计算机概论简单总结

1，计算机硬件五大单元：

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     包括输入单元，输出单元，cpu内部的控制单元，算逻单元，和主存储器；

     

2，CPU的种类：

 a),精简指令集(Reduced Instruction Set Computer, RISC)：

 特点：

   微指令集较为精简，每个指令的运行时间都很短，完成的动作也很单纯，指令执行效能较佳；      但是若要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。

 常见的 RISC 微指令集 CPU：

    升阳(Sun)SPARC系列：SPARC 架构的计算机常用于学术领域的大型工作站中，包括银行金融体系                  的主服务器也都有这类的计算机架构
    IBM的PowerPC系列：例如新力(Sony)公司出产的 Play Station3(PS3)就是使用 PowerPC 架构的                 Cell 处理器

    ARM系列：各厂牌手机、 PDA、导航系统、网络设备(交换器、路由器等)等几乎都是使用ARM架构           的CPU 

 b),复杂指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC)：

 

 特点：

      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。因为指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长，但每条个别指令     可以处理的工作较为丰富。

 常见CISC微指令集CPU:

     主要由AMD、IntelVIA所开发出来的x86架构CPU

     由于AMD、Intel、VIA所开发出来的x86架构CPU被大量使用于个人计算机(Personal computer)    用途上面， 因此，个人计算机常被称为x86架构的计算机

     在2003年以前由Intel所开发的x86架构CPU由8位升级到16、32位，后来AMD依此架构修改新一    代的CPU为64位， 为了区别两者的差异，因此64位的个人计算机CPU又被统称为x86_64的架构

     不同的x86架构的CPU差异主要在于微指令集的不同

3，接口设备：

   最重要的接口设备是主板 

   其他重要的设备还有： 

   储存装置：储存装置包括硬盘、软盘、光盘、磁带等等； 

   显示设备：

   网络装置：

4，运作流程：

   CPU=脑袋瓜

   主存储器=脑袋中的记录区块

   硬盘=脑袋中的记忆区块

   主板=神经系统

   各项接口设备=人体与外界沟通的手、脚、皮肤、眼睛等

   显示适配器=脑袋中的影像

   电源供应器 (Power)=心脏

5，计算机上面常用的计算单位 (容量、速度等) ：

   a)容量单位:

   0/1 的单位我们称为 bit  1 Byte = 8 bits   

                       

  

  一般来说，

  档案容量使用的是二进制的方式，所以 1 GBytes 的档案大小实际上为：1024x1024x1024 Bytes

  速度单位则常使用十进制，    例如 1GHz 就是 1000x1000x1000 Hz 的意思

  

  b）速度单位：

   CPU的指令周期常使用 MHz 或者是 GHz 之类的单位，这个 Hz 其实就是秒分之一

   在网络传输方面，由于网络使用的是 bit 为单位，

              因此网络常使用的单位为 Mbps 是 Mbits per second，亦即是每秒多少Mbit

 

6个人计算机架构与接口设备:

  

                 Intel芯片架构

   

 主板上面最重要的芯片组通常又分为两个网桥来控制各 组件的沟通，分别是：

 (1)北桥：负责链接速度较快的CPU、主存储器与显示适配器等组件；

 (2)南桥： 负责连接速度较慢的周边接口， 包括硬盘、USB、网络卡等

  

             AMD芯片架构 

  与Intel不同的地方在于主存储器是直接与CPU沟通而不透过北桥

  AMD为了加速这两者的沟通，所以将内存控制组件整合 到CPU当中（intel与amd的主要差异）

 

7,CPU:

  CPU的『外频』与『倍频』：

   所谓的外频指的是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， 两者相乘才是CPU的频率速度

   

   所谓的超频指的是： 

   将CPU的倍频或者是 外频透过主板的设定功能更改成较高频率的一种方式。但因为CPU的倍频通常    在出厂时已经被锁定而无法修改，因此较常被超频的为外频。

 

 32位与64位：

   北桥的总线称为系统总线，因为是内存传输的主要信道，所以速度较快。 

   南桥就是所谓的输入输出(I/O) 总线，主要在联系硬盘、USB、网络卡等接口设备。 

   

   北桥支持的频率我们称为前端总线速度(Front Side Bus, FSB)

   每次传送的位数则是总线宽度

   所谓的总线带宽则是：

   『FSBx总线宽度』亦即每秒钟可传送的最大数据量。 目前常见的总线宽度有32/64位(bits)。 

   CPU每次能够处理的数据量称为字组大小(word size)， 

   （计算机是32或64位主要是依据这个CPU解析的字组大小而来）

8，CPU等级：

  在Intel Pentium MMX与 AMD K6年代的CPU称为i586等级

   在Intel Celeron与AMD Athlon(K7)年代之后的32位CPU 就称为i686等级

  至于目前的64位CPU则统称为x86_64等级

9，内存：

   个人计算机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能记录与使用，断电后数据就消失了。

   因此我们也称这种RAM为挥发性内存。 

 

   双通道设计：

   由于所有的数据都必须要存放在主存储器，所以主存储器的数据宽度当然是越大越好。 但传统的总线 宽度一般大约仅达64位，为了要加大这个宽度，因此芯片组厂商就将两个主存储器汇整在一起， 如果 一支内存可达64位，两支内存就可以达到128位了，这就是双通道的设计理念

  

   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要相同才好。因为技术方面的提升，因此这两者的频率速 度不会相同， 但外频则应该是一致的较佳

   

   DRAM与SRAM(缓存)：

      

  因为第二层快取(L2 cache)整合到CPU内部，使用 DRAM是无法达到这个频率速度的，此时就需要静态随机存取内存(Static Random Access Memory, SRAM)的帮忙了

  

  只读存储器(ROM) 

  BIOS(Basic Input Output System)程序是写死到主板上面的一个内存芯片中，这个内存芯片在没有通电时也能够将数据记录下来，那就是只读存储器(Read Only Memory, ROM)ROM是一种非挥发性的内存

  韧体(firmware)很多也是使用ROM来进行软件的写入的。韧体像软件一样也是一个被计算机所执行的程序，然而他是对于硬件内部而言更加重要的部分。例如BIOS就是一个韧体，

   现在的 BIOS 通常是写入类似闪存 (flash) 或 EEPROM （因为需要更新）

10，显示适配器VGA(Video Graphics Array)：

  一般 对于图形影像的显示重点在于分辨率与颜色深度，因为每个图像显示的颜色会占用掉内存， 因此显示 适配器上面会有一个内存的容量，这个显示适配器内存容量将会影响到最终你的屏幕分辨率与颜色深度 

 显示适配器厂商直接在显示适配器上 面嵌入一个3D加速的芯片，这就是所谓的GPU（3D运算）

 显示适配器主要也是透过北桥芯片与CPU、主存储器等沟通::

11，PCI适配卡：

 PCI插槽通常会提供多个给使用者，如果用户有额外需要的功能卡， 就能够安插在这种PCI界面插槽上

 有相当多的组件是使用PCI接口作为传输的， 例如网络卡、声卡、特殊功能卡等等。（现在不是）

12，主板：

 设备I/O地址与IRQ中断信道：

 I/O地址有点类似每个装置的门牌号码，每个装置都有他自己的地址 

 IRQ就可以想成是各个门牌连接到邮件中心(CPU)的专门路径 各装置可以透过IRQ中断信道来告知CPU该装置的工作情况 

 CMOS与BIOS：

 CMOS主要的功能为 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

 BIOS为写入到主板上某一块 flash 或 EEPROM 的程序，他可以在开机的时候执行，以加载CMOS当中的参数， 并尝试呼叫储存装置中的开机程序， 进一步进入操作系统当中。BIOS程序也可以修改CMOS中的数据

13，操作系统（Operating System, OS）：

  重点在于管理计算机的所有活动以 及驱动系统中的所有硬件

  

  操作系统核心(Kernel)：

   操作系统的功能就是让 CPU可以开始判断逻辑与运算数值、 让主存储器可以开始加载/读出数据与程序代码、让硬盘可以开始被存取、让网络卡可以开始传输数据、 让所有周边可以开始运转等等。总之，硬件的所有动作都必须 要透过这个操作系统来达成就是了。 

上述的功能就是操作系统的核心(Kernel)

 只有核心有提供的功能，你的计算机系统才能帮你完成  核心主要在管控硬件与提供相关的能力

 

  系统呼叫(System Call)：

  操作系统提供一整组的开发接口 

   

            操作系统的角色 

    （操作系统其实就是核心与其提供的接口工具）

 操作系统的核心层直接参考硬件规格写成，所以同个操作系统程序不能够在不一样的硬件架构下运作

 

 操作系统只是在管理整个硬件资源，包括CPU、内存、输入输出装置及文件系统文件

 

 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作而已，不可以在其他操作系统上面运作的

  核心功能：

   系统呼叫接口(System call interface) 

   程序管理(Process control) 

   内存管理(Memory management)  

   文件系统管理(Filesystem management) 

   装置的驱动(Device drivers）

  操作系统与驱动程序 

  x 操作系统必须要能够驱动硬件，如此应用程序才能够使用该硬件功能；

   x 一般来说，操作系统会提供开发接口，让开发商制作他们的驱动程序；

   x 要使用新硬件功能，必须要安装厂商提供的驱动程序才行；

   x 驱动程序是由厂商提供的，与操作系统开发者无

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