计算机基础

                                                         计算机基础

一、编程语言的作用。

　　但凡是语言，都是用来沟通的介质，程序员编程的本质就是让计算机去工作，而编程语言就是程序员与计算机沟通的介质。

二、编程语言与操作系统和硬件的关系。

　　编程语言是直接使用操作系统提供的功能来间接的使用硬件。

三、应用程序（软件）工作的大致流程。

　　应用软件通过系统调用来调用硬盘里的数据，上传到内存上后，cpu通过读取内存数据来进行处理计算，然后将其结果返回给操作系统上的软件。

四、cpu与寄存器的切换过程。

　　因访问内存以得到指令或数据的时间比cpu执行指令花费的时间要长得多，所以所有cpu内部都有一些用来保存关键变量和临时数据的寄存器，这样通常在cpu的指令集中专门提供一些指令，用来将一个数据从内存调入寄存器，或将一个数据从寄存器存入内存，cpu其他的指令集可以把来自存储器、内存的操作数据结合，或者用两者产生一个结果。

五、内核态和用户态的切换过程

　　用户态和内核态最大的区别是，内核态下的cpu可以执行指令集的所有指令，而用户程序在用户态下只能执行cpu整个指令的一个子集，该子集不包括操作硬件的部分，用户态想要切换到内核态就必须使用系统调用。

六、存储器

　　L1缓存：L1缓存就是寄存器，用与cpu相同材质制造，与cpu一样快。

　　L2缓存：L2缓存就是高速缓存，主要由硬件控制高速缓存的存取，最常用的高速缓存行放置在cpu内部或者非常接近cpu的高速缓存中。

　　主存：通常被称为随机访问存储RAM，是存储器系统的主力，其特点是断电易失。

　　ROM:也叫做非易失性随机访问存储，断电后ROM内的数据不会丢失，最长用在bios领域。

　　EEPROM：也叫电可擦除可编程ROM，一种断电后数据不会丢失的存储芯片。

　　闪存：也是一种断电后数据不会丢失的存储芯片，它与EEPROM的不同之处是。EEPROM只能在字节水平上进行删除和重写而不是整个芯片擦写，而闪存的大部分芯片需要块擦除。

　　CMOS:它是易失性的存储器，因为它耗电量非常小，所以许多计算机用CMOS来保持当前时间和日期以及保存配置的参数。

　　BIOS电池：bios是一组被固化到计算机主板中的，为计算机提供最低级的硬件控制的一组程序，开机后会加电自检并且bios内所修改的参数是保存在CMOS中的，所以bios是不需要电池，而CMOS才需要电池。所以说BIOS电池应该是叫CMOS电池。CMOS电池的功能就是在关机情况下都能保存bios中所修改的各个参数，但是一旦CMOS电池没电了或者被取出来后bios内的参数会全部消失，需要重新进行设置。

七、磁盘

　　磁盘结构：磁盘是由磁头、磁道、扇区、柱面、圆盘组成。

　　平均寻道时间：它是指硬盘在接收到系统指令后，磁头从开始移动到移动至数据所在的磁道所花费时间的平均值，它一定程度上体现硬盘读取数据的能力，是影响硬盘内部数据传输率的重要参数，单位为毫秒（ms）

　　平均延迟时间：机械臂到达正确的磁道之后还必须等待旋转到数据所在的扇区下，这段时间成为延迟时间。

　　虚拟内存：是将正在使用的程序放入内存去执行，而暂时不需要执行的程序放到磁盘的某个地方，这块地方成为虚拟内存。

　　MMU：中文名是内存管理单元，它是中央处理器（CPU）中用来管理虚拟存储器、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。

八、总线

　　总线概念：总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。

　　北桥：即PCI桥，是连接高速设备（如cpu，内存）

　　南桥：即ISA桥，是连接慢速设备（如硬盘，鼠标，键盘）

九、操作系统的启动流程

　　计算机加电--bios加电自检--bios读取CMOS参数--读取第一个扇区内容（mbr主引导记录）--读取bootloader启动模块，启动操作系统--操作系统询问bios相应的配置参数

十、应用程序的启动流程

　　双击应用程序的快捷方式--应用程序的快捷方式请求交给操作系统--操作系统进行系统调用--调用硬盘数据，上传到内存--cpu处理计算内存数据--处理结果返回给操作系统--操作系统运用软件