linux学习第二天—个人电脑运行机制以及磁盘分区原理

一:个人电脑运行机制

  1. 电脑的数据表示方法和字符编码系统
  2. 个人电脑运行机制和操作系统介绍
  3. 驱动程序

1.电脑的数据表示方法和字符编码系统

数据表示方法:电脑采用的数据表示方式是二进制,也就是说,电脑只能识别二进制这种数据表示方法,早期的电脑使用的是利用通电与否的特性制造的电子管,如果通电就是,没有通电就是0。
字符编码系统 :出现的原因:假设现在需要向电脑的文件系统中存入字符数据,这种情况下是无法直接将字符直接存入到电脑中的,因为电脑只能识别二进制,所以这个时候就需要用到字符编码系统了,用户通过编码系统将自己要存入电脑的字符数据转化成对应的二进制,然后存入电脑中。通常大陆使用的字符编码系统是GBK和GBK2312,不过为了避免乱码情况的出现,现在统一使用国际组织iso/iec制定的所谓的unicode编码系统,utf-8.

2.个人电脑运行机制和操作系统介绍

1.以前的运行机制:因为我们通常处理数据的时候是通过算术逻辑单元来实现的,但是算术逻辑单元是在cpu内部的,cpu内部具有指令集,如果我们需要cpu帮忙处理数据的时候,就得参考cpu内部的指令集去编写cpu可以读懂的脚本然后来运行cpu,这种情况下太过于复杂,因为cpu只能识别0和1的二进制,此外,如果需要使用其他硬件,也需要去了解硬件的相关功能函数,然后写相关的脚本,来实现对硬件的运行,这个过程是特别复杂的,为了解决这个问题,电脑科学家设计出一种人类可以看的懂的程序语言,然后创造出一种编译器,通过编译器将编程语言转换成硬件机器或cpu可以识别的语言,从而对硬件进行调用。
总的来说:过程为:使用者通过编写相关程序语言通过编译器转换成机器可以识别的机器语。
2.现在的运行机制:但是以前的运行机制存在的问题还是,在设计编程语言的时候,还是需要去了解整体的硬件系统来设计程序,所以此时就出现了操作系统。
操作系统(os):其实也是一组程序,软件程序,这组程序的重点在于管理电脑的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。总的来说,电脑中的硬件操作都需要操作系统来完成。这个整个过程都是通过操作系统的内核(kernel)来完成的。
也就是说,你的电脑能不能做到某些事情,都与内核有关,只有内核提供的功能,你的电脑系统才能帮你完成,假设你的内核不支持tcp/ip网络协议,无论你买了什么样的网卡,内核都无法提供网络功能。
系统调用:假设现在用户要用过内核调用硬件来处理数据,此时需要参考内核的程序去写内核可以识别的脚本,这样岂不是很麻烦,所以这个时候,操作系统通常会提供一套应用程序编程接口(api)来实现这个功能,用户只要遵守api就很容易开发软件了,举例来说,我们学习c语言只要参考c语言的函数即可,系统调用接口api会将应用编程转换成内核可以识别的函数的。
所以可以大致总结为:电脑系统主要由硬件组成,操作系统控制各部分硬件工作,操作系统中的内核占主要部分,其中的系统调用接口实现软件与硬件的联系。如图所示:
在这里插入图片描述

3.驱动程序

通常,硬件的更新发展速度是特别快的,比如主板,硬盘,显卡等等,随着硬件的更新,系统内核将不会对新的硬件进行管理和操作,此时如果要安装新的硬件设备的话,则需要安装对应的驱动程序,这个驱动程序是操作系统的api接口提供给供应商的,通常供应商要通过api接口编写新的硬件驱动脚本,以便操作系统可以管理和操作新的硬件设备。

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