计算机

接收用户输入指令与数据，经过中央处理器的数据与逻辑单元运算处理后，以产生或存储成有用的信息。

计算机硬件的五大单元

  • 输入单元：键盘、鼠标等
  • CPU内部的控制单元
  • CPU内部的算术逻辑单元
  • 内存：CPU实际要处理的数据都来自内存
  • 输出单元：显示器、打印机等

CPU种类

  • 精简指令集系统 RISC
    • ARM系列
    • SPARC系列
  • 复杂指令集系统 CISC
    • AMD、Intel等x86架构

接口设备

  • 主板
    • 主板芯片组
  • 存储设备
    • 硬盘、光盘
  • 显示设备
    • 显卡
  • 网络设备
    • 网卡

计算机分类

  • 超级计算机
  • 大型计算机
  • 迷你计算机
  • 工作站
  • 个人计算机
    • 台式机
    • 笔记本电脑

PC机架构与接口设备

x86架构
主要有Intel、AMD

主板芯片组

  • 北桥负责连接速度较快的CPU、内存、显卡等组件
    • 系统总线
  • 南桥负责连接速度较慢的周边接口，包括硬盘、USB、网卡等
    • 输入输出总线（I/O）
  • 特别注意，AMD的内存直接与CPU连接，不通过北桥

CPU

  • 频率

    • 不同的CPU由于微指令集不同、架构不同、每次频率能进行的工作指令数也不同，所以只能用来比较同款CPU的速度
    • 外频
      • CPU与外部组件进行数据传输/运算时的速度
      • 通常超频，就是超的外频
    • 倍频
      • CPU内部用来加速工作性能的一个倍数
      • 出厂时通常被锁定，无法更改
    • 外频 * 倍频 = 频率

  • 总线与位数

    • 北桥所支持的频率：前端总线速度
      • 2666MHz
    • 每次传送的位数：总线带宽
      • 32/64
    • 总线频宽 = 总线带宽 * 前端总线速度
    • CPU每次能够处理解析的数据量：字组大小
      • 字组大小可以与总线带宽不相同
      • 通常说的计算机位数，是指字组大小

  • CPU等级

    • 目前64位CPU：x86_64等级

内存

  • DRAM 动态随机访问内存
    • 内存主要组件就是DRAM，断电数据消失
    • DDR:双倍数据传送速度
  • 对服务器而言，内存的容量有时比CPU速度还重要
  • 双通道设计
    • 扩大内存数据宽度

  • CPU与内存的外率要尽量一致为佳

  • SRAM 静态随机访问内存

    • 通常SRAM容量较小、速度频率高，用作CPU 的L2缓存，集成到CPU内部
  • ROM 只读存储器
    • 非挥发性内存，断电数据不消失
    • BIOS程序存储在ROM中，开机首先会读取BIOS程序
    • 固件，也是一个程序，是对硬件更加重要的部分，最初也是使用ROM来进行软件的写入，现在写入到闪存或EEPROM中

显卡

  • 显存、3D加速芯片GPU
  • PCI-Express（PCIe）规格

硬盘与存储设备

  • 物理组成
    • 盘片
    • 机械手臂
    • 磁头
    • 主轴马达
  • 数据
    • 磁道
    • 扇区 512B
    • 柱面
      • 分割硬盘的最小单位
  • 传输接口
    • IDE接口
    • SATA接口
    • SCSI接口

CMOS与BIOS

  • CMOS主要功能为，记录主板上面的重要参数，包括系统时间、CPU电压与频率、各项设备的I/O地址与IRQ等,需要主板上的电池供电
  • BIOS是写入到主板上某一块闪存或EEPROM的程序，它可以在开机的时候执行，以加载CMOS当中的参数，并尝试调用存储设备中的开机程序，进一步进入到操作系统中。

操作系统

  • 两部分

    • 内核
      • 直接参考硬件规格生成
      • 功能：
        • 系统调用接口
        • 程序管理
        • 内存管理
        • 文件系统管理
        • 设备驱动
    • 系统调用

  • 目前操作系统都会包含内核和相关的用户应用软件

  • 操作系统只是在管理整个硬件资源，包括CPU、内存、输入输出设备及系统文件
  • 应用程序的开发都是参考操作系统提供的开发接口，所以该应用程序只能在该操作系统上面运行