Python 2、cpu及储存器

一、cpu详解

1. cup指令集

cpu是计算机的大脑，大脑里集成了一系列具体控制身体其他器官做事的指令集，所以站在纯硬件角度去看，计算机所有其他组件都由cpu发出的指令控制。

2. x86框架64位（*****）

• x86--> cpu型号
• -64 --> cpu一次能从内存中取出指令的位数
• cpu具有向下兼容性
  • -64的可以运行-32的程序

3. 内核态和用户态（*****）

内核态、用户态是指cpu的两种工作状态。

• 内核态：代表cpu运行的程序是操作系统的代码，可以操作计算机硬件（控制其他硬件指令集+运算相关指令集）
• 用户态：代表cpu运行的程序是应用程序，不能操作硬件（运算相关的指令集）
• 内核态与用户态的转换
  • 应用程序的运行必然会涉及到计算机硬件的操作，那就必须由用户态切换到内核态下才能实现，所以计算机工作时，一直在频繁发生内核态与用户态的转换。

4. 多线程与多核芯片

• 2核4线程：假4核，比2核强，比真4核弱
  • 2核代表有两个cpu，4线程指的是每个cpu有2个线程
• 4核8线程：假8核，比4核强，比真8核弱
  • 4核代表有4个cpu，4线程值的是每个cpu有2个线程

 

二、 存储器　

1. RAM：内存

2. ROM：“只读内存”

• 存放在计算机厂商写死在计算机上的一段核心程序-->BIOS

3. CMOS：储存器，存取速度慢，断电数据丢失，但是耗电量极低。-->存储BIOS的一些数据

4. 硬盘

• 机械硬盘
  • 磁道：一圈数据，对应着一串二进制（1bit代表一个二进制位）

8bit(比特位)=1Bytes(字节)
1024Bytes=1kb
1024kb=1MB
1024MB=1GB
1024GB=1TB

注意：硬盘厂商会以1000为换算单位，所以我们买的硬盘会不标注的小。

　　

• •  扇面：

一个扇区通常位512Bytes
站在硬盘的解读，一次性读取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个扇区的大小=4096Bytes

• • 柱面
• 固态硬盘：闪存芯片

5.IO延迟 （*****）

一块7200/min的机械硬盘，它每秒转12转，而转一圈的时间是8ms

• 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.
• 平均延迟时间：转半圈需要花费4ms，受限于硬盘的转速。

IO延迟 = 平均寻道时间 + 平均延迟时间

注意：优化程序运行效率的一个核心法则，就是能从内存取数据，就不要从硬盘取

 6.虚拟内存

在硬盘上取一点地方，当内存不够时，充当内存，速度没有内存快，在LInux中用swap表示。

 

三、操作系统启动流程（*****）

1. BIOS（Basic Input Output System）

厂商出厂时，直接把BIOS系统写入ROM设备中

2. 裸机

新电脑没有系统时（win、linux、mac），ROM充当内存，存放BIOS系统，CMOS充当硬盘，cup读取。

3. 操作系统启动流程（*****）

1. 计算机通电
2. BIOS开始运行，检测硬件：cpu、内存、硬盘等。
3. BIOS读取CMOS储存器中的参数，选择启动项。
4. 从启动设备上读取第一个扇区内容（MBR主引导记录512字节，前446为引导信息，后64位为分区信息，最后两位为标志）。
5. 根据分区信息读取bootloader启动加载模块，启动操作系统。
6. 然后操作系统询问BIOS，以获取配置信息。对于每种设备，系统会检测其设备驱动程序是否存在，如果没有，系统会要求用户安装驱动程序。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. 应用系统启动流程（*****）

1. exe快捷方式（文件绝对路径），当双击后，就是告诉系统说，我有一个应用程序需要执行，它的路径是（exe文件的绝对路径）。
2. 操作系统根据文件路径找到exe程序所在硬盘的位置，控制器指令从硬盘加载到内存
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

5. 操作系统密码破解与安全

例如：本地硬盘上有密码的win10系统，我们拿一个装有另一个无密码的操作系统，通过BIOS修改启动项，然后进入无密码系统，可以把本地硬盘上的系统密码给删掉。

如何防范：BIOS设密码

BIOS设密码如何破解？

扣主板电池