計算機概論(一)

發了好幾遍都沒有發出去這篇文章,難道是我內容裏面涵蓋了敏感的詞,咳咳咳~我並沒有在文章裏面開車啊

1. 計算機的本質:
計算機其實是,接受用戶輸入指令與數據,經過中陽處理器的數據與邏輯單元運算處理後,以產生或存儲成有用的信息。因此,只要有輸入設備及輸出設備,讓你可以輸入數據使該機器產生信息,那就是一臺計算機了。
2. 計算機硬件的組成:
2.1從外觀上來看是可以分成以下幾個方面:
輸入單元:鍵盤鼠標,掃描儀,手寫板等
中央處理器(CPU):含有算數邏輯,控制,記憶單元
輸出單元:屏幕,打印機等
2.2 數據整體處理的流程如下:
我們主要是通過輸入設備來將一些數據輸入到主機裏面,然後再又主機的功能處理成爲圖標或文章等信息後,結果傳輸到輸出設備。整個過程,重點在於主機,主機裏面其實最重要的就是一塊主板,上面安插了中央處理器記憶內存,還有一些適配卡而已。
整臺主機的重點在於中央處理器(central processing unit,CPU),CPU是一個具有特定功能的芯片,裏面含有微指令集,如果你需要讓主機具備什麼特異功能,那麼你就需要參考CPU室友含有相關內置的微指令。由於CPU的工作在於管理和運算,因此CPU又可以分爲兩個主要的單元,分別是算數邏輯單元與控制單元。其中算數邏輯單元主要負責程序運算和邏輯判斷。控制單元則主要協調各組件與各單位之間的工作。
既然CPU的重點是進行運算和判斷,那麼CPU的數據是從哪裏來的呢?CPU讀取的數都是從內存中讀取來的,內存中的數據都是從輸入單元傳輸進來的,CPU處理完數據也必須要寫會內存中,最後數據才從內存傳輸到輸出單元。
這樣,我們可以將計算機分成以下的幾個單元,我們將其稱之爲計算機硬件的五大單元:
輸入單元,輸出單元,CPU內部的控制單元,算數邏輯單元和內存。
3. CPU的種類:
我們已經知道在CPU中我們所使用的軟件都是要經過CPU內部的微指令集才能完成,這些指令集的設計主要又被分爲兩種設計理念,也就是世界上最長見到的兩種主要CPU種類。
3.1 精簡指令集(RISC)
每個指令的執行時間都很端,完後才能的操作單純,指令的執行性能比較好。其中ARM可以算是世界上使用範圍最廣的CPU了。
3.2 複雜指令集(CISC)
指令執行比較複雜,所以每條指令花費的時間比較多而且複雜,但是可以處理的工作比較豐富。
常見的CISC微指令集CPU主要有AMD,INTEL ,VIA等x86架構的CPU
由於AMD,Intel,VIA等公司開發出來的x86架構被大量的適用於個人計算機,所以個人計算機常被稱爲x86架構。爲什麼稱爲x86呢?是因爲最早的那個Intel發展出來的CPU代號稱爲8086,後來又依次架構開發出80286,80386等,所以這種架構的CPU酒杯稱爲x86架構了。
4. 接口設備:
主板上的主板芯片組,可以將所有的設備彙集在一起。
存儲設備:硬盤,光盤,軟盤,磁盤等
顯示設備
網絡設備
5. 計算機的運作流程:
CPU=大腦,所有的事情都要讓大腦來運算和判斷。
內存=存放記憶。
硬盤=存放重要的記憶
主板=神經系統,將所有的組件都鏈接起來。
接口設備=手腳眼睛。。
顯卡=腦袋中的影像,眼睛看到的東西稱爲了影像。
電源=心臟
需要注意的是,如果要由過去的經驗來判斷事情,也需要將經驗挪到目前的記憶也就是內存當中。
6.計算機的分類:
超級計算機:應用於國防軍事,氣象預測
大型計算機:大型企業的主機,證券交易所等
迷你計算機:科學研究,工程分析與工廠的流程管理等
工作站:針對於特殊用途誰的計算機
微電腦:個人計算機
7.計算單位
7.1 速度單位
計算機根據有沒有通電來記錄信息,所以理論上他只認識0和1,0/1的單位我們稱爲bit,但是bit實在是太小了,並且在存儲數據時,沒分簡單的數據都會使用到8個bit的大小來記錄,因此定義出Byte這個單位,他們的關係爲:
1Byte=8Bit.
不過同樣的,Byte還是太小了,在較大的容量的情況下,使用Byte相當不容易判斷數據的大小,例如K代表1024,M代表1024K,1M=1024K,1G=1024M。
7.2 速度單位
CPU的運算速度使用MHz或者Ghz,Hz表示赫茲,秒分之一
8.個人計算機的接口設備
8.1 AMD和Intel 的主板
Intel:主板最重要的部分就是芯片組,分爲兩個部分,北橋負責鏈接速度較快的CPU,內存與顯卡等組件,南橋負責鏈接速度較慢的周邊接口,包括硬盤,USB,網卡等
AMD:不同之處在於,內存是直接和CPU通信的,穩步通過北橋,將內存控制組件集成到CPU中。
但是世界上x96的CPU主要生產商爲Intel,所以我在本文依舊以Intel爲例。
8.2 內存
內存除了頻率/頻寬與型號需要考慮之外,容量也是很重要的,因爲所有的數據都要加載到內存當中才能夠被CPU讀取,如果內存容量不夠大的話會導致某些大容量數據無法被完整加載,此時已存在的內存當中單這哪是沒有被使用到的數據必須要先被釋放,是的內存容量大於該數據,那份新數據才能被加載,通常內存越大
動態隨機訪問內存
個人計算機的內存主要組件爲動態隨機訪問內存(dynamic random access memory ,DRAM),隨機訪問內存只有在通電時才能記錄,斷電之後就消失了。因此我們也稱這種RAM爲揮發性內存。
靜態隨機訪問內存
由於數據是通過北橋送到CPU內的,如果某些很常用的程序或者數據,是有內存提供的,那麼性能不就可以大大的提升了麼~所以我們在這裏使用靜態隨機訪問內存(static random access memory,SRAM)
只讀存儲器(ROM)
主板上的組件是非常多的,而每個組件的參數又具有可調整性。而主板上面如果有內置的網卡或者顯卡的時候,該功能是否要啓動與該功能的各項參數被記錄到主板上面的一個稱爲CMOS的芯片上,這個芯片需要藉着額外的電源來發揮記錄功能,這也是你的主板上有一個電池的原因。
那CMOS內的數據是如何讀取和更新的呢?
我們會通過BIOS,BIOS(basic input output system)是一套程序,這套程序是寫死到主板上面的一個內存芯片中,這內存芯片在麼有通電的時候也能將數據記錄下來,這就是隻讀存儲器(read only memory,ROM)
8.3 顯卡
顯卡又稱爲VGA(video graphics array),一般對於圖像影響的顯示重點在於分辨率和色彩深度,因爲每個圖像顯示的厭惡會佔用內存,因此顯卡上面會有一個內存的容量,這個顯卡內存的容量將會影響到最終你的屏幕分辨率和色彩深度。
除了顯卡內存之外,現在由於3D遊戲越來越多,顯卡的運算能力越來越重要,一些關於3d的運算早期是交給CPU去做的,但是CPU已經很忙了,而且並非是針對這些3D來設計的,所以後來顯卡廠商直接在顯卡上面嵌入一個3D加速的芯片,這就是GPU的由來。
8.4 磁盤與存儲設備
磁盤是最常見的存儲設備,分爲盤片,機械手臂,刺頭與主軸馬達所組成的,實際的數據都是寫在具有磁性物質的盤片上
整個盤片上好像是有多個同心圓繪製出的餅圖,而由圓心以放射狀的方式分割出磁盤的最小存儲單位,那就是扇區(sector),在物理組成方面,每個扇區的大小爲512bytes,這個值是不會改變的。而扇區組成一個圓就是磁道,如果是在多硬盤上,在所有盤片上的同一個磁道可以組成一個柱面,柱面也是一般我們分隔硬盤時的最小單位了。
計算整個硬盤的存儲量時,公式如下:
header數量每個header負責的柱面每個柱面所含有的扇區數*扇區容量
可以簡寫爲:
head*cylinder*sector*512bytes

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