第2章 理解计算机系统的基本思维(第二部分)

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3.现代计算机

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3.1 存储体系:不同性能资源的组合优化思想

  • 寄存器
    CUP内部有若干个寄存器,每个寄存器至少可以存储一个字(少则1字节,多则8字节)。它与CUP采用相同的工艺制造,速度可以与CPU完全匹配,但其存储容量特别少,只能用于指令级数据的临时存储
  • RAM(Random Access Memory)
    随机存储器,有称为主存或者内存。可以按地址访问的存储器,访问每个存储单元的时间都是相同的。采用半导体材料制成,具有易失电性,只能临时保存信息
  • ROM(Read Only Memory)
    只读存储器,半导体材料制成,但具有永久性存储特点,其信息事先写在存储器中。容量很小,通常存放启动计算机所需要的少量程序和参数。
  • 硬盘
    采用磁性材料制作的大容量存储器,可以永久保存信息。
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  • 存储体系
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    这种不同型性能资源之间的组合优化,尤其是需要解决相互之间工作效率的匹配与协同问题,匹配的好,可有效提高系统的工作效率。
    其他的例子,缓冲技术:当高效率资源与低效率的资源工作不匹配时,通过设置缓冲池,以匹配不同效率资源的处理速度;并行技术:将多个低效率资源组织起来同步读取对象,以满足高效率资源的处理速度。
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3.2 操作系统:硬件功能扩展的基本思维

操作系统是控制和管理计算机各种资源(硬件、软件、信息资源)、合理组织计算机系统工作流程,提供用户与计算机之间的接口,以解释用户对机器的各种操作需求并完成这些操作的一组程序集合,是最基本、最重要的系统软件。

  • 操作系统是用户与计算机硬件之间的接口
  • 操作系统为用户提供了虚拟机
  • 操作系统是计算机系统的资源管理者

3.2.1 磁盘与文件管理----化整为零的基本思维

  • 文件和信息
  • 磁盘信息的组织
  • 文件分配表(FAT)
  • 目录或文件夹
  • 磁盘的重要信息区域
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3.2.2 分工、合作与协同求解复杂系统问题的基本思维

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3.2.3 分时-并行控制思维

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3.2.4 计算机的启动以及BIOS

计算机的启动:开始启动,RAM为空,无法执行程序,执行ROM里面的程序,将ROM中程序加载到内存RAM中,主要是对外设驱动设备的管理,然后将操作系统核心部分加载到内存中,随时被CPU解释执行。
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3.2.4 贯通性思维小结

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3.3 不同抽象层级的计算机

3.3.1 信息的处理

  • 人机交互
    汇编语言/高级语言 <==> 编译器
  • 机机交互
    协议:信息格式标准
    编码器:信息采集时,转换为对应的信息存储
    解码器:采集信息的解析
    转换器处理器
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3.3.2 思维小结

  • 语言与编译器
  • 协议与编码/解码器
  • 操作系统级虚拟机器,通过分层隔离,可以将复杂的问题化简为简单问题进行求解,可以将细节信息屏蔽掉,进而提供给用户更方便的使用计算机的能力。

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