計算機硬件基礎

一 計算機基本組成

目前市面上的計算機幾乎都是馮諾依曼體系計算機，馮·諾依曼計算機使用馮諾依曼體系機構的電子數字計算機。1945年6月，馮·諾依曼提出了在數字計算機內部的存儲器中存放程序的概念，這是全部現代電子計算機的末班，被稱爲「馮·諾依曼結構」，按照這種結構構造的電腦稱爲存儲程序計算機，又稱爲通用計算機。

馮·諾依曼體系的計算機的特色是：程序以二進制代碼的形式存放在存儲器中；全部的指令都是由操做碼和地址碼組成；指令在其存儲過程當中按照執行的順序進行存儲；以運算器和控制器做爲計算機結構的中心等。馮諾依曼計算機普遍應用於數據的處理和控制方面。

馮諾依曼理論的要點是：數字計算機的數制採用二進制；計算機應該按照程序順序執行。

根據馮諾依曼體系結構組成的計算機，必須具備以下功能：

把須要的程序和數據送至計算機中。

必須具備長期記憶程序、數據、中間結果及最終運算結果的能力。

可以完成各類算術、邏輯運算和數據傳送等數據加工處理的能力。

可以根據須要控制程序走向，並能根據指令控制機器的各部件協調操做。

可以按照要求將處理結果輸出給用戶。

爲了完成以上功能，計算機必須具有如下五大基本組成部件：

1. 控制器：計算機的指揮系統。控制器經過數據地址來訪問存儲器，從存儲器中取出指令，通過編譯器編譯或解釋器解釋後，根據結果得出相應的操做控制信號並做用於其餘部件，使得各部件在控制器的嚴格控制下互相協調的工做。
2. 運算器：實現算術運算和邏輯運算的部件。
3. 存儲器：計算機用來存儲全部數據和程序的記憶部件。它的基本功能是按照指定的存儲地址存（寫）入或取（讀）出數據。
4. 輸入設備：是向計算機中輸入信息（程序、數據、聲音、文字、圖形、圖像等）的設備。常見的輸入設備有：鍵盤、鼠標、圖形掃描儀、觸摸屏等。
5. 輸出設備：主要有顯示器、打印機和繪圖儀等。

現代計算機將上述五大部件分紅三大核心組件：

1. CPU（控制單元+算數邏輯單元）
2. 主存儲器
3. 輸入輸出設備

相關性以下

二 編程與計算機硬件的關係

爲了使計算機可以理解人的意圖，人類就必須將需解決的問題的思路、方法和手段經過計算機可以理解的形式告訴計算機，使得計算機可以根據人的指令一步一步去工做，完成某種特定的任務。這種人和計算體系之間交流的過程就是編程。

編寫的程序通過譯碼器分析後獲得的是一大堆的二進制指令，這些指令經過CPU讀取從而產生相應的操做控制信號做用於其餘的硬件上，從而完成相應的功能。

三 內存容量單位換算

1Byte=8bit

1KB=1024Bytes

1MB=1024KB

1GB=1024MB

四 CPU位數關係

如今市面上的計算機主要分爲32位和64位兩種規格，它們之間的區別只要爲如下四點

1. 處理數據能力不一樣
2. 支持的內存不一樣（尋址不一樣）
3. 架構不一樣
4. 對配置的要求不一樣

五 操做系統基礎

1 操做系統是什麼？

操做系統（Operating System，簡稱OS）是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在「裸機」上的最基本的系統軟件，任何其餘軟件都必須在操做系統的支持下才能運行。操做系統是一個協調\管理\控制計算機硬件資源與軟件資源的一個控制程序。

2 爲何要有操做系統？

操做系統是用戶和計算機的接口，同時也是計算機硬件和其餘軟件的接口。操做系統的功能包括管理計算機系統的硬件、軟件及數據資源，控制程序運行，改善人機界面，爲其它應用軟件提供支持，讓計算機系統全部資源最大限度地發揮做用，提供各類形式的用戶界面，使用戶有一個好的工做環境，爲其它軟件的開發提供必要的服務和相應的接口等。實際上，用戶是不用接觸操做系統的，操做系統管理着計算機軟件資源，同時按照應用程序的資源請求，分配資源，如：劃分CPU時間，內存空間的開闢，調用打印機等。

操做系統就是爲了讓使用者更加方便的使用計算機硬件資源和軟件資源的一個工具。