計算機系統包括：應用軟件，操作系統，硬件。
硬件系統主要包括五大部分：輸入設備，輸出設備，儲存器，控制器，運算器。其中運算器負責算數運輸和邏輯運算。運算器和控制器共同組成了中央處理器（cpu）
應用軟件 並不能直接調用計算機的硬件，需要通過操作系統系統對計算機硬件進行調用。
1.處理器：
由於通過訪問內存得到相應指令或數據的時間比cpu執行指令花費的時間長的多，所以，在cpu的內部存在寄存器，用來保存關鍵的變量和數據。
寄存器的分類：
寄存器也是一個儲存設備 緩存 指令集
通用寄存器：保存關鍵的數據和變量。
程序計數器： 把上一次程序運行沒運行完的結果保存下來，然後去幹另一件事，另一件事沒幹完再切回來的時候，把這個寄存器讀取出來，繼續接着執行。
堆棧指針：堆棧先進先除，隊列先進後出。
程序狀態寄存器（PSW）：就2個二進制位，一個0一個1，一個代表內核態，一個代表用戶態。
cpu的2種工作狀態：內核態和用戶態。內核態，cpu對操作系統完全放行，所以指令集都開放。用戶態，針對應用程序來說，cpu會限制對硬件指令的操作。軟件運行着的時候cpu處於用戶態，一會需要操作硬件，需要切換到內核態，軟件需要頻繁進行切換，硬盤和內存的速度都太慢，這就需要和cpu同樣材質的寄存器PSW。
進程：資源單元
線程：執行單元
進程之間相互獨立，同一進程內的各個線程資源共享。
2.儲存器：
1ns 寄存器 L1緩存（與cpu材質相同，因而cpu訪問它無延時）
2ns 高速緩存 L2緩存 （如果高速緩存行在L2中，則稱爲高速緩存命中，如果高速緩存未命中，就必需訪問內存）
10ns 內存 RAM（隨機存取器）易失性儲存，斷電後全部消失。
10ms 磁盤
100s 磁帶 數據庫備份
ROM 非易失性隨機訪問儲存 在斷電後 儲存的內容 並不會丟失，ROM在出廠中被編輯完畢後，就不能再進行修改，具有隻讀性。
EEROM和閃存flash 也是非易失性的，可以反覆擦寫。閃存的速度介於RAM和磁盤之間，但與磁盤不同的是，擦除的次數過多，就會被磨損。
CMOS 易失性的，用來保持當前的日期和時間，還有bios的配置，COMS存儲器由一小塊電池驅動。
3.磁盤：
8個bit ＝ 1Bytes
1024Bytes ＝ 1KB
1024KB ＝ 1MB
1024MB ＝ 1G
Bytes，KB，MB，GB 這些都是物理單元，一連串的二進制位成爲bit位，是物理單元
每個磁頭可以讀取一段換新區域，稱爲磁道
每個磁道劃成若干個扇區，扇區的典型值爲512字節
8個扇區爲一個block塊，8x512字節 ＝ 4096字節 ＝ 4KB 塊是硬盤儲存的最小單位
數據都存放於一段一段的扇區，即磁道這個圓圈的一小段圓圈，從磁盤讀取一段數據需要經歷尋道時間和延遲時間
平均尋道時間
機械手臂從一個柱面隨機移動到相鄰的柱面的時間成爲尋到時間，找到了磁道就以爲着招到了數據所在的那個圈圈，但是還不知道數據具體這個圓圈的具體位置
平均延遲時間
機械臂到達正確的磁道之後還必須等待旋轉到數據所在的扇區下，這段時間成爲延遲時間
虛擬內存：
當計算機需要運行大於物理內存的程序時，就要將暫時不需要執行的程序先放入磁盤的某個地方，該區域就成爲零虛擬內存，在linux中成爲swap分區，這種機制核心在於快速影射內存和磁盤地址，由cpu的一個部件負責，稱爲儲存器管理單元（MMU）
4.磁帶：
價低容量大，移動性強，常被用來備份，常見於大型數據庫系統中
I/O設備
I/O設備一般包括兩部分：設備控制器和設備本身。
控制器：主板上的一塊芯片或一組芯片，控制器負責控制鏈接的設備，它從操作系統接收命令，然後對設備進行操作。
控制器的功能：通常情況下對設備的控制是非常複雜和具體的，控制器的任務就是爲操作系統屏蔽這些複雜而具體的工作，提供給操作系統一個簡單而清晰的接口
5.總線（BUS）：
北橋（PCI橋）：鏈接高速設備，cpu，L2緩存，內存等
南橋（ISA橋）：鏈接慢速設備，鏈接慢速設備，usb，顯示器等
6.啓動計算機：
BIOS 相當於一個小的系統，他有低層的I/O軟件，包括讀寫鍵盤，寫平米，進行磁盤I/O 一般存放於非易失性閃存RAM中。
啓動流程：
1.計算機加電
2.BIOS開始運行，檢查硬件：cpu，內存，硬盤等
3.BIOS開始讀取CMOS儲存器中的參數，選擇啓動設備
4.從啓動盤上讀取第一個扇區的內容（MBR主引導紀錄512字節，前446爲引導信息，後64爲分區信息，最後2個爲標誌位）
5.根據分區信息讀入boot啓動裝置模塊，啓動操作系統
6.然後操作系統詢問BIOS，以獲得配置信息。對於每種設備，系統會檢查其設備驅動程序是否存在，如果沒有，系統則會要求用戶按照設備驅動程序。一旦有了全部的設備驅動程序，操作系統就將它們調入內核。然後初始有關的表格（如進程表），穿件需要的進程，並在每個終端上啓動登錄程序或GUI