001.计算机核心基础知识1
文章目录
- 一、关于编程
- （一）什么是编程语言？
- （二）什么是编程？
- （三）什么是程序？
- （四）为何要编程？
- 二、计算机组成原理
- （一）关于计算机
- （二）计算机五大组成部分
- （三）计算机三大核心硬件
- （四）运行程序与计算机硬件的关系
- （五）IO问题与程序的效率
- 1.读
- 2.写
- （六）CPU详解
- 1.指令集
- 2.x86架构与64位
- 3.内核态与用户态
- 3.内核态与用户态
一、关于编程
（一）什么是编程语言？
说到编程，那就得先了解什么是编程语言，编程语言就是人与计算机进行沟通的语言。
（二）什么是编程？
编程就是把人类的思维逻辑用计算机能听懂的语言翻译下来，并保存在文件之中，这个过程就是编程。
简单来说，就是两个步骤：
1.先将逻辑、步骤理顺；
2.再将他们翻译为python编程语言。
（三）什么是程序？
程序就是存放代码的文件，也就是俗称的软件。
（四）为何要编程？
为了奴役计算机，让计算机高效地代替人去工作。
二、计算机组成原理
（一）关于计算机
计算机俗称电脑，即通电的大脑。我们使用计算机，是为了让计算机代替人类去工作。
（二）计算机五大组成部分
1.控制器
控制器是计算机的指挥系统,用来控制计算机的其他组件运行。
2.运算器
实现算数运算和逻辑运算的部件。
PS：控制器+运算器=CPU，cpu相当于人的大脑.
3.存储器
是计算机用来存放所有数据和程序的记忆部件，用来存取数据。
存储器又分为内存与外存，内存相当于人的短期记忆，断电数据丢失。外存(如磁盘)，相当于记事的本子，断电数据不会丢失，是用来永久保存数据的。
4.输出设备input
输入设备是计算机接收外部输入数据的工具，如键盘、鼠标，相当于人的眼睛或耳朵。
5.输出设备output
输出设备是计算机向外输出数据的工具，如显示器、打印机。
PS：存储器如内存、磁盘等既是输入设备又是输出设备，统称为IO设备。
（三）计算机三大核心硬件
1.CPU
负责数学运算与逻辑运算，执行指令————对应人脑的执行指令的功能。
2.内存
又称主存储器,负责临时记忆数据————对应人脑的记忆功能。
优点：存取IO速度都快。
缺点：断电数据丢失，所以只能用于临时保存数据。
3.硬盘
负责永久记忆数据————对应纸质笔记本的功能。
优点：断电数据仍然存在，所以用于永久保存数据。
缺点：存取IO速度都较慢。
（四）运行程序与计算机硬件的关系
1.程序最先存放于硬盘中；
2.程序运行时代码从硬盘加载到内存中；
3.CPU从内存中提取指令运行程序；
4.程序所产生的数据首先存储于内存中。
（五）IO问题与程序的效率
1.读
把指令依赖的数据事先加载到内存，能从内存取数据就不要从硬盘取；
2.写
针对要永久存放到硬盘中的数据，应该在内存中攒一定数量的数据之后，然后一次性写入硬盘。
（六）CPU详解
CPU是计算机的大脑，它的运行步骤是从内存中取指令->解码->执行。
1.指令集
CPU按照指令集可以分为精简指令集CPU和复杂指令集CPU两种，区别在于前者的指令集精简，每个指令的运行时间都很短，完成的动作也很单纯，指令的执行效能较佳；但是若要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。后者的指令集每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数目多而且复杂，每条指令的长度并不相同。因为指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长，但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。
2.x86架构与64位
x86即由Intel最早发明出来的CPU的代号，后来又在此颗CPU的基础上又进行了开发，因此这种架构的CPU就被统称为x86架构了。
64位与32位，即CPU一次性从内存中取出二进制指令的位数，64bit指的是一次性能从内存中取出64位二进制指令。
CPU具有向下兼容性，64位CPU可以兼容32位软件的运行。
3.内核态与用户态
内核态：可以控制计算机硬件，即当cpu在内核态运行时，cpu可以执行指令集中所有的指令。
64位与32位，即CPU一次性从内存中取出二进制指令的位数，64bit指的是一次性能从内存中取出64位二进制指令。
CPU具有向下兼容性，64位CPU可以兼容32位软件的运行。
3.内核态与用户态
内核态：可以控制计算机硬件，即当cpu在内核态运行时，cpu可以执行指令集中所有的指令。
用户态：可以运行指令，但不包括控制cpu硬件。