盘的容量为6*7*12*512字节。
2.平均寻道时间：操作系统往硬盘上写数据时，磁盘转动时，机械手臂找到了磁道数据所在的那个圆圈所花的时间，但是还不知道数据具体这个圆圈的具体位置
3.平均延迟时间：是机械手臂找到正确的磁道之后还需要找到数据所在的扇区区间部分，这段时间称之为平均延迟时间
4.虚拟内存与：匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。在linux中表现为swap分区
4.虚拟内存与：匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存的紧张。在linux中表现为swap分区
5.MMU:Memory Management Unit,内存管理单元，它是（CPU）中用来管理虚拟储存器、物理存储器的控制线路，同时也负责虚拟地址映射为物理地址，以及提供硬件机制的内存访问授权，多用户多进程操作系统。
七 磁带
存储容量大，速度低于硬盘，移动大于硬盘，常用于数据备份
八 I/O设备：设备控制器和设备本身
设备驱动与控制器
1.设备驱动：逻辑设备名转换成设备的物理地址，启动指定的I/O设备，完成程序规定的I/O操作，并对由设备发来的中断请求进行及时响应，根据中断类型进行相应的处理。
2.控制器：控制I/O设备的
九：
北桥即PCI桥：连接高速设备
南桥即ISA桥：连接慢速设备
十 操作系统的启动流程
加电——BOIS运行，检测硬件（cpu,内存，硬盘）——BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备——从启动设备行读取第一个扇区的内容（MBR）——根据分区信息读入bootloader启动装载模块，启动操作系统——操作系统询问BIOS，获得配置信息——初始化相关表格，加载进程，并在终端启动登录或GUI。
十一应用程序的启动流程
点击应用程序（软件）→软件将数据写入内存→CPU从内存中读取数据并执行然后返回内存→启动软件