【无标题】

1.cpu详解

​ 1.1 x86架构

​ 1.2 64位

​ 1.3 兼容性

​ 1.4 工作状态

​ 1.5 多线程与多核

2.存储器

​ 2.1 分类

​ 2.2 磁盘介绍

​ 1.存储数据原理

​ 2.磁道

​ 3.单位换算

​ 4.扇区

​ 5.柱面

​ 6.IO延迟

3.总线

4.操作系统的启动流程

​ 4.1启动流程

​ 4.2裸机启动

5.应用程序的启动流程

6.文件/文件夹的概念

7.练习

1.cpu详解

1.1 x86架构

x86是cpu的架构,最早的Intel发明的CPU代号为8086,后续在它的基础上开发的cpu统称为x86框架.

1.2 64位

cpu的位是指cpu一次性从内存中取出多少位二进制指令.
早前 16位 32位
目前 64位
现在个人计算机电脑通常为x86_64的架构.

1.3兼容性

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,而32位的cpu无法运行64位的程序.

1.4工作状态

cpu的两种工作状态:
	1.内核态：运行的程序是操作系统，可以操作计算机硬件
    2.用户态：运行的程序是应用程序，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，那就必须有用户态切换到
    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

1.5多线程与多核

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

2.1分类

分类:
1.RAM： 内存
2.ROM： 只读内存,存放计算机厂商写写入的BIOS程序
3.CMOS：存取速度慢，断电数据丢失，耗电量极低(主板上纽扣电池供电)
4.硬盘：存放系统数据的主力
* 虚拟内存（在硬盘中划分一块区域，作为内存使用）

2.2磁盘介绍

1.存储数据原理

010100101010101010101010101010100101100101011010010101010

计算机只能用识别高低电平，人为的将高低电平用0和1表示。不同的数据以01的不同
的排列方式组成。所以说硬盘中存储的数据都是0和1。

2.磁道

磁道：一圈数据，对应着一串二进制（1bit代表一个二进制位）

3.单位换算

计算机最小的存储单位是比特位bit。
8Bit     =    1Byte
1024Byte =    1KB
1024KB   =    1MB
1024MB   =    1GB
1024GB   =    1TB
1024TB   =    1PB
1024PB   =    1EB

* 实际生产容量,在生产存储设备时，按1000换算，1TB的硬盘，实际只有930G。

4.扇区

一个扇区通过为512Bytes
站在硬盘的解读，一次性读写数据的最小单位为扇区
操作系统一次性读写的单位是一个block块==> 8扇区的大小=4096Bytes

5.柱面

硬盘中一般会有多个盘片组成，每个盘片包含两个面，每个盘面都对应的有一个读/写磁头。

6.IO延迟

IO延时：读写一次磁盘信息所需等待的时间。
IO延迟=平均寻道时间+平均延迟时间。

一个7200转每分钟的磁盘平均寻道时间计算：
      7200转/min
      120转/s
      1/120转/s=转一圈需要花费8ms

 平均延迟时间：转半圈需要花费4ms，受限于硬盘转速

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

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

3.总线

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，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道。

4.操作系统的启动流程

4.1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，系统则会要求用户安装设备驱动程序。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.

4.2裸机启动

裸机（一般值得是未安装操作系统的计算机）
裸机启动的时候一般会直接进去到bios系统中。
   cpu                                      cpu
   ROM： 充当内存，存放BIOS系统               RAM
   CMOS：存放BIOS程序产生的数据               充当硬盘

5.应用程序的启动流程

1.双击xx.exe快捷方式,执行应用程序.

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.
* cpu从内存中读取指令执行程序,执行产生的所有的数据都优先存储于内存,所有内存被称为主存.

6.文件/文件夹的概念

文件：操作系统提供给用户可以简单操作硬盘的'接口'，操作文件就是操作硬盘的读写功能。
文件夹：分类存储文件而建立的目录。

7.练习

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
7.什么是文件？什么是文件夹？