认识电脑硬件

电脑结构

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  计算机:一切能够进行计算的东西都是计算机,包括计算器、手机、电脑、卫星定位系统、平板、ATM等等。
  CPU:是一个具有特定功能的芯片,内置“指令集”。CPU由算数逻辑单元和控制单元两部分组成,算数逻辑单元负责运算,控制单元负责控制内存和其他元件。
  内存:基本上数据都是通过内存再流出的。CPU运算或判断的数据全部来自于内存,输入单元的数据首先存于内存。CPU的计算结果也必须首先存于内存才能被输出。
  关于性能:我们常见到一些电脑卡顿,其实不是CPU的锅,CPU的运算速度远大于我们的需要。真正导致卡顿的原因是内存,比如内存太小或内存电容老化。我们打开任务管理器查看性能就会发现,电脑卡顿时CPU使用率才20%。
  五大单元:即输入单元、内存、算数逻辑单元、控制单元、输出单元。一切计算机都必须包含五大单元,这是计算机之父提出的架构,一直沿用至今无人能破。
  CPU的指令集:软件要发挥作用必须经过指令集完成。世界上的指令集有两种设计理念,精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)。区别:

指令集 单个指令完成的操作 单个指令运行时间 完成工作所需指令
RISC 简单
CISC 丰富

最常见的精简指令集CPU架构是ARM,ARM的CPU多用于大型服务器和手机。最常见的复杂指令集CPU架构是x86,x86的CPU被大量用于个人电脑PC。最初的x86CPU是8位的,后来逐渐发展到16,32,64位,目前最常用PC端CPU就是x86-64。
  电脑分类:超级计算机、大型计算机、迷你计算机、工作站、微电脑(PC)。
  容量单位:
  位(bit):二进制数的0或1就是一位。
  1字节(byte,简写B)=8位
  1KB(Kilo byte)=1024B
  1MB(Mega byte)=1024KB
  1GB(Giga byte)=1024MB
  1TB(Tera byte)=1024GB
  1PB(Peta byte)=1024TB
  1EB(Exa byte)=1024PB
  1ZB(Zetta byte)=1024EB
  速度单位:赫兹(Hz)。1Hz=1次/秒
  网络传输速度:1Mbit/s=0.125M/s,即8:1的关系。比如你家宽带是20M的,实际最大传输速度2.5M/s。
  主板结构:主板上有CPU、内存、磁盘、各种卡、接口设备,这些元件由两个网桥控制,叫北桥、南桥。北桥:负责连接较快的元件,如CPU、内存、显卡等元件,各组件通过北桥上的连接芯片连接。南桥:负责连接较慢的设备接口,如硬盘、USB设备、网卡。

CPU

  CPU性能:1.CPU是高发热量组件,所以要配一个风扇主动散热。2.多核:目前CPU都是双核以上。所谓多核就是一个物理的CPU外壳中含有多个CPU单元。3.针脚,不同型号CPU的针脚不同,所适配的主板就不同。4。频率,就是CPU每秒可以进行的工作次数,单位Hz。但并不是频率高的CPU一定快,其他影响CPU运算速度因素还有指令集、结构、二级缓存、运算机制、一次工作的指令数。
  频率计算:频率=外频x倍频。外频是CPU与外部组件进行数据传输的速度,单位Hz。倍频是CPU内部加速工作性能的倍数,没有单位。解释:北桥上的所有组件都要保持相同频率,所以有前端总线(FSB)使组件频率一致。而CPU比其他组件频率快很多,所以先让CPU与FSB同频,然后内部再进行加速以达到原有的高频率。外频是FSB的频率,倍频是内部提升倍数。
  超频:通过主板提供的设置将CPU频率改成更高。但CPU倍频出厂就被锁死,所以超频的是外频。但是超频会宕机。
  新CPU:北桥的连接芯片是制约系统性能的关键,所以现在有QPI、DMI、Hyper transport技术,取消了连接芯片,让CPU直接与其他组件通信。进而现在的主板已经没有北桥了,所有组件全部整合到CPU芯片。无需考虑各组件外频同步问题。新CPU可以随意超频,或降频节能。频率的计算还是外频x倍频,只不过超频不易宕机。
  CPU的32与64位:CPU每次能处理的数据量称为字长,字长依据CPU设计有32位和64位。早期32位CPU每次解析数据量有限,所以最大支持4GB内存。

内存

  内存的频率:是由CPU中内存控制器决定。
  内存的带宽:内存一次工作周期能够传输的数据量,叫“位宽”,现在大多是64位。内存带宽表示每秒最大传输量,带宽计算:带宽=频率x位宽
  内存的型号:动态随机存取内存(DRAM),个人电脑内存的主要组件就是DRAM,通电才能使用,断电之后内存数据消失,这种内存也称挥发性内存。DRAM又分为两种:SDRAM、DDR SDRAM。DDR是双倍传输速度的意思,新一代PC都用这种内存。DDR又发展出DDR2、DDR3、DDR4。
  内存的容量:若内存容量不够大,某些大容量文件无法全部加载,这是需要释放未使用的数据。对于任何电脑,内存容量比CPU速度更重要。
  多通道:有的内存8G的电脑其实是由两个4G内存集合在一起,主板上有多个内存插槽。多内存集合不仅可以提升容量,还可以提升位宽、带宽,双4G比单8G更快,如两个64位内存集合就成了位宽128位的内存。多通道设计时应尽量使用相同型号的内存条。
  静态随机存储(SRAM):如果将CPU常用数据存在CPU本身中,就不用再去内存中找,基于此,二级高速缓存诞生了。但二级缓存整合到CPU是要和CPU频率相同,使用原来的DRAM无法达到,因此需要SRAM。SRAM价格昂贵,容量非常小,速度极快。
  只读储存器(ROM):是一个需要额外供电的芯片,在电脑断电情况下也能记录数据。都知道BIOS程序,BIOS就是写死在ROM里的。ROM供电靠主板上的一块纽扣电池。

显卡

  显卡:又称VGA,负责图像影像的显示。显卡里也有内存,叫显存,显存的容量将影响屏幕图像分辨率和颜色。
  GPU:显卡上嵌入的一个3D加速芯片就是GPU。GPU负责运算和与CPU、内存通信。除了显存外,显卡的运算能力也很重要,突出体现在3D游戏动画上。CPU并不能完全完成3D动画的运算,所以才在显卡上嵌入GPU。
  显卡规格的发展:PCI——APG——PCI-Express。
  显卡与屏幕连接接口:D-Sub,DVI,HDML,DisplayPort。

磁盘

  电脑储存设备有很多,比如硬盘、软盘、MO、CD、DVD、磁带机、U盘、蓝光光驱,大型计算机的SAN、NAS。
  碟片:碟盘靠自身转动,机械手臂读取数据。碟盘上被划分成许多同心圆道,叫磁道。每个同心圆磁道又划分成一段一段的扇区,扇区是所有磁盘的最小物理存储单位,容量512B。外圈磁道大,就会有更多的扇区。数据读写顺序是从外圈开始向内。
  硬盘:由多个重叠的碟片、机械手臂、主轴马达、磁头组成。多张碟片上下相同扇区重合形成柱面。高容量硬盘的扇区容量从原来的512B改为4KB。磁盘分区有旧式的MS-DOS模式和新型的GPT模式。MS-DOS模式以柱面号码分区。GPT是以扇区号分区的。
  硬盘与主板接口:1.SATA接口:一口一线一盘。使用SATA接口时带宽换算是1B=10bit,最快速度600M/S。2.SAS接口:比SATA更快更贵。3.USB接口,最常见的接口。
  固态硬盘(SSD):将闪存做成大容量储存设备,就是固态硬盘。传统硬盘要知道数据在哪个扇区,然后马达转,这样会有很长的延迟。固态硬盘无马达,直接读写,还很省电。但是寿命短,一般5-6年。
  购买硬盘的参考因素:1.接口:SATA还是SAS。2.HDD还是SSD。3.容量。4.缓冲存储器(硬盘内存)5.转速。

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