计算机概论(一)

发了好几遍都没有发出去这篇文章,难道是我内容里面涵盖了敏感的词,咳咳咳~我并没有在文章里面开车啊

1. 计算机的本质:
计算机其实是,接受用户输入指令与数据,经过中阳处理器的数据与逻辑单元运算处理后,以产生或存储成有用的信息。因此,只要有输入设备及输出设备,让你可以输入数据使该机器产生信息,那就是一台计算机了。
2. 计算机硬件的组成:
2.1从外观上来看是可以分成以下几个方面:
输入单元:键盘鼠标,扫描仪,手写板等
中央处理器(CPU):含有算数逻辑,控制,记忆单元
输出单元:屏幕,打印机等
2.2 数据整体处理的流程如下:
我们主要是通过输入设备来将一些数据输入到主机里面,然后再又主机的功能处理成为图标或文章等信息后,结果传输到输出设备。整个过程,重点在于主机,主机里面其实最重要的就是一块主板,上面安插了中央处理器记忆内存,还有一些适配卡而已。
整台主机的重点在于中央处理器(central processing unit,CPU),CPU是一个具有特定功能的芯片,里面含有微指令集,如果你需要让主机具备什么特异功能,那么你就需要参考CPU室友含有相关内置的微指令。由于CPU的工作在于管理和运算,因此CPU又可以分为两个主要的单元,分别是算数逻辑单元与控制单元。其中算数逻辑单元主要负责程序运算和逻辑判断。控制单元则主要协调各组件与各单位之间的工作。
既然CPU的重点是进行运算和判断,那么CPU的数据是从哪里来的呢?CPU读取的数都是从内存中读取来的,内存中的数据都是从输入单元传输进来的,CPU处理完数据也必须要写会内存中,最后数据才从内存传输到输出单元。
这样,我们可以将计算机分成以下的几个单元,我们将其称之为计算机硬件的五大单元:
输入单元,输出单元,CPU内部的控制单元,算数逻辑单元和内存。
3. CPU的种类:
我们已经知道在CPU中我们所使用的软件都是要经过CPU内部的微指令集才能完成,这些指令集的设计主要又被分为两种设计理念,也就是世界上最长见到的两种主要CPU种类。
3.1 精简指令集(RISC)
每个指令的执行时间都很端,完后才能的操作单纯,指令的执行性能比较好。其中ARM可以算是世界上使用范围最广的CPU了。
3.2 复杂指令集(CISC)
指令执行比较复杂,所以每条指令花费的时间比较多而且复杂,但是可以处理的工作比较丰富。
常见的CISC微指令集CPU主要有AMD,INTEL ,VIA等x86架构的CPU
由于AMD,Intel,VIA等公司开发出来的x86架构被大量的适用于个人计算机,所以个人计算机常被称为x86架构。为什么称为x86呢?是因为最早的那个Intel发展出来的CPU代号称为8086,后来又依次架构开发出80286,80386等,所以这种架构的CPU酒杯称为x86架构了。
4. 接口设备:
主板上的主板芯片组,可以将所有的设备汇集在一起。
存储设备:硬盘,光盘,软盘,磁盘等
显示设备
网络设备
5. 计算机的运作流程:
CPU=大脑,所有的事情都要让大脑来运算和判断。
内存=存放记忆。
硬盘=存放重要的记忆
主板=神经系统,将所有的组件都链接起来。
接口设备=手脚眼睛。。
显卡=脑袋中的影像,眼睛看到的东西称为了影像。
电源=心脏
需要注意的是,如果要由过去的经验来判断事情,也需要将经验挪到目前的记忆也就是内存当中。
6.计算机的分类:
超级计算机:应用于国防军事,气象预测
大型计算机:大型企业的主机,证券交易所等
迷你计算机:科学研究,工程分析与工厂的流程管理等
工作站:针对于特殊用途谁的计算机
微电脑:个人计算机
7.计算单位
7.1 速度单位
计算机根据有没有通电来记录信息,所以理论上他只认识0和1,0/1的单位我们称为bit,但是bit实在是太小了,并且在存储数据时,没分简单的数据都会使用到8个bit的大小来记录,因此定义出Byte这个单位,他们的关系为:
1Byte=8Bit.
不过同样的,Byte还是太小了,在较大的容量的情况下,使用Byte相当不容易判断数据的大小,例如K代表1024,M代表1024K,1M=1024K,1G=1024M。
7.2 速度单位
CPU的运算速度使用MHz或者Ghz,Hz表示赫兹,秒分之一
8.个人计算机的接口设备
8.1 AMD和Intel 的主板
Intel:主板最重要的部分就是芯片组,分为两个部分,北桥负责链接速度较快的CPU,内存与显卡等组件,南桥负责链接速度较慢的周边接口,包括硬盘,USB,网卡等
AMD:不同之处在于,内存是直接和CPU通信的,稳步通过北桥,将内存控制组件集成到CPU中。
但是世界上x96的CPU主要生产商为Intel,所以我在本文依旧以Intel为例。
8.2 内存
内存除了频率/频宽与型号需要考虑之外,容量也是很重要的,因为所有的数据都要加载到内存当中才能够被CPU读取,如果内存容量不够大的话会导致某些大容量数据无法被完整加载,此时已存在的内存当中单这哪是没有被使用到的数据必须要先被释放,是的内存容量大于该数据,那份新数据才能被加载,通常内存越大
动态随机访问内存
个人计算机的内存主要组件为动态随机访问内存(dynamic random access memory ,DRAM),随机访问内存只有在通电时才能记录,断电之后就消失了。因此我们也称这种RAM为挥发性内存。
静态随机访问内存
由于数据是通过北桥送到CPU内的,如果某些很常用的程序或者数据,是有内存提供的,那么性能不就可以大大的提升了么~所以我们在这里使用静态随机访问内存(static random access memory,SRAM)
只读存储器(ROM)
主板上的组件是非常多的,而每个组件的参数又具有可调整性。而主板上面如果有内置的网卡或者显卡的时候,该功能是否要启动与该功能的各项参数被记录到主板上面的一个称为CMOS的芯片上,这个芯片需要借着额外的电源来发挥记录功能,这也是你的主板上有一个电池的原因。
那CMOS内的数据是如何读取和更新的呢?
我们会通过BIOS,BIOS(basic input output system)是一套程序,这套程序是写死到主板上面的一个内存芯片中,这内存芯片在么有通电的时候也能将数据记录下来,这就是只读存储器(read only memory,ROM)
8.3 显卡
显卡又称为VGA(video graphics array),一般对于图像影响的显示重点在于分辨率和色彩深度,因为每个图像显示的厌恶会占用内存,因此显卡上面会有一个内存的容量,这个显卡内存的容量将会影响到最终你的屏幕分辨率和色彩深度。
除了显卡内存之外,现在由于3D游戏越来越多,显卡的运算能力越来越重要,一些关于3d的运算早期是交给CPU去做的,但是CPU已经很忙了,而且并非是针对这些3D来设计的,所以后来显卡厂商直接在显卡上面嵌入一个3D加速的芯片,这就是GPU的由来。
8.4 磁盘与存储设备
磁盘是最常见的存储设备,分为盘片,机械手臂,刺头与主轴马达所组成的,实际的数据都是写在具有磁性物质的盘片上
整个盘片上好像是有多个同心圆绘制出的饼图,而由圆心以放射状的方式分割出磁盘的最小存储单位,那就是扇区(sector),在物理组成方面,每个扇区的大小为512bytes,这个值是不会改变的。而扇区组成一个圆就是磁道,如果是在多硬盘上,在所有盘片上的同一个磁道可以组成一个柱面,柱面也是一般我们分隔硬盘时的最小单位了。
计算整个硬盘的存储量时,公式如下:
header数量每个header负责的柱面每个柱面所含有的扇区数*扇区容量
可以简写为:
head*cylinder*sector*512bytes

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