计算机的认识

学习资料：鸟哥的私房菜,可能有些老了。

计算机硬件的五大单元：

• 输入单元：键盘、鼠标、卡片阅读器。。。
• 主机部分：即系统单元，主机机壳里的CPU与主存储器
• 输出单元：屏幕、打印机

CPU分为两个部分：算数逻辑单元(程序运算/逻辑判断)，控制单元(协调周边组件与各单元的工作)。

数据流进/流出内存是CPU所发布的控制命令。处理的数据都来于主存储器。

CPU种类

• 精简指令集(Reduced Instruction Set Computing,RISC)
• 复杂指令集(Complex Instruction Set Computing,CISC)

前者如ARM，后则如AMD、Intel等的x86结构的CPU(x86只是因为他们的代号的末尾是86，64位的话叫x86_64),x86架构的CPU可以加速多媒体程序的运作，加强虚拟化的效能，增加能源效率，降低耗电量。

接口设备

其实最重要的接口设备是主板，它负责将所有的设备通通连接，让设备进行协调沟通。主板上最重要的组件是主板芯片组。

其他重要设备：

• 储存装置
• 显示装置
• 网络装置

运行流程

• CPU=脑子，微指令集差异，判断控制
• 主存储器=记录区块，将与外界的互动暂时记录，供CPU判断
• 硬盘=记忆区块,记录重要数据，以便再次使用
• 主板=神经系统，连接重要组件
• 各项接口设备=与外界沟通的器官，与外界互动
• 显示适配器=脑袋中的影像，呈现
• 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(科学研究)
• 工作站(性能/价格比高)
• 微电脑(个人计算机)

计算机上查用的计算单位

• 容量单位(bits,Byte,K,M,G,T,P)
• 速度单位(MHz,GHz,常用:Mbps(Mbits per second)) 如8M/1M ADSL传输速度即(1Mbyte/s下载,125Kbyte上传)

个人计算机架构与接口设备

常是x86计算机。AMD/Intel两大主流CPU架构不兼容，设计理念有差异。

芯片组通常分为两个网桥来控制各组件的沟通：

• 北桥：负责链接速度较快的CPU、主存储器、显示适配器
• 南桥：慢的硬盘、USB、网络卡

AMD不同的是主存储器直接与CPU沟通不通过北桥，加速了这两者的沟通。

技嘉主板各组件：

磁盘装置(IDE/SATA)、总线芯片组(南桥/北桥)、显示适配器接口(PCI-Express)与其他适配卡(PCI).

CPU

位于上方中央，CPU负责运算，高发热量，靠一颗风扇主动散热。

多核也就是一颗CPU中嵌入两个以上运算核心，即两个以上的CPU单元。

CPU工作效率受微指令集和其频率影响。频率即每秒工作次数。频率用来比较同款CPU的效率。

• 倍频与外频

各个组件通过北桥和南桥连接，CPU与外部组件处理速度理论上应该一致才好。但CPU需要更强大的运算能力，CPU上有一个加速功能，即所谓的外频,倍频。

外频：CPU与外部组件进行数据传输的速度，倍频：用来加速工作效能的一个倍数。

两者之积为CPU的频率速度。一个3.0GHz的CPU,如果外频为333MHz,其倍频为9倍。

• 32位与64位

主存储器与CPU的沟通速度靠的是外部频率。

主芯片分北桥、南桥，北桥的总线称为系统总线，为内存传输的主要通道，速度快。南桥即输入输出(I/O)总线。

北桥所支持的频率：前端总线速度(Front Side Bus,FSB),每次传送的位数是总线宽度——每秒可传送的最大数据量，常见的总线宽度有32/64位(bits)。

如果64位总线宽度，前端总线最高速度为1600MHz,内存与北桥带宽即12.8Gbytes/s

CPU每次能够处理的数据量称为字组大小(word size),现在所称的计算机是32/64位主要依据是这个CPU解析的字组大小。

Tips:字组大小与总线宽度可以不同

• CPU等级

Intel Pentium MMX 与AMD K6年代的CPU称为i586等级，而Intel Celeron与AMD K7年代之后的32位CPU称为i686等级。

没有钱的CPU则统称为x86_64等级。

一般具有向下兼容的能力。

内存

PC的主存储器主要组件为动态随机存取内存(Dynamic Random Access Memory, DRAM)，随机存取内存只有在通电时才讷讷感记录与使用，断电后消失。这种RAM也称为发挥性内存。

DRAM根据技术更新分为好几代，广泛上分为SDRAM与DDR SDRAM。DDR是所谓的双倍数据传送速度(Double Data Rate)，可以在一次工作周期中惊醒两次数据的传送。

所有的数据都要加载内存才能被CPU判读，内存容量不够大会导致某些大容量数据无法被完整加载。以服务器来说，主存储的容量有时比CPU的速度还要重要。

• 双通道设计

传统的总线宽度仅为64位。为了家打这个宽度，将两个存储器汇整在一起，就可以达到128位，这也就是双通道的设计理念。

要启用双信道佛年功能需要安插两支/四支主存储器，且这两支内存最好一样，因为启动双信道内存功能时，数据是同步写入/独处这一对存储器中，如此才能整体提升宽带。

• CPU频率与主存储器的关系

理论上，CPU与主存储器的外频应该相同。但频率不会相同。

• DRAM与SRAM

除主存储器外，还有其他内存的存在，如CPU内的第二层高速缓存，

第二层快取(L2 cache)整合到CPU内部，所以L2内存的速度与CPU 频率相同，使用DRAM无法达到这个频率速度，需要静态随机存取内存(Static Random Access Memory,SRAM)。SRAM在设计上使用较多晶体管，贵。

• 只读存储器(ROM)

主板上每个组件的参数具有可调整性，CPU与内存的频率是可调整的，主板上的内建的网络卡或者显示适配器的各项参数是被记录到主板上头的CMOS芯片，这个芯片需要额外的电源(电池)来发挥记录功能。

BIOS(Basic Input Output System)是一套程序，写死在主板上面的一个内存芯片中，这个内存芯片在没有通电的也能将数据读取，即只读存储器(Read Only Memory, ROM)。ROM是一种非挥发性的内存。

固件(firmware)很多也是用来进行软件的写入。固件像软件一样是被计算机执行的程序，但对硬件内部更重要。如BIOS，控制着开机时各项硬件参数的取得。

BIOS原本是写入无法改写的ROM中，现在BIOS通常写入类似闪存(flash)或EEPROM

显示适配器

显示设配器VGA(Video Graphics Array)，对图形影响重要，重点在于分辨率和颜色深度。每个图像的显示的颜色都会占用掉闪存，因此显示设配齐上面有一个内存的容量，这个容量直接影响屏幕分辨率和颜色深度。

由于3D game，显示设配器上嵌入了3D加速的芯片，即GPU。

显示设配器通过北桥芯片与CPU、主存储器沟通。

1024×768分辨率的全彩(3Bytes)显示器需要2.25MBytes，再考虑屏幕的更新率。

硬盘与存储设备

有硬盘、软盘、MO、CD、DVD、局域网络存储设备(SAN,NAS)。

• 硬盘的物理组成

硬盘分为3.5和2.5的。图是3.5的桌面计算机使用硬盘。实际的数据卸载了具有磁性物质的磁盘盘上，机械手臂可伸展让读取头在磁盘上进行读写的动作。

• 磁盘上的数据

由圆心以放射状的方式分割出磁盘的最小储存单位，就是扇区(Sector),在物理组成方面上，每个扇区大小为512Bytes。扇区组成一个圆就称为磁道(track)，多碟的硬盘上，所有磁盘上统一规格磁道组成一个磁柱(Cylinder),磁柱也是我们分割硬盘的最小单位。

计算磁盘的存储量计算公式；[header数量 * header负责的磁柱数量 * 每个磁柱所含有的扇区数量 * 扇区容量]，单位换算：[header cylinder/header sector/cylinder * 512Bytes/sector]。

• 传输接口

由于传输速度需求，分为IDE接口(宽)和SATA接口(窄)

1. IDE界面：

   IDE接口插槽使用扁平电缆。每条扁平电缆可以接2个IDE装置，为了判别介入的装置的主/从架构,需要调整跳针(Jump)成为Master或slave。

2. SATA界面：

   每个SATA连接线只能接一个SATA装置。SATA接口速度较快，立于主机机壳内部的散热与安装。每个SATA插槽都有编号的。

PCI适配卡

如网络卡、声卡、特殊功能卡。

主板

相当重要。主板上面负责沟通各个组件的是芯片组。芯片组分为北桥、南桥。北桥负责CPU/RAM/VGA等，南桥负责PCI接口与速度慢的I/O接口。除风扇外，还可能用到散热导管，连接数根导管的散热片。

• 芯片组功能

芯片组是参考CPU的能力规划的。独立型芯片组可以随时抽换接口设备。

• 设备I/O地址与IRQ中断信道

主板芯片通过I/O地址，请求中断IRQ(Interrupt Request)才能负责沟通。通过IRQ中断信道来告知该装置工作情况，以方便CPU进行工作分配。关闭没用的周边接口，空出IRQ来给真正需要使用的接口。或者使用sharing IRQ技术。

• CMOS与BIOS

CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)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，需要电池供电.BIOS为写入到flash或EEPROM的程序，开机时运行BIOS。BIOS程序可以修改CMOS 中的数据。

• 连接接口设备的接口

主板与各项I/O设备的链接主要都是在主机机壳的后放，主要有：

1. PS/2：键盘与鼠标的接口，被USB取代
2. USB：
3. 声音输出、输入与麦克风：需要有内建音效芯片
4. RJ-45网络头：需要有内建网络芯片。。。。
5. else:…

电源供应器

材料不同，稳定度也不同，稳定度差的电源供应器是造成计算机不稳定的元凶。

• 能源转换率

电源供应器本身会消耗一部分电力发热。注意转化率

• 连接接口

24pin

基本概念结束。