专栏介绍：

本专栏为Python全栈开发系列文章，技术包括Python基础、函数、文件、面向对象、网络编程、并发编程、MySQL数据库、HTML、JavaScript、CSS、JQuery、bootstrap、WSGI、Django、Flask、后期运维、git使用、Linux运维、Python结合Shell结合场景开发自动化脚本等一系列文章. 从入门到实战。 文章内容来自博主学习笔记，修整发布。

一、CPU详解

1.1 cpu的分类与指令集的概念

cpu在出厂的时候就已经内置了一些控制计算机硬件所有的指令，这就是指令集的一些技术。它不会自发的去运行，除非人去控制代码代码控制cpu来去发送指令的。 人类的指令最终转换成cpu的指令二进制指令，由cpu指令控制其他的硬件指令。

2.2 cpu-x86-64的概念

x86指的就是cpu的型号，64位指的是cpu通过内存加载数据能加载多少数据的一个范围。多少位指令，64位二进制数的指令。

64位的cpu既能运行32位程序，也能运行64位的程序。 现在通常的软件都是x86-64位的，软件有时候是x86-32 也就是说，这个软件一次性完整跑的指令是32位二进制给到cpu执行，那么64位的cpu具备有上下兼容也同时可以运行32位的数据指令程序。

2.3 寄存器（造价很高）存储很少

寄存器也是一种存储设备，这种速度非常的快，快到能够和cpu速度一致，它基于电工作，制作方法和cpu一样，非常巨快速度，比内存还要快好多倍

2.4 内核态与用户态

指的是cpu的两种工作状态，内核态代表cpu控制硬件的指令集，用户态表示着cpu运行运算的指令集。

• 1、内核态：运行的程序是操作系统，可以操作计算机硬件
• 2、用户态：运行的程序是应用程序，不可以操作计算机硬件

PS:当用户态需要操作计算机硬件，需要给内核态操作系统发送消息，cpu并开启内核态控制硬件指令集，来操作硬件，最后切回用户态应用程序。

2.5 多线程与多核芯片

2核4线程：

• 2核代表两个cpu

• 4线程指的是每个cpu都有两个线程，假4核

4核8线程

• 真的有4个cpu，每个cpu有两个线程，最终有8个线程，表示假8核。

• 这个可以在vmware虚拟机中添加，可以做测试用。

二、存储器

2.1 寄存器

寄存器存的cpu要用的关键数据，立马就要用到的数据，存在寄存器

2.2 高速缓存

缓存功能，计算机把cpu经常使用的数据存入到高速缓存当中，有可能会用到的数据。cpu取数据的时候直接去高速缓存中查询，有的话直接执行。没有就去内存

2.3 内存

存储的主力，主存，核心

2.4 硬盘

长期存储数据使用的硬盘。

2.5 磁带

三、关于存储的专业名词解释

3.1 RAM

ram指的就是内存，随时可读 就是代表内存，我们现在用的内存

3.2 ROM

它是只读的内存，速度和内存一样，特点是只能读，这个设备主要用来计算机厂商为你的计算机上提前写好一段程序。 存放计算机厂商写死的计算机上的一段核心程序。——→ BIOS 出厂存放了一些程序。

说白了，ROM也是一个内存，只能读，目前我们看到的就是我们买了一台电脑，启动电脑默认进入BIOS 那么这个BIOS就是厂家先安装好的系统，这个系统放在了ROM只读内存当中，我们无法修改。

3.3 CMOS

断电数据就没有了，丢失了。存取速度慢，但是它的耗电量极低。存系统时间的。主板电池传输到时钟芯片上随后存放在cmos中。

3.4 磁盘的结构：扇区、磁道、柱面等等

3.4.1 机械硬盘也称磁盘

机械硬盘：存储的数据都是放盘片上，通过磁的技术，所以叫磁盘，用的磁信号。

• 磁道：就是一串二进制数据，一圈数据，1bit代表一个二进制位，8bit比特=1Bytes字节，1024Bytes=1kB. 1024KB=1MB

• 扇区：一个扇区通过512个bytes字节，站在硬盘的角度来说的话，一次性读写数据的最小单位为扇区。512bytes字节

• 但是操作系统一次性读写的单位是1block块，等于8个扇区的大小，4096bytes大小。

3.4.2 固态硬盘也称硬盘

首先并不是它很硬，而是它是用电来运转，速度极快，快速是它的优势，所以价格不菲
固态硬盘基于电磁工作，性能比机械块。同等价钱，造价很高。通常用在一些启动速度的例如将操作系统安装到固态硬盘上，操作系统的速度会变快，启动也更迅速

3.5 IO延迟

一个7200转的硬盘 ，7200转/分钟。 机械手臂通过磁道转到数据的时间是磁盘最耗费的时间，平均寻找时间。和平均延迟时间，做一个io操作 = 平均寻找时间+平均延迟时间。

厂商能够决定的是磁盘的转速问题，转速越快，找到速度越快。程序的优化尽可能的减少与硬盘的IO操作。能从内存取，就不要从硬盘取数据。

3.6 虚拟内存

虚拟内存的作用就是当内存不够用的时候会从磁盘划分一部分的空间，简称虚拟内存，此时会把内存中不用的一些数据导入到虚拟内存当中存放，这就是虚拟内存，在linux当中叫swap，在安装系统的时候会用到。

3.7 总线

计算机上所有的硬件就是组件和组件之间的一种线路，主板上面不同组件的一些线路，这个叫总线。

四、应用程序的启动流程

双击exe文件，这个文件就是可执行程序，是别人写的代码转成了exe文件，点击exe文件，就是在告诉操作系统我有一个exe的应用程序要执行。把exe文件的路径提供给了操作系统，或者说我有一个应用程序的文件路径告诉了操作系统，操作系统根据文件的路径找到exe程序在硬盘的位置，从硬盘加载到内存，控制cpu从内存中读取刚刚读入内存当中应用程序的代码执行。应用程序启动成功。

五、结束