计算机基础篇之一
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1.什么是计算机
- 通俗的讲，计算机硬件分为：CPU,主板，内存，硬盘，显卡，网卡，显示器等外围设备组成，主板将一堆部件连接在一起。
- 根据冯▪诺依曼体系构成的计算机，计算机必须具备5大基本组成部件：
1）输入数据和程序的输入设备（如：键盘等）
2）记忆程序和数据的存储器（这里指内存）
3）完成数据加工处理的运算器（加法器，逻辑运算器，就是CPU）
4）控制程序执行的控制器（CPU）
5）输出处理结果的输出设备（如：屏幕等）
- 静态角度看 操作系统的组成部分:硬件+软件组成，从下到上，如图：
1）硬件
2）内核（操作系统,所属接口是system call(系统调用),系统调用是在内核中发生的）
3）library call（库调用，库调用有些是独立的模块；有些还要对系统调用进行一次二次封装)
4）程序员有可能面向系统调用来编程；也有可能面向库调用来编程；也有可能是混合编程，即面向库调用和系统调用来编程
2，加电自检
计算机加电后，计算机自动的（通过计算机硬件芯片逻辑完成）将ROM（只读存储器）中的程序（指令+数据）映射到存储器中（通常放在内存的最开始端），这堆指令检查计算机的外围设备（如：主板，键盘，鼠标，网卡等），这就是加电自检（Power-OnSelf-Test）
名词解释：
1）CPU：控制器、运算器、寄存器组成；运算器负责运算，控制器负责运算器在哪读取数据，存储器负责存储数据，运算器俗称加法器，能接收加数与被加数，将接收的数据存放在寄存器中，然后通过运算把结果输出(运算器从存储器取出数据做运算,运算之后再保存起来 。就是说 运算器与存储器相互交互)
2)总线：运算器+控制器+存储器等这些部件之间需要线路，实现数据交换
3）控制/数据/地址总线：运算器和存储器之间有线相连接，有些是为了传输数据，有些是为了实现控制信号的传输，有些是为了寻址
4）寻址：运算器与控制器主要实现运算和控制，数据存储在存储器上，存储器有多种数据类型
5）内存：编址存储设备，每8位为一个单元（1字节），1byte(字节)=8bit,在内存中，由很多的字节联合起来所形成的整体空间（比如一栋房子），每一字节都有一个盒子（一栋楼的一个房间），整个内存由很多很多盒子（一栋楼有很多个房间）组成，每一个字节可以存储8位。每个存储单元（一字节）称为内存地址（内存编址）。能提供多少个地址就意味着能使用多大的空间，如：32位系统，意味着2^32次方个地址（约为4 000 000 000既为：4G左右，这里的单位是byte,不是bit），存放的是指令+数据，每个存储单元是1字节，每个存储设备有一个地址（属平面编制，每个存储单元在全局中唯一的地址）
6）ROM:只读存储器（计算机的一堆指令，这堆指令计算机通电后映射到存储器上）
7）线路复用（通过控制器控制）
8）控制总线（控制器获取控制指令的线路）；数据总线（控制器传输数据的线路）
9）主频：外频*倍频 （单位时间内某个事件发生的周期数），单位（HZ，如：3GHZ,既一秒内可以变化30亿次闭合的变化—>0和1，有信号传输是1，没信号传输是0.）
10) 外频：cpu与主板芯片组交换数据
11) 倍频：主频与外频相差的倍数
11）北桥芯片：高速总线控制器（如：内存，SSD和其他总线）工作在比较高的频率，快速数据交换
12）内存带宽：内存与北桥的传输=内存总线频率*数据总线位数/8
13）南桥芯片：低速总线控制器（如：KB,HDD等）
14）程序局部性原理（时间局部性，空间局部性）
15）操作系统：通用软件，协调具体的程序的工作
16）缓存:缓存的概念在很多场合下都有应用，如:cpu缓存，内存缓存，数据库缓存等等，这里指：cpu缓存，由于CPU运行速度比内存快，为了避免这种局面，在CPU里面加入缓存，避免高速运转的cpu等待低速的内存而产生的延迟，cpu缓存的速度接近cpu的工作频率，但价格贵，分l1,l2.l3(离cpu越近，速度越快) l1d—>缓存数据，l1i—>缓存指令，缓存用来加速运算器与存储器之间的数据交互
17）虚拟机：在主机上用软件+硬件的方式模拟出来的硬件设备
18）I/O设备
I/0设备通过不停的中断来和计算机进行交互
当用户输入一个指令时，cpu是如何知道的，两种方法：
轮询（poll）如：每隔1ms检查一遍，键盘/鼠标是否有变动，这种效率太低。
中断（interrupt）,一种硬件通知机制
可编程中断控制器通过针脚与CPU相连，它内部有多根线，每跟线代表一个I/O设备（这种机制也不是很理想，因为当服务器中断过多后，CPU会非常繁忙）还有一种机制：一根线标识多个I/O设备