💻计算机硬件组成详细
一. 计算机的硬件组成
计算机(电脑)====》人
大前提:计算机的所有组成都是模仿人的某一器官或者功能去设计的
五大组成部分:
控制器:是计算机的指挥系统,负责控制所有其他硬件的运行-------------》大脑
运算器:负责数学运算与逻辑运算---------------------------------》大脑
控制器+运算器=》cpu中央处理器
存取数据
内存:比如内存条----------------------------------------》大脑的记忆功能
基于电存取数据,断电数据全部丢失
用于临时保存数据,存取速度都快
外存:比如磁盘------------------------------------------》本子
基于磁存取数据,断电数据仍然存在
用于永久保存数据,存取速度都慢
输入设备:
键盘、鼠标
输出设备:
显示器、打印机
总结1:
人-------程序---------》计算机硬件
人-------程序---------》cpu------》计算机其他硬件
总结2:
程序的运行与计算机三大核心硬件cpu、内存、硬件的关系
程序最先是存放于硬盘中的
程序的运行需要先经历加载的过程:程序的代码/数据从硬盘读入内存
然后cpu再从内存中读取指令来运行
ps:
安装软件都装到硬盘里,软件的运行都是把数据加载到内存中了
所以说计算机硬盘的大小决定了能够安装的软件数目
而计算机内存的大小决定了计算机能够同时运行的软件数目
二.存储器:
结构从上到下:cpu,寄存器,高速缓存,内存,硬盘,磁盘
RAM
- RAM 英文全称 random access memory,又叫随机存取存储器。
- 可存可取内存,断电数据丢失,就是我们通常所说的
内存
。
拓展:
ps:buffer与cache的区别是什么?
ROM
- ROM英文全称ready only memory又叫只读存储器。
只读内存,出产自带
。为了保证安全性计算机产商出产就往ROM中写死一段核心程序。这段核心程序叫BIOS,(BIOS英文全称basic input output system,又叫基本输入输出操作系统),保证计算机在没有任何高级操作系统的前提下,计算机可以正常启动。
CMOS
- 存放BIOS程序产生的数据, 比如: 启动设备的优先级等
- 优点: 耗电量极低, 主板电池为时钟芯片供电, 时钟芯片存放在CMOS中.
- 缺点: 数据容易丢失, 断电数据丢失
- 拓展: 主板电池使用寿命为3~5年
三.CPU详解
CUP的作用
:程序员通过控制CPU, 由CPU这个组件下发指令来控制其他组件.
1.CPU的分类与指令集
1.1 指令集:
1.2 CPU的分类
-
精简指令集: 指令集简短, 能完成的事情非常简单.
-
复杂指令集: 单条指令比较复杂.
-
拓展知识
2.x86 -64
2.1 (x86):
指的是CPU的型号, 或者是CPU架构的一种统称
-
x86的来历
2.2 (64):
cpu的位数,指的是cpu一次性能从内存中取出多少位二进制指令,64bit指的一次性能从内存中取出64位二进制指令。注意:CPU的取主要决定于内存一次性能给多少二进制指令。
-
二进制的来历
2.3 CPU的向下兼容性:
x86-64的cpu既能运行64位的软件也能运行32位的软件。
3.内核态和用户态
-
什么是内核态与用户态
-
为什么cpu要有这两种状态
-
CPU的 2 种指令集状态
-
内核态
运行的程序是
操作系统
, 也就是操作系统当前工作的状态,也就是说当前状态下,cpu中所有的指令集开放(控制其他硬件的指令集 + 运算相关的指令集),可以操作硬件。(操作系统正在操控硬件) -
用户态
运行的程序是
应用程序
,当前状态cpu中只开放运算相关的指令集,不能操作硬件。(应用程序正在运行) -
内核态与用户态的切换
什么时候进行切换,
应用程序的运行涉及到计算机硬件的操作
,那就必须从用户态切换到内核态才能实现,因此计算机工作时频繁的发生内核态与用户态之间的转换。
4.多线程与多核芯片
-
摩尔定律(moore)
-
2 核 4 线程
-
4核8线程
2.2 (64):
cpu的位数,指的是cpu一次性能从内存中取出多少位二进制指令,64bit指的一次性能从内存中取出64位二进制指令。注意:CPU的取主要决定于内存一次性能给多少二进制指令。
-
二进制的来历
2.3 CPU的向下兼容性:
x86-64的cpu既能运行64位的软件也能运行32位的软件。
3.内核态和用户态
-
什么是内核态与用户态
-
为什么cpu要有这两种状态
-
CPU的 2 种指令集状态
-
内核态
运行的程序是
操作系统
, 也就是操作系统当前工作的状态,也就是说当前状态下,cpu中所有的指令集开放(控制其他硬件的指令集 + 运算相关的指令集),可以操作硬件。(操作系统正在操控硬件) -
用户态
运行的程序是
应用程序
,当前状态cpu中只开放运算相关的指令集,不能操作硬件。(应用程序正在运行) -
内核态与用户态的切换
什么时候进行切换,
应用程序的运行涉及到计算机硬件的操作
,那就必须从用户态切换到内核态才能实现,因此计算机工作时频繁的发生内核态与用户态之间的转换。
4.多线程与多核芯片
-
摩尔定律(moore)
-
2 核 4 线程
-
4核8线程