【Python学习计算机知识储备】
一、计算机组成
计算机俗称电脑,包含人对计算机的终极期望，能像人脑一样去工作
1、控制器
作用：计算机指挥系统，负责控制计算机所有其它组件如何工作的
类比：控制器->人类大脑
2、运算器
作用：进行数学运算&逻辑运算
3、存储器
4、输入设备 input
5、输出设备 output
二、CPU的工作状态
1、内核态
此时计算机由操作系统进行控制，由操作系统运行程序，操作系统可以直接控制硬件
2、用户态
此时掌控计算机的是应用程序，由应用程序来运行程序，不能操作硬件。
3、两者的关系
应用程序的运行必然要操作计算机硬件，但是用户态是无法直接操作硬件的，此时会发生用户态与内核态频繁转换；
三、多线程与多核芯片
一个大块的CPU可以集成多个核，有几个核就可以看做这个计算机有几个CPU
2核4线程
2核表示有2个CPU，每个cpu有2个线程，这个时候可以说这是一个假4核的计算机
4核8线程
表示有4个真的cpu 每个cpu有2个线程，可以看做假8核的计算机。
注意假8核的计算机也比真4核的计算机性能强~
三、磁盘扇区
一个磁盘分为多个扇区，一个扇区为512字节（byte）。操作系统读磁盘时一次性读取的范围是一个block块
换算关系：1个block块=8个扇区=512*8=4096byte
四、IO 延迟（机械硬盘）
如何看一块磁盘的性能如何？需要计算它的IO延迟是多少
举个🌰
磁盘转速：7200转/分 换算成秒钟级别就是 120转/s
那转一圈花费的时间就是1/120/S=0.0083, 约等于8ms
IO延迟=平均寻道时间+平均延迟时间
平均寻道时间：机械手臂转到数据所在磁道花费的时间，受限于物理工艺水平，目前机械硬盘平均的寻道时间是5ms
平均延迟时间：磁盘在磁道内，找到对应数据所花费的时间，按照最远的距离，转一圈才能找到数据，平均下来就是转半圈才能找到数据，按照举例的磁盘转速，平均的延迟时间就是4ms。
结论
- 买机械硬盘，看磁盘的转速，平均延迟时间越小，磁盘的读写效率越高，但是这并不是优化程序运行时间的最高法则。当程序在网上运行的时候，影响数据存取的因素太多，想通过优化硬件提高程序运行速率是一件没有roi的行为
- 优化程序运行的核心法则：能从内存取数据，坚决不从硬盘取
六、操作系统启动流程
- 计算机通电
- BIOS开始运行，检测硬件:cpu 、内存、硬盘
- BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备（存有操作系统代码的磁盘）
- 从启动设备上读取第一个扇区的内容（第一个扇区也就是MBR主引导，前446记录引导信息，后64位记录分区信息，最后2个为标志位）
- 根据分区信息读入bootloader启动装载模块->启动操作系统
- 操作系统成功启动->询问BIOS，获得配置信息。对于每种设备，操作系统都会先检查对应的驱动程序是否存在，如果没有，操作系统会提示用户正确安装对应的驱动程序。收到全部的设备驱动程序，操作系统就会将他们调入内核。此时操作系统也就真正接管了计算机，可以操作计算机的硬件