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  • 2017.3.10作业

    一.编程语言的作用。

        编程语言是程序员与计算机之间沟通的介质,用来使计算机能够执行命令去工作。

     

    二.操作系统和硬件的关系。 

        操作系统是安装在计算机的硬件(硬盘)之上的,可以控制和协调计算机及外部硬件设备。

     

    三.应用程序—>操作系统—>硬件

        计算机的应用程序不能直接在计算机的硬件上运行,必须在操作系统中才能运行,而计算机的硬件必须有操作系统来调用才能工作,操作系统和应用程序都是安装在计算机硬盘上的,用户通过操作应用程序,而应用程序通过操作系统来间接控制计算机硬件工作。

     

    四.CPU—>内存—>磁盘

        CPU负责算数和逻辑运算,工作时CPU首先从电脑内存里取出指令,然后分析指令,再执行命令,最后执行完的指令用户如果想保存结果已方便下次使用必须存在计算机磁盘里,因为磁盘的存储具有长时性,而内存是临时存储。

     

    五.CPU与寄存器   

        由于CPU访问内存得到指令或者数据的时间比CPU执行命令花费时间长,所以为了节约操作时间,所有的CPU内部都有一些用来存储关键变量和临时数据的寄存器。寄存器又分为通用寄存器,程序计数器,堆栈指针,程序状态字寄存器(PSW),其中PSW最为重要,它包含了条码位,CPU优先级,模式(用户态或者内核态),以及各种其他控制位。

     

    六.内核态与用户态的切换

        用户态下工作的软件不能操作硬件,当用户态下工作的软件需要操作硬件时,用户程序必须使用系统调用(system call),系统调用陷入到内核并调用操作系统,TRAP指令把用户态切换成内核态,然后再启用操作系统来获得请求。

     

    七. 存储器系列

         1.CPU中的寄存器就是L1缓存,与CPU材质相同,速度也一样快,CPU访问无延时,典型容量:32位CPU中为32*32,64位CPU中为64*64,这两种情况下的容量均<1kB。

         2.高速缓存即L2缓存,主要由硬件控制高速缓存的存取,内存中有高速缓存行,按照0-64字节为行0,64-127为行1,常用的高速缓存放置在CPU内部或者非常接近CPU的高速缓存中。

         3.内存,乃主存,是存储器系统的主力,通常称为随机访问存储RAM,特点是易失性存储,断电后数据全部消失。

         4.EEPROM是一种电可擦除可编程ROM,闪存在速度上介于RAM和磁盘之间,闪存擦除次数过多会被磨损。

         5.CMOS是一种易失性存储器,用来存储计算机的当前时间和日期,以及计算机的相关配置参数,CMOS存储器和递增时间的电路由一小块电池驱动,耗电非常少,电池失效时,相关配置和时间等都会丢失。

         6.磁盘的结构由磁头,磁道,柱面,扇区,原盘构成。

            平均寻道时间就是磁盘的机械手臂从一个柱面随机移动到相邻的柱面所用的时间。       

            平均延迟时间是指机械臂到达正确的磁道之后还得等待磁盘旋转到数据所在扇区下所用的时间。

         7.虚拟内存,计算机将正在使用的程序放在内存里取执行,而暂时不需要执行的程序放到磁盘里,那么磁盘的这块地方就成为虚拟内存。

         8.MMU:计算机这种支持虚拟内存的机制,其核心在于快速地映射内存地址,是由CPU镇南关的一个部件来负责,而这个部件称为存储器管理单元,即MMU。

     

    八.磁带是一种高存储容量,低速的存储设备,特点是在地震等自然灾害中可移动性强,常被用来备份。

     

    九.控制器是负责控制连接设备的,从操作系统接收命令的一个简单而清晰的接口。驱动程序其实是控制器的操作系统,来使控制器工作来控制计算机硬件。

     

    十.1.总线简单来说就是计算机的所用设备运行在统一的一条总线上称作总线。

        2.连接CPU与内存的PCI桥叫做北桥,它与ISA桥(南桥)连接。

        3.与北桥连接并于计算机的硬件设备相连接的ISA桥称作南桥。

     

    十一.操作系统的启动流程:

          1.计算机通电

          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.BIOS根据分区信息读入bootloader启动装载模块,从而启动操作系统。

     

    十二. 应用程序的启动流程

           1.首先应用程序是的相关文件是寄存在计算机硬盘里。

           2.用户在操作系统中对应用程序执行打开操作。

           3.内存中内核从硬盘里调取相关文件加载到内存里。

           4.CPU再从内存里取指令—>解码—>执行,而同时内存不断从硬盘里调取文件供CPU调用,CPU再取指令—>解码—>执行下一条指令,周而复始,直到应用程序被启动完成。

     

     

     

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