計算機概論簡單總結

1，計算機硬件五大單元：

     包括輸入單元，輸出單元，cpu內部的控制單元，算邏單元，和主存儲器；

     

2，CPU的種類：

 a),精簡指令集(Reduced Instruction Set Computer, RISC)：

 特色：

   微指令集較爲精簡，每一個指令的運行時間都很短，完成的動做也很單純，指令執行效能較佳；      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：

    昇陽(Sun)SPARC系列：SPARC 架構的計算機經常使用於學術領域的大型工做站中，包括銀行金融體系                  的主服務器也都有這類的計算機架構
    IBM的PowerPC系列：例如新力(Sony)公司出產的 Play Station3(PS3)就是使用 PowerPC 架構的                 Cell 處理器

    ARM系列：各廠牌手機、 PDA、導航系統、網絡設備(交換器、路由器等)等幾乎都是使用ARM架構           的CPU 

 b),複雜指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC)：

 

 特色：

      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， 指令數目多並且復雜，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CISC微指令集CPU:

     主要由AMD、IntelVIA所開發出來的x86架構CPU

     因爲AMD、Intel、VIA所開發出來的x86架構CPU被大量使用於我的計算機(Personal computer)    用途上面， 所以，我的計算機常被稱爲x86架構的計算機

     在2003年之前由Intel所開發的x86架構CPU由8位升級到1六、32位，後來AMD依此架構修改新一    代的CPU爲64位， 爲了區別二者的差別，所以64位的我的計算機CPU又被統稱爲x86_64的架構

     不一樣的x86架構的CPU差別主要在於微指令集的不一樣

3，接口設備：

   最重要的接口設備是主板 

   其餘重要的設備還有： 

   儲存裝置：儲存裝置包括硬盤、軟盤、光盤、磁帶等等； 

   顯示設備：

   網絡裝置：

4，運做流程：

   CPU=腦殼瓜

   主存儲器=腦殼中的記錄區塊

   硬盤=腦殼中的記憶區塊

   主板=神經系統

   各項接口設備=人體與外界溝通的手、腳、皮膚、眼睛等

   顯示適配器=腦殼中的影像

   電源供應器 (Power)=心臟

5，計算機上面經常使用的計算單位 (容量、速度等) ：

   a)容量單位:

   0/1 的單位咱們稱爲 bit  1 Byte = 8 bits   

                       

  

  通常來講，

  檔案容量使用的是二進制的方式，因此 1 GBytes 的檔案大小實際上爲：1024x1024x1024 Bytes

  速度單位則常使用十進制，    例如 1GHz 就是 1000x1000x1000 Hz 的意思

  

  b）速度單位：

   CPU的指令週期常使用 MHz 或者是 GHz 之類的單位，這個 Hz 其實就是秒分之一

   在網絡傳輸方面，因爲網絡使用的是 bit 爲單位，

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

 

6我的計算機架構與接口設備:

  

                 Intel芯片架構

   

 主板上面最重要的芯片組一般又分爲兩個網橋來控制各 組件的溝通，分別是：

 (1)北橋：負責連接速度較快的CPU、主存儲器與顯示適配器等組件；

 (2)南橋： 負責鏈接速度較慢的周邊接口， 包括硬盤、USB、網絡卡等

  

             AMD芯片架構 

  與Intel不一樣的地方在於主存儲器是直接與CPU溝通而不透過北橋

  AMD爲了加速這二者的溝通，因此將內存控制組件整合 到CPU當中（intel與amd的主要差別）

 

7,CPU:

  CPU的『外頻』與『倍頻』：

   所謂的外頻指的是CPU與外部組件進行數據傳輸時的速度  

   倍頻則是 CPU 內部用來加速工做效能的一 個倍數， 二者相乘纔是CPU的頻率速度

   

   所謂的超頻指的是： 

   將CPU的倍頻或者是 外頻透過主板的設定功能更改爲較高頻率的一種方式。但由於CPU的倍頻一般    在出廠時已經被鎖定而沒法修改，所以較常被超頻的爲外頻。

 

 32位與64位：

   北橋的總線稱爲系統總線，由於是內存傳輸的主要信道，因此速度較快。 

   南橋就是所謂的輸入輸出(I/O) 總線，主要在聯繫硬盤、USB、網絡卡等接口設備。 

   

   北橋支持的頻率咱們稱爲前端總線速度(Front Side Bus, FSB)

   每次傳送的位數則是總線寬度

   所謂的總線帶寬則是：

   『FSBx總線寬度』亦即每秒鐘可傳送的最大數據量。 目前常見的總線寬度有32/64位(bits)。 

   CPU每次可以處理的數據量稱爲字組大小(word size)， 

   （計算機是32或64位主要是依據這個CPU解析的字組大小而來）

8，CPU等級：

  在Intel Pentium MMX與 AMD K6年代的CPU稱爲i586等級

   在Intel Celeron與AMD Athlon(K7)年代以後的32位CPU 就稱爲i686等級

  至於目前的64位CPU則統稱爲x86_64等級

9，內存：

   我的計算機的主存儲器主要組件爲動態隨機存取內存(Dynamic Random Access Memory, DRAM)，    隨機存取內存只有在通電時才能記錄與使用，斷電後數據就消失了。

   所以咱們也稱這種RAM爲揮發性內存。 

 

   雙通道設計：

   因爲全部的數據都必需要存放在主存儲器，因此主存儲器的數據寬度固然是越大越好。 但傳統的總線 寬度通常大約僅達64位，爲了要加大這個寬度，所以芯片組廠商就將兩個主存儲器彙整在一塊兒， 若是 一支內存可達64位，兩支內存就能夠達到128位了，這就是雙通道的設計理念

  

   CPU頻率與主存儲器的關係：

   理論上，CPU與主存儲器的外頻應該要相同纔好。由於技術方面的提高，所以這二者的頻率速 度不會相同， 但外頻則應該是一致的較佳

   

   DRAM與SRAM(緩存)：

      

  由於第二層快取(L2 cache)整合到CPU內部，使用 DRAM是沒法達到這個頻率速度的，此時就須要靜態隨機存取內存(Static Random Access Memory, SRAM)的幫忙了

  

  只讀存儲器(ROM) 

  BIOS(Basic Input Output System)程序是寫死到主板上面的一個內存芯片中，這個內存芯片在沒有通電時也可以將數據記錄下來，那就是隻讀存儲器(Read Only Memory, ROM)ROM是一種非揮發性的內存

  韌體(firmware)不少也是使用ROM來進行軟件的寫入的。韌體像軟件同樣也是一個被計算機所執行的程序，然而他是對於硬件內部而言更加劇要的部分。例如BIOS就是一個韌體，

   如今的 BIOS 一般是寫入相似閃存 (flash) 或 EEPROM （由於須要更新）

10，顯示適配器VGA(Video Graphics Array)：

  通常 對於圖形影像的顯示重點在於分辨率與顏色深度，由於每一個圖像顯示的顏色會佔用掉內存， 所以顯示 適配器上面會有一個內存的容量，這個顯示適配器內存容量將會影響到最終你的屏幕分辨率與顏色深度 

 顯示適配器廠商直接在顯示適配器上 面嵌入一個3D加速的芯片，這就是所謂的GPU（3D運算）

 顯示適配器主要也是透過北橋芯片與CPU、主存儲器等溝通::

11，PCI適配卡：

 PCI插槽一般會提供多個給使用者，若是用戶有額外須要的功能卡， 就可以安插在這種PCI界面插槽上

 有至關多的組件是使用PCI接口做爲傳輸的， 例如網絡卡、聲卡、特殊功能卡等等。（如今不是）

12，主板：

 設備I/O地址與IRQ中斷信道：

 I/O地址有點相似每一個裝置的門牌號碼，每一個裝置都有他本身的地址 

 IRQ就能夠想成是各個門牌鏈接到郵件中心(CPU)的專門路徑 各裝置能夠透過IRQ中斷信道來告知CPU該裝置的工做狀況 

 CMOS與BIOS：

 CMOS主要的功能爲 記錄主板上面的重要參數， 包括系統時間、CPU電壓與頻率、各項設備的I/O地址與IRQ等

 BIOS爲寫入到主板上某一塊 flash 或 EEPROM 的程序，他能夠在開機的時候執行，以加載CMOS當中的參數， 並嘗試呼叫儲存裝置中的開機程序， 進一步進入操做系統當中。BIOS程序也能夠修改CMOS中的數據

13，操做系統（Operating System, OS）：

  重點在於管理計算機的全部活動以 及驅動系統中的全部硬件

  

  操做系統核心(Kernel)：

   操做系統的功能就是讓 CPU能夠開始判斷邏輯與運算數值、 讓主存儲器能夠開始加載/讀出數據與程序代碼、讓硬盤能夠開始被存取、讓網絡卡能夠開始傳輸數據、 讓全部周邊能夠開始運轉等等。總之，硬件的全部動做都必須 要透過這個操做系統來達成就是了。 

上述的功能就是操做系統的核心(Kernel)

 只有核心有提供的功能，你的計算機系統才能幫你完成  核心主要在管控硬件與提供相關的能力

 

  系統呼叫(System Call)：

  操做系統提供一整組的開發接口 

   

            操做系統的角色 

    （操做系統其實就是核心與其提供的接口工具）

 操做系統的核心層直接參考硬件規格寫成，因此同個操做系統程序不可以在不同的硬件架構下運做

 

 操做系統只是在管理整個硬件資源，包括CPU、內存、輸入輸出裝置及文件系統文件

 

 應用程序的開發都是參考操做系統提供的開發接口，因此該應用程序只能在該操做系統上面運做而已，不能夠在其餘操做系統上面運做的

  核心功能：

   系統呼叫接口(System call interface) 

   程序管理(Process control) 

   內存管理(Memory management)  

   文件系統管理(Filesystem management) 

   裝置的驅動(Device drivers）

  操做系統與驅動程序 

  x 操做系統必需要可以驅動硬件，如此應用程序纔可以使用該硬件功能；

   x 通常來講，操做系統會提供開發接口，讓開發商製做他們的驅動程序；

   x 要使用新硬件功能，必需要安裝廠商提供的驅動程序才行；

   x 驅動程序是由廠商提供的，與操做系統開發者無