Day1.计算机硬件概念的一些理解

作为一个刚刚接触python编程语言的小白，之前对于编程方面也只是简单的接触过SQL server，Oracle这些。第一天跟着海峰老师上课，了解了计算机的发展历史，也认识了许许多多新的概念还有一些自己的理解。

在我的眼里，编程语言具有非常神奇的力量，它与我们所学的英语、汉语可以说既有相同点又有不同点，编程语言在程序员的手中可以敲出一个个功能强大的应用软件，而且编程语言是没有感情的，计算机在执行这些编程语言时，只要计算机能够听得懂，它就会任劳任怨的执行下去。

对于操作系统、硬件和应用软件三者之间的关系可以说是非常严谨的，应用软件是没有办法直接来操作硬盘的，他们中间需要操作系统来完成，其实早期的程序员是可以通过编程语言去操作硬盘的，但是这需要很强大的知识储备量，也就是说对硬件的没一个细节都要了如指掌，且不说这复杂程度，工作效率也十分低下，就这样操作系统便应运而生，在我眼里，我把操作系统看作硬件与应用软件的传播介质，当人们要使用应用软件达成一定的目的是，通过操作系统传递给硬件，然后硬件再通过操作系统反馈给应用软件，就像声音在空气中传播一样。

说到硬件，在海峰老师的讲课中也认识了CPU、内存、磁盘，这三者的运作过程也是有条不紊。CPU同一时间只能去完成一件事，如果我们同时使用浏览器、快播以及网易云，我们不可能将电影看完才能去听音乐，音乐听完才能去浏览网页，这就需要用到内存，这也就是内存的存在意义，我们在网上所下载的应用软件则会存储在磁盘中，存储在磁盘里的东西不会因为电脑的重新启动而丢失，不然我们使用的软件在每次重启后就需要再下载一遍，这也就是非易失性存储，磁盘不同于内存，内存在电脑每次重启后存储的数据会全部消失，就是易失性存储，简称RAM，与硬盘、内存同样是存储器的还有一个叫寄存器的东西，它速度极快，不过存储空间太小，反过来对比一下价格低廉的磁带来讲，它的存储空间非常之大，一般用于数据库工作中，但速度可以用s来作计量单位。所以说，在选择存储器时，价格、速度、大小三者是不可兼得的。

为什么CPU能识别系统语言但不允许应用软件来操作硬件？这就是用户态与内核态，在用户态下，程序会被禁止，CPU只能执行一部分操作指令，而在内核态下，所有的指令都能被CPU来执行，就可以去使用硬件功能，内核态与用户态是通过系统调用（systemcall）来实现的，这是操作系统提供给应用程序的功能。

下面是计算机硬件知识其他的相关概念：

L1缓存：就是刚刚提到的寄存器，它与CPU材质一样，无延时；

L2缓存：在CPU高速运算后的结合，也就是高速缓存；

EEPROM：非易失性存储，但不同与硬盘，它存储的数据可以更改，常用于U盘；

闪存：也是非易失性存储，固态硬盘中含有很多的闪存；

磁盘结构：

平均寻道时间：所需要的数据在某一条固定磁道中，机械臂从磁盘开端进入该磁道中所需要的时间；

平均延迟时间：机械臂进入磁道，有可能一下就能找到所需数据，有可能需要一个周期才可以，折中一下就是半个周期，即平均延迟时间；

虚拟内存：看名字就知道这是一个假内存，实际上是从内存上抠下了一部分空间放到了硬盘中，抠下来的这一部分就是虚拟内存；

MMU磁带：虚拟内存从内盘中抠出来就要再放回去，MMU磁带就是记录虚拟内存在内存中原来所处的位置，它反映了一种映射关系，应用在虚拟化中；

CMOS与BIOS电池：同样是存储器的一种，能存储电脑关机后的参数设置，比如时间日期等，单它是易失性存储，所以它就不能停止工作，需要源源不断的电力，但它耗电极少，也就用到了BIOS电池（如图所示）；

设备驱动：硬件都得需要驱动才可使用，鼠标有鼠标驱动，显卡有显卡驱动；驱动是硬件的灵魂；

控制器总线、南桥和北桥：

上北下南，由图可知，PCI桥即为北桥，ISA桥即为南桥，还可以从图上看出PCI桥连接的设备都是高速设备，相比之下，ISA桥连接的就是低速设备；

 

操作系统的启动流程：1.给电脑插上电源，摁下开机按钮；2.首先会加载BIOS，它是写在主板上的程序，BIOS开始检测硬件；3.BIOS将CMOS上次关机所保存的参数加载出来，包括时间日期等等并选择启动系统盘；4.从系统盘上读取第一个扇区内容；5.根据分区信息将硬盘上的代码全部往内存中读取，启动操作系统；6.操作系统询问BIOS硬件的驱动程序是否存在，若存在就可以使用，不存在就会弹出提示窗口，，然后操作系统就会将这些驱动程序放入内核。

应用程序的启动流程：1.操作系统启动完毕后，使用下载链接下载所需的应用程序；2.打开安装包，按照流程一步步进行应用程序的安装，若是解压包就解压到文件夹内；3.鼠标双击桌面生成的快捷方式或者文件夹内应用程序的图标，实质上这个过程是操作系统完成的，双击这个操作是向操作系统发出的请求指令;4.操作系统就会从硬盘寻找这个文件并向内存中读取,等读取完毕应用程序就启动了。

一年之计在于春，一天之计在于晨，好的开始很重要，我将用百分之二百的热情去迎接今后的学习生活！