1、计算机基础

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一、计算机五大组成部分

1.1 控制器

? 计算机的指挥系统，控制硬件

1.2 运算器

? 计算机的运算系统

? 1. 数字运算

? 2. 逻辑运算

1.3 存储器

 计算机的存储系统，以二进制的格式存储数据。

? 1. 内存

? 优点：存取速度快

? 缺点：容量小，断电数据马上消失

? 2. 外存

? 优点：容量大，能永久存储。

? 缺点：存取速度慢

1.4 输入设备

? 键盘、鼠标等

1.5 输出设备

? 显示屏、打印机等

二、 CPU相关知识

2.1 多核CPU

? 多个CPU，能开启多进程

2.2 x86架构

? 1. x86-32位：CPU每次取32位二进制数据

? 2. 86-64位：CPU每次取64位二进制数据

三、存储器相关知识

3.1 ROM存储器

? 又叫做ROM只读存储器，在工厂中就被编程完毕，然后再也不能修改。一般存放BIOS程序，该程序一般用于启动计算机，或用于处理底层设备的控制

3.2 CMOS存储器

? CMOS存储器由一块电脑内置的电池驱动供电，它一般用来保持当前时间和日期的更新，也就是说，及时计算机没有充电，时间也会持续更新。同时它也可以存储启动磁盘的路径。（告诉计算机操作系统的位置）

3.3 计算机启动流程

1. 计算机加电。
2. BIOS开始运行，检测硬件：CPU、内存、硬盘灯。
3. BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备等。
4. 从启动设备上读取第一个扇区的内容。
5. 根据分区信息读入bootloader启动装载模块，启动操作系统。
6. 操作系统询问BIOS，获得配置信息。对于每种设备，系统会检查其设备驱动是否存在，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，操作系统则会将它们调入内核，然后初始有关的表格（如进程表）。

四、硬盘的工作原理

4.1 机械硬盘

• 机械手臂：机械硬盘通过机械手臂读取数据，机械手臂的末端是磁头。
• 磁道：磁道是机械硬盘的磁面中的一个一个圈，磁道用于存储数据。

• 扇区：扇区的最小单位通常为512KB（由于磁盘大小不断增大，也有部分厂商设定每个扇区的大小是4096字节）。为了减小IO操作，机械硬盘也会将多个相邻的扇区组合在一起，形成一个块，这个块便就是我们在Windows系统中看到的C、D分区。

• 平均寻道时间：由于数据存放在磁道上，因此机械手臂需要读取数据首先要找到磁道。受限于工业水平的限制，目前机械手臂找到磁道的时间为5ms，这个时间被称为平均寻道时间。

• 平均延迟时间：机械手臂寻道之后，需要寻找数据。由于数据的位置是不确定的，而目前的机械硬盘寻找数据会从硬盘的头部扫描到尾部。以7200r/min的硬盘为例，如果碰巧在硬盘头部找到数据，时间约为0ms；如果在硬盘尾部找到数据，时间约为8.3ms，因此我们采用一个平均时间4.15ms作为机械手臂在磁道找到数据的时间，这个时间被称为平均延迟时间。

• 平均寻找数据时间：寻找数据的时间=平均寻道时间+平均延迟时间，也就是:

  $5ms + 4.15ms = 9.15ms$

4.2 固态硬盘

基于固态电子（SSD，断电数据也会保留）和算法实现数据存储。

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