一：计算机基础

1、什么是计算机

  1.     计算机俗称“电脑”,包含人对计算机的终极期望，能够真的像人脑一样去工作

2、为何要有计算机

  1.     为了执行人类的程序，从而把人类解放出来
  3.     大前提：计算机所有的组成都是模仿人的某一功能或器官

3、计算机的组成

  1.     控制器：<br />            作用：是计算机的指挥系统，负责控制计算机所有其他组件如何工作的<br />            类比：控制器=》人类的大脑
  3.     运算器：<br />            作用：运算包括数学运算与逻辑运算<br />            类比：运算=》人类的大脑
  5.         控制器+运算器=》cpu===》人类的大脑
  7.     存储器/IO设备<br />            作用：是计算机的记忆功能，负责数据的存取<br />            分类：<br />                内存（基于电工作）：存取数据都快，断电数据丢失，只能临时存取数据<br />                外存（硬盘，基于磁工作）：存取速度都慢，断电数据也不丢，可以永久保存数据
  9.         类比：<br />                内存===》人类的大脑的记忆功能<br />                外存===》人的笔记本
  11.     输入设备input<br />            如键盘、鼠标<br />        输出设备output<br />            如显示器、打印机

4、一个程序的运行与三大核心硬件的关系

  1.     人--------------编程语言------------->计算机<br />                程序如下：<br />                  1、去包子店                 <br />                  2、付钱<br />                  3、把包子送回来
  3.     总结：<br />            程序最先是存放于硬盘之上<br />            程序的运行一定事先把程序的代码加载到内存<br />            然后cpu从内存中读取指令执行

二：操作系统

1、引入

  1. 用户/应用程序（暴风影音、腾讯qq、快播、哇嘎）<br />    操作系统：控制程序（windows、linux）<br />    计算机硬件

2、操作系统概念

  1.     操作系统是一个协调、管理、控制计算机硬件资源与应用软件资源的一个控制程序<br />        作用：<br />            1、控制计算机硬件的基本运行 <br />            2、把使用硬件的复杂操作封装成简单的功能，给上层的应用程序使用
  3.         例如：文件就是操作系统提供给应用程序/用户操作硬盘的一种功能

3、程序的区分

  1.     计算机硬件是死的，计算机硬件的运行都受软件控制，所以说，软件相当于计算机的灵魂<br />        具体来说软件分为两种：<br />            1、应用软件：应用程序相关逻辑<br />            2、系统软件：控制底层硬件的

4、计算机系统三层结构

  1.     应用程序<br />        操作系统<br />        计算机硬件

5、平台

  1.     计算机硬件+操作系统=》平台
  3.     软件的跨平台性指的是：一款软件可以任意平台上运行，是衡量软件质量高低的一个非常重要的指标

三、计算机基础知识想详解

1、cpu详解

  1.         cpu的分类      与指令集<br />            x86-64（*****）<br />                cpu具有向下兼容性<br />                    64的cpu既能运行32位的程序也能运行64位的程序<br />   64的cpu从内存中一次可以拿出的64bit二进制指令
  3.         内核态与用户态（*****）<br />                代表cpu的两种工作状态<br />                    1、内核态：运行的程序是操作系统，可以操作计算机硬件<br />                    2、用户态：运行的程序是应用程序，不能操作计算机硬件
  5.             内核态与用户态的转换<br />                    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<br />                    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<br />            多线程与多核芯片<br />                2核4线程：<br />                    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
  7.             4核8线程<br />                    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<br />程序存在硬盘==>内存==> cpu<br />![](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/jpeg/22488566/1633283977094-a3ad5de2-d0ec-47bf-9431-8d5ab5debff6.jpeg)<br />![image.png](https://cdn.nlark.com/yuque/0/2021/png/22488566/1633283685841-6392fecf-ea69-4466-a167-c6b62399a860.png#clientId=u533b40ec-a508-4&from=paste&height=338&id=ucc8302e3&margin=%5Bobject%20Object%5D&name=image.png&originHeight=338&originWidth=598&originalType=binary&ratio=1&size=110963&status=done&style=none&taskId=u121d3e5b-c1c3-4587-bcfc-ba277991de9&width=598)

2、存储器

  1.         RAM：内存<br />            ROM：“只读内存”<br />                存放计算机厂商写死计算机上的一段核心程序=》BIOS<br />            CMOS：存取速度慢，断电数据丢失，耗电量极低
  3.         硬盘：<br />                机械硬盘:磁盘<br />                    磁道：一圈数据，对应着一串二进制（1bit代表一个二进制位）<br />                        8bit比特位=1Bytes字节<br />                        1024Bytes=1KB<br />                        1024KB=1MB<br />                        1024MB=1GB<br />                        1024GB=1TB<br />                        1024TB=1PB
  5.                     200G=200*1000*1000B<br /> <br />                    扇区：<br />                        一个扇区通过为512Bytes<br />                        站在硬盘的解读，一次性读写数据的最小单为为扇区
  7.                     操作系统一次性读写的单位是一个block块=》8扇区的大小=4096Bytes
  10.                 柱面<br /> <br />                固态硬盘<br />            IO延迟（*****）<br />                7200转/min<br />                120转/s<br />                1/120转/s=转一圈需要花费8ms
  12.             平均寻道时间：机械手臂转到数据所在磁道需要花费的时间，受限于物理工艺水平，目前机械硬盘可以达到的是5ms
  14.             平均延迟时间：转半圈需要花费4ms，受限于硬盘的转速
  16.             IO延迟=平均寻道时间+平均延迟时间
  18.             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
  21.         虚拟内存
  23.         IO设备=设备的控制+设备本身

3、总线

4、操作系统的启动流程（*）

  1.         BIOS介绍：
  3.             BIOS：Basic Input Output System<br />                BIOS被写入ROM设备
  6.         裸机：<br />                cpu<br />                ROM：充当内存，存放BIOS系统<br />                CMOS：充当硬盘
  9.         操作系统的启动流程（*****）<br />                1.计算机加电
  11.             2.BIOS开始运行，检测硬件：cpu、内存、硬盘等
  13.             3.BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备
  15.             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）
  17.             5.根据分区信息读入bootloader启动装载模块，启动操作系统
  19.             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，系统则会要求用户按照设备驱动程序。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
  23.         BIOS<br />                1、存有win10系统的光盘、u盘、移动硬盘：无密码<br />                2、本地硬盘上的win7系统：密码
  25.         应用程序的启动流程（*****）<br />                1、双击exe快捷方式--》exe文件的绝对路径，就是在告诉操作系统<br />                    说：我有一个应用程序要执行，应用程序的文件路径是（exe文件的绝对路径）
  27.             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
  29.             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