P0_计算机概论

一、计算机硬件

1. 计算机硬件组成

主要包括输入单元、输出单元、CPU内部控制单元、算数逻辑单元与存储器五大部分。

• 输入单元：包括键盘、鼠标、扫描仪等
• 主机部分：即系统单元，包括CPU、主存储器等
• 输出单元：屏幕、打印机等

　　　　

 

 

• • CPU包括算数逻辑单元和控制单元，他们分别负责程序运算与逻辑判断，协调各周边组件与单元间的工作
  • 常见的CPU架构分为精简指令集RISC与复杂指令集CISC
  • 系统单元包括CPU与内存及主板相关组件，主板上还有很多适配卡、适配器等
  • 记忆单元包括主存储器RAM与辅助内存，辅助内存指硬盘、软盘、光盘、磁带等储存装置
  • 早期的芯片组通常分为两个网桥来控制各组件的沟通，分别是
    • 北桥：负责连接速度较快的CPU、主存储器与显示适配器界面等组件，只要CPU 读写主存储器就需要北桥的支持，会瓜分北桥的总可用带宽
    • 南桥：负责连接速度较慢的装置接口，包括硬盘、USB、网络卡等
    • 目前的主流架构中大多把北桥内存控制其整合到CPU 封装当中了

 

 

• 容量单位用二进制，速度单位用十进制换算
• 硬盘制造商使用十进制表示硬盘容量，500GB=500*1000*1000*1000Byte

2. CPU

• 频率：CPU 每秒可以进行的工作次数，十进制
  • 外频：CPU 与外部组件进行数据传输的速度
  • 倍频：CPU 内部进下加速工作效能的背书
  • CPU 的频率速度=外频*倍频
  • 超频：CPU 的倍频或外频通过主板的设定功能更改成高频率的方式，一般倍频是被锁定的，更改的是外频
• CPU每次能够处理的数据量成为字组大小，根据CPU的设计有32位或64位，计算机位数依据字组大小而来

3. 内存

• DRAM： 动态随机存取内存，主存储器的主要部件，只有通电时才能记录和使用，断电后数据消失，是挥发性内存，常见的有SDRAM和DDR SDRAM。这两种脚位与工作电压不同，DDR双倍数据传输速度，一次工作周期可以进行两次数据传输，比SDRAM传输频率好
• SRAM：静态随机存取内存没用于CPU内的第二层高速缓存
• ROM：只读存储器，非挥发性内存，可以写入韧体，如以前的BIOS 写死到主板上面的ROM，现在通常写入类似闪存flash 或EEPROM中

 

 

4. 显示适配器VGA

• 与图形影响的显示有关，其内存容量影响屏幕分辨率与颜色深度，与2D游戏有关
• 通过CPU 的控制芯片来与CPU、主存储器沟通，需要告诉运算
• 主要的连接接口与计算机屏幕连接：
  • D-Sub（VGA端子）：针对传统映像管屏幕，只能传输影像数据
  • DVI：常见于液晶屏幕的连接，只能传输影像数据
  • HDMI：可以同时传输影像与声音，用于电视屏幕与计算机
  • Display port:同时传输影像与声音

5. 硬盘与储存设备

• 硬盘由许多的圆型磁盘盘（存储实际数据）、机械手臂、磁盘读取头（读写）与主轴马达组成
• 实际运作时，主轴马达让磁盘盘转动，机械手臂可伸展让读取头在磁盘盘上读写

 

•  磁盘的最小物理存储单位为扇区，同一个同心圆的扇区组合成的圆为磁道，所有磁盘盘上的同一个磁道可以组合成磁柱
•  数据的读写都是从外圈开始往内读写的
•  传统磁盘界面包括SATA, SAS, IDE,SCSI 等，若考虑外接式磁盘，还包括USB,eSATA等，目前IDE被SATA取代，SCSI被SAS取代
  • SATA ：在带宽的计算上，使用十进制，一般极限速度大约在150~200Mbyte/s，一般个人主机以SATA接口为主要的磁盘连接口
  • SAS：磁盘盘转速与传输速度快，价格昂贵，支持热拔插功能
  • USB：外接式界面运用广泛
• 固态硬盘SSD：通过内存直接读写，早期有写入次数的限制，无数据延迟，快速省电
• IOPS：每秒读写操作次数，数值越大，操作次数越高，性能越好

6. 系统不稳定原因

• 系统超频
• 电源供应器不稳定
• 内存无法负荷
• 系统过热

7. 其他

• 目前主流的外界卡界面大都为PCIe界面，最新为PCIe3.0，单信道速度可高达1GBytes/s
• 常见的文字编码为ASCII，中文编码为UTF8

二、计算机软件

1. 操作系统

• 操作系统是一组用于管理计算机的所有活动以及驱动系统中的所有硬件的程序,如 Windows,Linux,ios等
• 操作系统的核心程序存储在内存中的受保护区块，开机后就常驻在内存当中
• 操作系统只管理硬件资源，包括CPU、内存、输入输出装置及文件系统
• 应用程序的开发都是参考操作系统提供的开发接口，只能在该对应的操作系统上运行
• 核心功能包括：系统呼叫接口、程序管理、内存管理、文件系统管理以及装置的驱动
• 操作系统会提供开发接口，让开发商制作驱动程序
• 驱动程序由厂商提供，使用新硬件功能需要安装驱动程序

2. 应用程序

• 参考操作系统提供的开发接口所开发出来的软件，供用户使用操作，如OFFICE