計算機基礎（一）

計算機基礎（一）

    最近準備配置一臺臺式機，就看了一下《鳥哥的linux私房菜：基礎學習篇 （第四版）》，以爲裏面寫的挺好，本篇博客均摘自此書。

1、簡介

一、概念

1．電腦

    所謂的電腦就是一種計算機，而計算機實際上是：接受使用者輸入指令與數據，經由中央處理器的數學與邏輯單元運算處理後，以產生或儲存成有用的信息。

2．位

    位：指的是CPU一次數據讀取的最大量。

    64位CPU表明CPU一次能夠讀寫64bits的數據，

    32位CPU則是CPU一次只能讀取32位的意思。

    由於CPU讀取數據量有限制，所以可以從內存中讀寫的數據也就有所限制。因此，通常32位的CPU所能讀寫的最大數據量，大概就是4GB左右。

3．計算機硬件的五大單元

    包括輸入單元、輸出單元、CPU內部的控制單元、算數邏輯單元與內存五大部分。

    依外觀來講這傢伙主要可分爲三部分，分別是：

    輸入單元包括鍵盤、鼠標、讀卡機、掃描儀、手寫板、觸摸屏等等一堆；

    主機部分：這個就是系統單元，被主機機箱保護住了，裏面含有一堆板子、CPU與內存等；

    輸出單元：例如屏幕、打印機等等。

    主要結構以下圖：

 

1>系統單元

    系統單元包括CPU與內存及主板相關元件。

    主板上還有不少的鏈接接口與相關的適配卡，包括常使用的PCI-E10G網卡、磁盤陣列卡、還有顯卡等等。

2>存儲單元

    包括內存（main memory，RAM）與輔助內存，其中輔助內存其實就是你們常聽到的「儲存設備」！包括硬盤、軟盤、光盤、磁帶等等的。

3>輸入、輸出單元

    同時涵蓋輸入輸出的設備最多見的大概就是觸摸屏了。

    至於單純的輸入設備包括前面提到的鍵盤鼠標以外，目前的體感設備也是重要的輸入設備！

    至於輸出設備方面，除了屏幕外，打印機、音效喇叭、HDMI電視、投影機、藍牙耳機等等，都是輸出設備。

二、CPU的架構

    CPU 其實內部已經含有一些微指令，咱們所使用的軟件都要通過CPU 內部的微指令集來完成才行。這些指令集的設計主要又被分爲兩種設計理念，這就是目前世界上常見到的兩種主要CPU架構，分別是：精簡指令集（RISC）與複雜指令集（CISC）系統。

1．精簡指令集

    Reduced Instruction Set Computer，RISC

    這種CPU 的設計中，微指令集較爲精簡，每一個指令的執行時間都很短，完成的動做也很單純，指令的執行性能較佳；可是若要作複雜的事情，就要由多個指令來完成。

    常見的RISC微指令集CPU主要有：

    甲骨文（Oracle）公司的SP ARC系列、IBM公司的Power Architecture（包括PowerPC）系列、與安謀公司（ARM Holdings）的ARM CPU系列等。

2．複雜指令集

    Complex Instruction Set Computer，CISC）

    與RISC不一樣的，CISC在微指令集的每一個小指令能夠執行一些較低階的硬件操做，指令數目多並且複雜，每條指令的長度並不相同。由於指令執行較爲複雜因此每條指令花費的時間較長，但每條個別指令能夠處理的工做較爲豐富。

    常見的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等的x86架構的CPU。

 

三、運行流程

    計算機的運行流程以下圖所示：

 

    CPU=大腦：每一個人會做的事情都不同（微指令集的差別），但主要都是經過大腦來進行判斷與控制身體各部分的活動。

    內存=大腦中放置的正在被思考的數據區塊：在實際活動過程當中，咱們的大腦須要有外界刺激的數據（例如光線、環境、語言等）來分析，那這些互動數據暫時存放的地方就是內存，主要是用來提供給大腦判斷用的信息。

    硬盤=大腦中存放回憶的記憶區塊：和內存不一樣，內存是提供腦殼目前要思考與處理的信息，可是有些生活雜事或其餘沒有要馬上處理的事情，就當成回憶先放置到大腦的記憶深處！那就是硬盤！主要目的是將重要的數據記錄起來，以便將來將這些重要的經驗再次的使用。

    主板=神經系統：好像人類的神經同樣，將全部重要的元件鏈接起來，包括手腳的活動都是大腦發佈命令後，經過神經（主板）傳導給手腳來進行活動！

    各項周邊設備=人體與外界溝通的手、腳、皮膚、眼睛等：就好像手腳通常，是人體與外界互動的重要關鍵！

    顯卡=大腦中的影像：未來自眼睛的刺激轉成影像後在腦殼中呈現，因此顯卡所產生的數據來源也是CPU控制的。

    電源供應器（Power）=心臟：全部的元件要能運行得要有足夠的電力供給才行！這電力供給就好像心臟同樣，若是心臟不夠力，那麼全身也就沒法動彈的！心臟不穩定，那你的身體固然可能斷斷續續的不穩定！

四、電腦分類

    電腦的分類很是多種，若是以電腦的複雜度與運算能力進行分類的話，主要能夠分爲這幾類：

1．超級計算機（Supercomputer）

    超級計算機是運行速度最快的電腦，可是他的維護、操做費用也最高！主要是用於須要有高速計算的計劃中。

    例如：國防軍事、氣象預測、太空科技，用在仿真的領域較多。詳情也能夠參考： 國家高速網絡與計算中心http://www.nchc.org.tw的介紹！ 至於全世界最快速的前500大超級計算機，則請參考：http://www.top500.org。

2．大型計算機（Mainframe Computer）

    大型計算機一般也具備數個高速的CPU，功能上雖不及超級計算機，但也可用來處理大量數據與複雜的運算。

    例如大型企業的主機、全國性的證券交易所等天天須要處理數百萬筆數據的企業機構，或者是大型企業的數據庫服務器等等。

3．迷你電腦（Minicomputer）

    迷你電腦仍保有大型計算機同時支持多使用者的特性，可是主機能夠放在通常做業場所，沒必要像前兩個大型計算機須要特殊的空調場所。一般用來做爲科學研究、工程分析與工廠的流程管理等。

4．工做站（Workstation）

    工做站的價格又比迷你電腦便宜許多，是針對特殊用途而設計的電腦。在我的電腦的性能尚未提高到目前的情況以前，工做站電腦的性價比是全部電腦當中較佳的，所以在學術研究與工程分析方面至關常見。

5．微電腦（Microcomputer）

    我的電腦就屬於這部份的電腦分類，也是接下來主要探討的目標！體積最小，價格最低，但功能仍是五臟俱全的！大體又可分爲桌上型、筆記型等等。

五、計算單位

1．容量單位

    0/1這個二進制的的單位咱們稱爲bit。1Byte=8bits

進位制	Kilo	Mega	Giga	Tera	Peta	Exa	Zetta
二進制	1024B	1024K	1024M	1024G	1024T	1024P	1024E

 

2．速度單位

    CPU的運算速度常使用 MHz 或者是GHz之類的單位，這個Hz其實就是秒分之一。

    網絡常使用的單位爲Mbps是Mbits per second，亦便是每秒多少Mbit。

 

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