- 开始短暂的20天暑假,终于可以开始啃这本书了。QAQ
电脑
五大单元
- 输入单元
- 输出单元
- CPU内部的 控制单元,算术逻辑单元
- 内存:基本上数据都是通过内存然后再从内存流出去的
CPU架构
- 使用的软件都要经过CPU内部的指令集来完成
- 最常见两种:精简指令集(RISC),复杂指令集(CISC)
- RISC
- 每个指令的运行时间都很短,完成的操作也简单,指令的执行性能较佳
- ARM,PowerPC, SPARC....
- 手机、路由器....几乎都是使用ARM架构的CPU
- CISC
- 每个小指令可以执行一些较低级的硬件操作,指令数目多且复杂
- AMD, Intel, VIA等x86架构的CPU --> 常大量使用于个人电脑,个人电脑常被称为x86架构电脑
- 不同的x86架构的cpu的差异主要是在:指令集的不同
运作流程
- cpu: 不同cpu的指令集有差异
- 内存
- 硬盘:要处理这部分的数据,则需要先被调入到内存中
- 主板:像人类神经一样,将所有重要的组件连接起来。CPU发命令,通过主板传到其他部分来完成。
- 各种接口设备
- 显卡:显卡所产生的数据源也是CPU控制的
- 主机电源
电脑的分类
- 超级计算机
- 大型计算机
- 迷你计算机
- 工作站: 强调稳定,运算正确
- 微电脑: 个人电脑属于这部分
常用的计算单位
- 数据容量使用的是二进制方法:1GB=1024*1024*1024B
- 字长:CPU每次能处理的数据量称为字长。
- 速度单位
- 速度单位常使用十进制: 1GHz = 1*1000*1000*1000Hz
- Hz: 次数/秒
- 网络传输方面,常用bit, 常用Mbit/s
个人电脑架构与相关设备组件
- 主板是连接各个组件的重要部分,主板上连接各个组件的芯片组的优劣会影响性能。
- 早期芯片组分为:北桥和南桥
- 北桥:负责连接速度较快的CPU, 内存与显卡等
- 南桥:负责连接速度较慢的设备接口,如硬盘,USB设备,网卡等
- 目前主流的架构中,都将北桥的内存控制器整合到了CPU当中。
CPU
- 多内核CPU:一块CPU封装中嵌入了两个以上运算内核。一个物理CPU里面有两个以上的CPU单元。
- 不同的指令集会导致CPU工作效率的高低。
- CPU的工作频率:
- 频率:CPU每秒可以进行的工作次数
- 由于早期有北桥,所有的设备要通过北桥连接,因此各个设备工作频率要相同--〉前端总线(FSB)。
- 为了满足FSB的频率,CPU内部加速。所以有外频和倍频。
- 外频:CPU与外部组件进行速度传输时的速度。
- CPU频率速度:外频*倍频。
- 现在有技术让CPU直接与内存、显卡等设备分别进行通信。不需要经过外部芯片。
- 现在没有所谓的北桥了,整合到CPU里了。CPU频率不需要考虑外频了。
- Intel的cpu会主动帮你超频。
- 超线程(Hyper-Threading,HT)
- 在每个CPU内部将重要的寄存器分成两组,让程序分别使用这两组寄存器。
- 可以有两个程序同时竞争一个CPU的运算单元,而非通过操作系统的多任务切换。
内存
- 个人电脑的内存主要组件是DRAM。
- DRAM:
- 断电后数据消失
- 通电才能记录和使用
- 广泛的有SDRAM和DDR SDRAM
- DDR:double data rate,一个工作周期里进行两次数据传输。
- 多通道设计
- 双通道设计理念:一根内存可以达64 bits,两根就可以达128 bits
- 内存插槽,容量相同的内存插在相同颜色的插槽中。
- DRAM和SRAM
- CPU内有二级缓存(L2 Cache),使用SRAM。
- ROM:
- BIOS(Basic Input Output System):是一个程序,写死到主板上的一个芯片中的,这个芯片在没有通电的时候也能记录数据,用的就是ROM。现在的BIOS通常写到类似flash或EEPROM。
- 固件 firmware 很多也是使用ROM进行软件写入。
显卡
- 显卡又称VGA Video Graphics Array
- 显存:显卡里面会有集成内存,图像显示的颜色会占用内存
- GPU:在显卡上嵌入3D加速的芯片
- 显卡主要也是通过GPU的控制芯片来与CPU、内存等通信。
- 1024*768的分辨率中会有786432个像素。
硬盘与存储设备
- 硬盘由许多的圆形碟片、机械手臂、磁头与主轴马达所组成的。
- 主轴马达让碟片转动,机械手臂可以伸展让磁头在碟片上面进行读写的操作。
- 磁盘最小物理存储单元:扇区 sector
- 磁道 track:扇区形成的同心圆
- 柱面 cylinder:所有碟片上的同一磁道
- 传输接口:磁盘与主板的连接接口
- SSD, solid state disk, 固态硬盘
- 用闪存制作的
- 不是传统意义上的磁盘:因为没有磁头与碟片,而都是闪存
- 没有马达,不需要转动
- 缓冲存储器
主板
- I/O地址: 每个设备的门牌号
- IRQ中断(interrupt):每个门牌号连接到CPU的专门路径。
- 各设备可以通过IRQ中断请求来告知CPU该设备的工作情况。
- CMOS和BIOS
- CMOS主要功能:记录主板上的重要参数,记录需要用电,有个独立的电池。
- BIOS:写入到主板上的flash或者EEPROM程序,可以在计算机启动的时候执行,以加载CMOS当中的参数,并尝试调用存储设备中的引导程序,进一步进入操作系统中。
操作系统 OS
操作系统内核 Kernel
- OS也是一组程序,重点在于管理电脑中的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。
- 只有内核提供的功能,电脑系统才会帮你完成。
- 内核程序放置在内存当中的区块是受保护的,并且启动后就一直常驻在内存当中。
- OS的内核层直接参考硬件规格写成。
- 只要硬件不同,内核就要进行修改。
系统调度 system call
内核功能
- System call interface
- 进程管理 process control
- 内存管理 memory management
- 文件系统管理 filesystem management
- 设备驱动 device drivers
posted @
2020-07-11 14:33
xxxuanei
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