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计算机概论

2019-06-20 17:40:47   3  举报

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AI智能生成

Linux 学习笔记之一（计算机概论）

作者其他创作

大纲/内容

什么是计算机

计算机是电子数字计算机的简称，是一种自动地，高速地进行数值运算和信息处理的电子设备。它主要由一些机械的，电子的器件组成，再配以适当的程序和数据。程序及数据输入后可以自动执行，用以解决某些实际问题。计算机的各个物理试题为计算机硬件，程序和数据则称为计算机软件。

计算机组成硬件和作用

内存

作用

内存是电脑的一个临时存储器，它只负责电脑数据的中转而不能永久保存。它的容量和处理速度直接决定了电脑的数据传输的快慢

硬盘

作用

电脑需要能够记录与读取数据，而能够记录读取数据的设备就包括硬盘，硬盘简单的说就是一个大容量的存储器。

硬盘硬件相关知识

硬盘传输接口

传统磁盘接口包括有 SATA, SAS, IDE 与 SCSI 等

外接式磁盘，那就还包括了 USB, eSATA 等

电源

作用

电源对电脑的作用是至关重要的，电源就犹如人体的心脏，随时为其他技能提供动力，即使再聪明的头脑或再敏捷的身手也离不开电脑电源.劣质的电源不仅直接影响电脑的正常使用，对主板，显卡等其他配件造成损害。在服务器领域电源的作用更加重要，一般都提供双电源供电。

评价标准

电源供应的稳定度

能源转化率

主板

作用

主板是电脑的关键部件，所有板卡必须通过主板发挥作用。主板就好像人体的神经，
所有按照在其上的设备都需要主板链接起来互相沟通

主板的子部件

主板芯片组

作用

主板芯片组负责管理CPU和内存，各种总线扩展以及外设的支持。芯片组可以将
所有单元的设备链接起来，好让 CPU 可以对这些设备下达命令。

BIOS芯片（CMOS芯片）

作用

当打开计算机时最先读取的就时BIOS芯片，它负责主板开机通电后各部件的自检，设置，保存，一切正常后才能启动操作系统。它上面记录了电脑的最级别的信息，时软件和硬件打交道的桥梁，常见的三种有：Award,AMI,Phoenix

主板芯片组怎么知道如何负责沟通

主板芯片组通过I/O位址与IRQ来连接其他硬件

I/O位址有点类似每个设备的门牌号码，每个设备都有他自己的位址，一般来说，不能有两个
设备使用同一个I/O位址，否则系统就会不晓得该如何运行这两个设备了。

如果I/O位址想成是各设备的门牌号码的话，那么IRQ就可以想成是各个门牌连接到邮件中心
（CPU）的专门路径啰！各设备可以通过IRQ中断信道来告知CPU该设备的工作情况，以方
便CPU进行工作分配的任务。

连接接口设备接口

PS/2接口

这原本是常见的键盘与鼠标的接口，不过目前渐渐被USB接口取代，甚至较
新的主板可能就不再提供 PS/2 接口了

USB接口

通常只剩下 USB 2.0 与 USB 3.0，为了方便区分，USB 3.0 为蓝色的插槽颜
色

声音输出、输入与麦克风

这个是一些圆形的插孔，而必须你的主板上面有内置音效芯
片时，才会有这三个东西；

RJ-45网络头

如果主板有内置网络芯片的话，那么就会有这种接头出现。这种接头有点类
似电话接头，不过内部有八蕊线喔！接上网络线后在这个接头上会有灯号亮起

HDMI

如果主板有内置显示芯片的话，可能就会提供这个与屏幕连接的接口了！这种接口可
以同时传输声音与影像，目前也是电视机屏幕的主流连接接口

子主题

CPU

作用

电脑的重点在于中央处理器CPU,其主要工作于管理与运算.

原理

CPU能够完成复杂计算和控制其他硬件单元是由于CPU里头含有微指令集，如果你想要让主机进行什么特异的功能，就得要参考这颗 CPU 是否有相关内置的微指令集才可以。

CPU架构分类

CPU架构分为两种：精简指令集（RISC）| 与复杂指令集（CISC）

精简指令集

RISC微指令集较为精简，每个指令的执行时间都很短，完成的动作也很单纯，指令的执行性能较佳；但是若要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。

常见的 RISC微指令集 CPU

甲骨文（Oracle）公司的 SPARC 系列，应用于学术领域的大型工作站中

IBM 公司的（包括 PowerPC）系列，应用于游戏主机

安谋公司的ARM CPU 系列，应用于各厂牌手机、PDA、导航系统、网络设备（交换器、路由器等）

复杂指令集

CISC微指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数目多而且复杂，每条指令的长度并不相同。因为指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长，但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。

常见的 CISC微指令集 CPU

主要有AMD、Intel、VIA等的x86架构的CPU。

什么是x86架构CPU

最早的那颗Intel发展出来的CPU代号称为8086,后来依此架构又开发出80286,
80386...，因此这种架构的CPU就被称为x86架构了

x86架构CPU分类

现在CPU按照位数不同分为16，32，64位多种，表示类似为x86_64

位数是什么

位数表示CPU一次数据读取的最大量！64位CPU代表CPU一次可以读写64bits这
么多的数据，32位CPU则是CPU一次只能读取32bits的意思。不同位数对CPU读取数据量限制存在不同

CPU单核 & 多核

单核心CPU仅有一个运算单元，多核心则是在一颗CPU封装当中嵌入了两个以上运算单元

CPU的频率

频率就是CPU每秒钟可以进行的工作次数。所以频率越高表示这颗CPU单位时间内可以作更多的事情.

CPU与总线“宽度”

注意

不同的CPU型号大多具有不同的脚位（CPU上面的插脚），能够搭配的主板芯片组也不同

数据表示方式

事实上我们的电脑只认识0与1，记录的数据也是只能记录0与1而已

数字系统

十进制指的是逢十进一位，因此在个位数归为零而十位数写成1。所以所谓的二进制，就是逢二就前进一 位的意思。电脑常用的数据是二进制的

3456的意义为：
3456 = 3x103 + 4x102 + 5x101 + 6x100

1101010的意义为： 1101010=1x26 + 1x25 + 0x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 64 + 32 + 0x16 + 8 + 0x4 + 2 + 0x1 = 106

文字编码系统

电脑都只有记录0/1而已，甚至记录的数据都是使用Byte/bit等单位来记录,文字文件也是被记录为0与1而已，而这个文件的内容要被取出来查阅 时，必须要经过一个编码系统的处理才行。所谓的“编码系统”可以想成是一个“字码对照表”，当我们要写入文件的文字数据时，该文字数据会由编码对照表将该文字转成数字后，再存入文件当中。同样的，当我们要将文件内容的数据读出时，也会经过编码对照表将该数字转成 对应的文字后，再显示到屏幕上。现在你知道为何浏览器上面如果编码写错时，会出现乱码了吗？这是因为编码对照表写错，

应用程序的发展和操作系统的由来

机器语言时代

早期程序软件直接和计算机硬件打交道，而硬件机器只认识0和1，因此我们需要学习机器看得懂的语言来开发应用程序。

面临的挑战

1 需要了解机器语言

2 需要了解所有硬件的相关功能函数

3 编写的程序不具有移植性

高级语言时代

机器语言的编写和修改是极其痛苦的,后来人们计出一种让人类看的懂得程序语言，并创造一种“编译器”来将这些人类能够写的程序语言转译成为机器能看懂得机器码，如此一来我们修改与撰写程序就变的容易。

高级语言出现解决人们不在需要使用机器语言，然而还是不能做到编译的程序处处运行。开发的程序依旧需要针对不同机器不同底层硬件做适配

操作系统

操作系统（Operating System, OS）是由高级语言编写的一组程序，这组程序的重点在于管理电脑
的所有活动以及驱动系统中的所有硬件并将其核心功能抽象为提供系统调用的接口。这样我们开发程序只需要和操作系统打交道而不在需要参考底层的硬件。