计算机硬件结构与操作系统

计算机硬件

冯诺依曼结构

中央处理器、内存、存储设备、输入设备 、输出设备、通信设备。

冯诺依曼体系结构是现代计算机的基础现在大多计算机仍是冯诺依曼计算机的组织结构，只是做了一些改进而已，并没有从根本上突破冯诺依曼结构的束缚。冯诺依曼也因此被人们成为“计算机之父 ”。

CUP

CPU（Central Processing Unit 中央处理器 ）是计算机的大脑，它从内存中获取指令，然后执行这些指令。

CPU包括控制单元和算术/逻辑单元。控制单元用于控制和协调其他组件的动作；算术/逻辑单元用于完成数值运算和逻辑比较。

每台计算机都有一个内部时钟，该时钟以固定速度发射电子脉冲。时钟速度越快，在给定的时间段内执行的指令就越多。速度的计量单位是赫兹（Hz），1Hz相当于每秒1个脉冲。随着CPU速度不断提高，目前以千兆赫（GHz）来表达。

最初CPU只有一个核，核是处理器中实现指令读取和执行的部分，一个多核CPU是一个具有两个或更多独立核的组件，可提高CPU的处理能力。

IT定律之计算机行业发展规律

摩尔定律：当价格不变时，集成电路上可容纳的元器件的数目，约每隔18-24个月便会增加一倍，性能也将提升一倍。换言之，每一美元所能买到的电脑性能，将每隔18-24个月翻一倍以上。

安迪-比尔定律：是对IT产业中软件和硬件升级换代关系的一个概括。原话是 “Andy gives, Bill takes away.（安迪提供什么，比尔拿走什么。）” 安迪指英特尔前CEO安迪·格鲁夫，比尔指微软前任CEO比尔·盖茨，这句话的意思是，硬件提高的性能，很快被软件消耗掉了。

反摩尔定律：如果你反过来看摩尔定律，一个IT公司如果今天和18个月前卖掉同样多的、同样的产品，它的营业额就要降一半。IT界把它称为反摩尔定律。

存储设备

内存中的信息在断电时会丢失，那我们可以考虑将程序和数据永久的保存在存储设备上，当计算机确实需要这些数据时，再移入内存，因为从内存中读取比从存储设备中读取要快得多。

存储设备主要由三种：

• 磁盘驱动器。每台计算机至少有一个硬盘驱动器，硬盘用于永久的保存数据和程序；
• 光盘驱动器。CD和CVD
• USB闪存驱动器。USB闪存驱动器很小，可用于 存储和传输数据的设备。

内存

在讨论内存之前，先清除数据是如何存储在计算机中的。

计算机就是一系列的电路开关，每个开关存在两种状态：开和关。如果电路是开的，它的值是1，如果电路是关的，它的值是0。

一个0或者一个1存储为一个比特（bit），是计算机中最小的存储单位。计算机中最基本的存储单元是字节（byte），每个字节由8个比特构成 。

计算机的存储能力是以字节和多字节来衡量的，如下：

• 千字节（KB）=1024B;
• 兆字节（MB）=1024KB；
• 千兆字节（GB）=1024MB;
• 万亿字节（TB）=1024GB

内存（RAM）是由一个有序的字节序列组成，用于存储程序及程序所需的数据。

一个程序和它的数据在被CPU执行前必须移到计算机的内存中。每个字节都有一个唯一地址，使用这个地址确定字节的位置，以便于存储和获取数据。

一个计算机具有的RAM越多，它的运行速度越快，但是此规律是有限制的。内存与CPU一样，也构建在表面镶有数百万晶体管的硅半导体芯片上，但内存芯片更简单、更低速、更便宜。

操作系统

操作系统是运行在计算机上的最重要的程序，它可以管理和控制计算机的活动。“用户”控制“应用程序”，“应用程序”控制“操作系统”，“操作系统”控制“硬件”。

操作系统的主要任务是：控制和监视系统的活动；分配和调配系统资源；调度操作。

万维网

万维网（World Wide Web ,www, 环球信息网）常简称为Web，分为Web客户端和Web服务器程序。WWW可以让Web客户端（常用浏览器）访问浏览Web服务器上的页面。是一个由许多互相链接的超文本组成的系统，通过互联网访问。

在这个系统中，每个有用的事物，称为一样“资源”，并且由一个全局“统一资源标识符（URL）”标识，这些资源通过超文本传输协议（Hypertext Treasfer Protocol）传递给用户，而后者通过点击链接来获得资源。

互联网包含因特网，因特网包含万维网。

万维网是无数个网络站点和网页的集合，它们一起构成了因特网最主要的部分（因特网也包含电子邮件、Usenet以及新闻组）。它实际上是多媒体的集合，是由超级链接连接而成的。我们通常通过网络浏览器上网看到的，就是万维网的内容。