重读计算机概论

计算机硬件的五大单元

计算机主要分三个部分: 输入单元,主机部分,输出单元
CPU 内又可分为两个主要的单元,分别是: 算数逻辑单元控制单元,其中算数逻辑单元主要负责程序运算与逻辑判断,控制单元则主要在协调各周边组件与各单元间的工作。

CPU的种类

目前世界上常见到的两种主要CPU种类: 分别是精简指令集(RISC)复杂指令集(CISC)系统
微指令集较为精简,每个指令的执行时间都很短,完成的动作也很单纯,指令的执行效能较佳; 但是若要做复杂的事情,就要由多个指令来完成。
CISC在微指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作,指令数目多而且复杂, 每条指令的长度并不相同。
新的x86的CPU大多含有很先进的微指令集, 这些微指令集可以加速多媒体程序的运作,也能够加强虚拟化的效能,而且某些微指令集更能够增加能源效率, 让CPU耗电量降低呢!

周边设备

其实最重要的周边设备是主机板,负责将所有的设备通通连接在一起,让所有的设备能够进行协调与沟通
其他还有储存装置、显示装置、网络装置

运行流程

CPU=脑袋瓜子
主内存 = 脑袋中的记录区块
硬盘 = 脑袋中的记忆区块
主机板 = 神经系统
周边设备 = 人体与外界沟通的手、脚、皮肤、眼睛等
显卡 = 脑袋中的影响
电源供应器 = 心脏

计算机分类

超级计算机,大型计算机,迷你计算机,工作站,微计算机

计算机常用单位

进位制 K M G T P
二进位 1024 1024K 1024M 1024G 1024T
十进位 1000 1000K 1000M 1000G 1000T

CPU的运算速度常使用 MHz 或者是 GHz 之类的单位,这个 Hz 其实就是秒分之一

个人计算机架构与周边设备

intel芯片架构

整个主机板上面最重要的就是芯片组了,芯片组通常又分为两个桥接器来控制各组件的沟通
北桥:负责连结速度较快的CPU、主内存与显示卡等组件
南桥:负责连接速度较慢的周边介面, 包括硬盘、USB、网络卡等等

amd 芯片架构

主内存是直接与CPU沟通而不透过北桥,将内存控制组件整合到CPU当中

CPU

频率就是CPU每秒钟可以进行的工作次数。不能单纯的以频率来判断运算效能喔
外频指的是CPU与外部组件进行数据传输时的速度,倍频则是 CPU 内部用来加速工作效能的一个倍数

北桥的系统总线称为系统系统总线,因为是内存传输的主要通道,所以速度较快。 南桥就是所谓的输入输出(I/O)系统总线,主要在联系硬盘、USB、网络卡等周边设备。

内存

CPU与主内存的外频应该要相同才好
的Intel E8400 CPU外频为333MHz,则应该选用DDR II 667这个型号, 因为该内存型号的外频为333MHz之故喔!

主内存的数据毕竟得经由北桥送到CPU内。 如果某些很常用的程序或数据可以放置到CPU内部的话,那么CPU数据的读取就不需要透过北桥了! 对於效能来说不就可以大大的提升了?这就是第二层缓存的设计概念

第二层缓存内存的速度必须要CPU频率相同(静态随机访问内存,SRAM)

只读内存ROM

CPU与内存的频率是可调整的; 而主机板上面如果有内建的网络卡或者是显示卡时,该功能是否要启动与该功能的各项参数, 是被记录到主机板上头的一个称为CMOS的芯片上,这个芯片需要藉著额外的电源来发挥记录功能

BIOS 对计算机系统来讲是非常重要的,因为他掌握了系统硬件的详细信息与开机设备的选择等等

显卡

显示卡主要也是透过北桥芯片与CPU、主内存等沟

主机板

主机板是负责各个计算机组件之间的沟通,但是计算机组件实在太多了,有输出/输入/不同的储存装置等等, 主机板芯片组怎么知道如何负责沟通啊?这个时候就需要用到所谓的I/O位址与IRQ
I/O位址想成是各装置的门牌号码的话,那么IRQ就可以想成是各个门牌连接到邮件中心(CPU)的专门路径

CMOS主要的功能为记录主机板上面的重要参数, 包括系统时间、CPU电压与频率、各项设备的I/O位址与IRQ等,由於这些数据的记录要花费电力,因此主机板上面才有电池。
BIOS为写入到主机板上某一块 flash 或 EEPROM 的程序,他可以在开机的时候执行,以载入CMOS当中的参数

操作系统

核心功能

  • 系统呼叫介面
  • 程序管理(Process control)
  • 内存管理(Memory management)
  • 档案系统管理(Filesystem management)
  • 装置的驱动(Device drivers)
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