计算机基础

1. 计算机基础

计算机的基本组成

CPU

以前限于技术限制，控制器和运算器是分开的，现在统称为CPU

1. 控制器：控制硬件
2. 运算器：算术运算和逻辑运算

存储器

1. 主存（内存）

• 优点：速度快
• 缺点：容量小，断点即消失

2. 外存（硬盘）

• 容量大，永久存储
• 速度慢

输入/输出设备

1. 输入设备：输入信息，比如键盘、鼠标
2. 输出设备：输出信息，比如显示屏、打印机

计算机组成补充

32位和64位

计算机一次性读取32位或64位二进制位

多核cpu

多核CPU相当于多个大脑，同一时刻完成多件事情

总线

连接计算机硬件（cpu、存储器、输入或输出设备），相当于血管和神经

存储器相关

1. ROM存储器：只读，出厂就被写死，用来存放BIOS程序，用于启动计算机或处理底层设备的控制
2. CMOS存储器：由内置的电池供电，用来保持当前时间日期的更新，和存储启动磁盘的路径

机械硬盘的工作原理

通过机械手臂读取有无磁性来判断0和1

机械手臂

读取数据

磁道

存储数据

扇区

划分磁盘，多个扇区纷纷称一个盘（区）

平均寻道时间

寻找到磁道的平均时间，受工业水平限制，一般为5ms

平均延迟时间

机械手臂寻找到数据的时间，根据硬盘转速确定，假设为7200r/min，换算为8.3ms/r，可能需要寻找一圈才能找到数据，也可能一开始就寻找到数据，因此平均延迟时间为（0+8.3）/2 = 4.15ms

平均寻找数据时间

平均寻道时间+平均延迟时间 = 9.15ms

固态硬盘

• 通过有无电容判断0和1，不需要机械手臂（节省时间）
• 固态硬盘基于固态电子（SSD，断点数据也会保留）和算法实现数据存储

操作系统

什么是文件

文件是操作系统提供的虚拟概念，用来存储信息

什么是应用程序

一堆文件，实现一个具体的需求

操作系统有什么用

和硬件交互，把对硬件的复杂操作简单化

计算机的三大组成

也可以说，计算机是有软件和硬件组成

1. 应用程序（软件）：和操作系统交互
2. 操作系统（软件）：和应用程序、人、硬件交互
3. 硬件：和操作系统、硬件交互

应用程序的启动流程

以QQ启动为例

1. 双击qq（发送指令给操作系统）
2. 操作系统发送指令给CPU
3. CPU发送指令给内存
4. 内存发送指令给硬盘，获取qq的数据
5. 内存读取qq数据
6. qq启动

操作系统的启动

计算机内部的两个存储器，出厂时就写死，ROM存储了临时操作系统（用来寻找操作系统路径，即BIOS）、CMOS存储了操作系统的路径

1. 开机的时候启动临时操作系统
2. 临时操作系统刚启动真正的操作系统，临时操作系统关闭
3. 开机成功

编程

什么是编程语言

人和计算机交流的介质

什么是编程

通过编程语言写一堆文件

为什么编程

代替劳动力，完成人类的需求

编程语言分类

机器语言

用二进制代码0和1编写，可以被计算机直接识别和执行的称为机器语言，和汇编语言相比

• 优点：执行效率高
• 缺点：开发效率低

汇编语言

采用英文缩写的标识符编写，每个指令对应具体的操作动作，因此比较复杂冗长，和机器语言相比

• 优点：开发效率高
• 缺点：执行效率低

高级语言

编译型语言

相当于谷歌翻译，全部编写完后编译成目标程序（机器语言），可以脱离其语言环境独立运行，跨平台性差，和解释性语言相比（比如C、C++、Delphi）

• 优点：执行效率高
• 缺点：开发效率低

解释性语言

相当于同声传译，编写时相应的解释器会同时翻译成目标代码，不能脱离解释器运行，和编译型语言相比（比如python、Java、PHP、Ruby）

• 优点：开发效率高
• 缺点：执行效率低

网络瓶颈效应

网络通信的时间远远大于程序执行的时间（瓶颈理论）

• 通常开发互联网程序推荐使用解释型语言
• 开发类似操作系统要求执行速度并且开发周期长，推荐使用解释性语言