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第0章   计算机概论

0.1电脑是什么

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0.1.1.1电脑硬件的五大单元：

中央处理器（CPU）具有特定功能的芯片，内含指令集，包括 算数逻辑单元+控制单元。算数逻辑单元主管运算及逻辑判。控制单元主管控制周边组件间的合作运行。

数据处理流程：输入单元→内存→CPU→内存→输出单元

0.1.2.1CPU的架构

CPU内含指令集：精简指令集（RISC）、复杂指令集（CISC）

精简指令集：执行简单、性能佳。常用于学术、金融等大型工作站，最常用的ARM架构

复杂指令集：指令长且复杂，常用x86框架CPU用于PC

0.1.3.1其他单元的设备

系统单元：CPU+内存+主板相关组件（适配卡例如：网卡、声卡、显卡、磁盘阵列卡等）

存储单元：内存+辅助存储（硬盘、软盘、光盘、磁带等）

IO单元

0.1.4.1运作流程

CPU判断和控制各部分活动，内存来存放交互活动数据，硬盘存放非目前处理的信息数据，主板似神经系统连接各部分来传导数据，各项几口设备负责与外界交互，主机电源为能量之源。

0.1.5.1电脑的分类

超级计算机（军事、气象、仿真等高速计算领域）、大型计算机（大型企业、金融机构等）、迷你计算机（类似大型计算机但不需要特殊空调机房可以放置在一般工作环境）、工作站（特殊用途）微电脑（即个人PC）

0.1.6.1电脑上常用的计算单位

容量：字节（1位二进制为1bit，1个字节为8bit）Kilo/Mega/Giga/Tera/Peta/Exa/Zetta 二进制进率是1024，十进制进率是1000

实际使用情况中，硬件产品铭牌标记大小为10进制，而安装后电脑所识别的大小为2进制，所以实际安装容量大小一般都小于铭牌标记容量。

速度：CPU命令周期：Hz为次数/秒，MHz/GHz，例如1MHz即为1M次/秒

网络传输速度：Mbit/s即每秒网路数据交互量为Mbit

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0.2 个人电脑与相关设备组件

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0.2.0.1主板芯片：

北桥：连接速度较快的CPU、内存、显卡等组件

南桥：连接速度较慢的设备，硬盘、USB、网卡等

目前主板设计：将北桥的内存控制器整合到CPU中，所以只有南桥，CPU直连显卡与内存，速度更快，消耗带宽减少

0.2.1.1执行脑袋运算与判断的CPU

CPU运算量较大，属于高热组件，需配合风扇散热。

多核：即一个CPU中封装嵌入多个运算内核，一个物理外壳多个CPU单元。

针脚：不同针脚的CPU能搭配的主板芯片不同，挑选时注意匹配型号。

CPU频率：即CPU每秒工作的次数（除指令集外另一性能指标）即CPU命令周期 MHz/GHz。

早期设计有倍频和外频的说法，外频是CPU与外部组件进行数据交互的速度，倍频指CPU内部加速的倍数（厂商设计），两者相乘即为频率。

目前计算机CPU都通过不同技术实现了CPU与内存和显卡的直接通信，所以不需要再考虑同步外频

总线位宽：

前端总线速度（FSB）：CPU的内存控制器与内存间的传输速度，内存工作频率。

位宽：内存控制器与内存间，每个时钟周期（s/min/h）能够传输的数据量，64位/32位。

带宽：频率x位宽 bit/s

字长：CPU每秒能够处理的数据量，32位/64位，通常称呼的电脑32位或64位即为CPU的字长，32位CPU最大支持4GB内存，由字长决定。

CPU等级：32位CPU，i586、i686、i386，目前64位CPU统称x86-64。

超线程（HT）：在每个CPU的内部将寄存器分为两组，程度分别使用这两组寄存器，约等于划分了两个内核，所以i7以上的CPU可以通过HT技术提升性能，做到实际有4个物理CPU但为8核。

0.2.2.1内存

随机存取内存（DRAM）只有在通电情况下才能使用，断电数据消失，所以也叫挥发性内存。有SDRAM与DDR SDRAM两种

DDR是双倍数据传输速度，可在一个工作周期进行两次数据传输，后期发展出DDR2、DDR3、DDR4，频率倍数翻倍增加即DDR4为16倍，DDR3L工作电压比DDR3低，更省电但不是所有主板都支持，主板电压高时内存条会烧毁。

多通道设计：

为了增大数据位宽将多个内存集合到一起，一个内存为64位，n个就是64xn位。

启用多通道技术必须同时插入多根内存条，最好是一模一样的，起码容量一样

DRAM与SRAM：

数据传输：内存→内存控制器→CPU

二级缓存（L2 Cache）：将常用数据存储到CPU内部，使用SRAM

静态存取内存（SRAM）：使用的晶体管更多、容量不大但速度更快，可以与CPU同速（频率相同）

只读存储器（ROM）：

CMOS芯片来记录所有组件的各项功能是否启用及启用状态，有独立电源（一般是纽扣电池）

ROM为一种非易失性存储，断电状态也可以存储记录数据。

BIOS系统就是一个写死在ROM芯片中的程序，所以无论系统是什么状态BIOS都可以访问，不会因为断电等原因丢失。读取速度较快，开机首先就会读取到。

0.2.3.1显卡（VGA）

显卡对于图像的显示重点在分辨率和颜色深度，因为颜色会占用内存所以显卡上有集成内存（显存）

3D运算现在也由显卡完成，显卡通过GPU的控制芯片与内存、CPU等通信。

0.2.4.1硬盘与存储设备

硬盘的物理组成：多个圆形碟片（数据所写位置）、机械手臂（支撑磁头）、磁头（完成读写）、主轴马达（使碟片转动）。

扇区：在碟片同心圆上切出的小区块，是磁盘的最小物理存储单位

磁道：同一个同心圆扇区组合成的圆

柱面：所有碟片上的同一磁道组合成

数据读写通常由外圈开始往内（默认）

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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来源： https://blog.csdn.net/Chrisliuluo/article/details/113113883

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