（一）计算机基础知识

一、计算机基础

1.1 基本概念

• 计算机的组成

• 计算机是由多个硬件组合而成，常见的硬件有：CPU，硬盘，内存，网卡，显示器，机箱，电源。。。
• 注：机械将硬件组在一起，他们之间无法协同运作

• 操作系统

• 用于协调计算机的各个硬件，让硬件之间协同工作，以完成某个目标。
• 常见的操作系统分类：
  • Windows（优点：生态Nb,工具多；缺点：略慢，收费 【个人】）
    • win7
    • win10
  • Linux（优点：资源占用少，免费；缺点：工具少，告别游戏 【企业】）
    • Ubuntu
    • redhat
  • mac (优点：生态还行，工具差不多都有，用户体验与交互 缺点：不能玩游戏)

• 软件（应用程序）

在安装上操作系统后，我们会在自己的电脑上安装一些常用的软件，如:QQ,Wechat等

1.2 编译器与解释器

计算机不能直接理解任何除机器语言以外的语言，所以必须要把程序员所写的程序语言翻译成机器语言，计算机才能执行程序。

编译器与解释器之间的区别在于翻译时间点的不同

• 编译型语言统一编译，一次性执行；
• 解释性语言一行一行地翻译，翻译一行执行一行。

1.3 计算机的硬件组成

一个程序的运行的三大核心硬件（cpu、内存、硬盘），其中控制器+运算器=cpu。

存储器是一个IO设备，既可以input，也可以output，是计算机的记忆功能，负责数据的存取，可以分为内存和外存。

• 内存（基于电工作）：存取数据比较快断电数据缺失，只能临时存取数据=》相当于人类大脑的记忆功能
• 外存（硬盘）：存取速度慢，断电不丢失，永久存取数据 =》相当于人的本子

结： 程序最先存储在硬盘上，程序的运行一定是先把程序的代码加载到内存，然后cpu从内存中读取指令执行

1.4 操作系统

• 应用程序（暴风影音）

• 控制程序（操作系统 ：Windows，Linux）：1、控制计算机硬件的基本运行 2、把硬件运行的复杂操作封装成简单的功能，给上层的程序使用

  • 操作系统的概念：是一个协调管理，控制计算机硬件资源与应用软件资源的控制程序
  • 硬件受到软件的控制，软件是计算机的灵魂

• 计算机体系的三层结构

  • 应用程序
  • 操作系统
  • 计算机硬件

• 程序的区分

  • 应用软件：应用程序的相关逻辑

  • 系统软件：控制底层硬件的

• 平台与跨平台（硬件+操作系统=平台）

  • 软件的跨平台性：一款软件可以在任意平台运行，是衡量软件质量高低的非常重要的指标

二、cpu详解

2.1 cpu的分类与指令集

所谓指令集，就是CPU中用来计算和控制计算机系统的一套指令的集合，而每一种新型的CPU在设计时就规定了一系列与其他硬件电路相配合的指令系统。而指令集的先进与否，也关系到CPU的性能发挥，它也是CPU性能体现的一个重要标志。通俗的理解，指令集就是CPU能认识的语言，cpu具有向下兼容性。

• 精简指令集
  这种指令集的特点是指令数目少，每条指令都采用标准字长、执行时间短、中央处理器的实现细节对于机器级程序是可见的。
• 复杂指令集
  在CISC微处理器中，程序的各条指令是按顺序串行执行的，每条指令中的各个操作也是按顺序串行执行的。顺序执行的优点是控制简单，但计算机各部分的利用率不高，执行速度慢。

2.2 x86-64

• x86是一个intel通用计算机系列的编号,也标识一套通用的计算机指令集合。早期intel的CPU编号都是如8086，80286，由于这整个系列的CPU都是指令兼容的，所以都用X86来标识所使用的指令集合。

• windows x64和x86有啥区别”这个问题和“windows64和32有啥区别”是一样的，因为x64其实就是64位，x86其实就是32位

• 32位系统最多只能发挥4G内存的效用，如果电脑安装了大于4G的内存，32位的操作系统是不能更好的利用大于4G的那部分内存的效用的，所以会造成资源浪费。

• 64位的操作系统，按照微软对系统的设定，家庭版本的win7可以最多支持16G的内存，而专业版和旗舰版的win7最多支持的内存容量可达192G内存。64位的cpu既能运行32位的程序也能运行32位的程序，64指一次性可以取出64bit的数据进行处理

• 

故若电脑拥有超过4G的内存，则建议安装64位的操作系统，这是这两者最大的区别。

2.3 内核态与用户态

除了用在嵌入式系统中的非常简单的CPU之外，多数CPU都有两种模式，即内核态和用户态模式。这通常由PSW中的一个二进制位来控制这两种模式。

• 当在内核态运行时，CPU可以执行指令集中的每一个指令，并且使用硬件的每个功能，包括硬盘、网卡。在台式机和服务器上，操作系统在内核态运行的，从而能够访问整个硬件。而在大多数嵌入式系统中，一部分操作系统运行在内核态，其余部分运行在用户态。即内核态运行的程序是操作系统，可以操作计算机硬件。
• 当在用户态运行时，访问的资源受到限制, 且不允许访问外围设备. 占用CPU的能力被剥夺, CPU资源可以被其他程序获取。即用户态运行的程序是应用系统，不可以操作计算机硬件

2.4 多线程与多核芯片

• 2核4线程
  2核代表有两个CPU，4线程代表每个CPU有两个线程=》假4核
• 4核8线程
  4核代表有4个CPU，8线程代表每个CPU有两个线程=》假8核=》真4核

3 计算机中的单位

• b(bit) 位

1     1位
10    2位
111   3位
1001  4位

• B（byte ）,字节

8位是一个字节
10001010  1个字节
1000101010001010  2个字节

• KB 千字节

1024个字节就是1个千字节
1KB = 1024 B =1024*8 bit

• M 兆

1M = 1024 KB 

• G (千兆)

1G = 1024 M

• T(万亿字节)

1T = 1024 G