计算机概论

计算机概论

什么是计算机

计算机是电子数字计算机的简称，是一种自动地，高速地进行数值运算和信息处理的电子设备。它主要由一些机械的，电子的器件组成，再配以适当的程序和数据。程序及数据输入后可以自动执行，用以解决某些实际问题。计算机的各个物理试题为计算机硬件，程序和数据则称为计算机软件。

计算机组成硬件和作用

内存

作用

内存是电脑的一个临时存储器，它只负责电脑数据的中转而不能永久保存。它的容量和处理速度直接决定了电脑的数据传输的快慢

硬盘

电脑需要能够记录与读取数据，而能够记录读取数据的设备就包括硬盘，硬盘简单的说就是一个大容量的存储器。

硬盘硬件相关知识

硬盘传输接口

电源

电源对电脑的作用是至关重要的，电源就犹如人体的心脏，随时为其他技能提供动力，即使再聪明的头脑或再敏捷的身手也离不开电脑电源.劣质的电源不仅直接影响电脑的正常使用，对主板，显卡等其他配件造成损害。在服务器领域电源的作用更加重要，一般都提供双电源供电。

评价标准

电源供应的稳定度

能源转化率

主板

主板是电脑的关键部件，所有板卡必须通过主板发挥作用。主板就好像人体的神经，所有按照在其上的设备都需要主板链接起来互相沟通

主板的子部件

主板芯片组

主板芯片组负责管理CPU和内存，各种总线扩展以及外设的支持。芯片组可以将所有单元的设备链接起来， 好让 CPU 可以对这些设备下达命令。

BIOS芯片（CMOS芯片）

主板芯片组怎么知道如何负责沟通 

主板芯片组通过I/O位址与IRQ来连接其他硬件

I/O位址有点类似每个设备的门牌号码，每个设备都有他自己的位址，一般来说，不能有两个设备使用同一个I/O位址， 否则系统就会不晓得该如何运行这两个设备了。

如果I/O位址想成是各设备的门牌号码的话，那么IRQ就可以想成是各个门牌连接到邮件中心（CPU）的专门路径啰！ 各设备可以通过IRQ中断信道来告知CPU该设备的工作情况，以方便CPU进行工作分配的任务。

连接接口设备接口

PS/2接口

这原本是常见的键盘与鼠标的接口，不过目前渐渐被USB接口取代，甚至较新的主板可能就不再提供 PS/2 接口了

USB接口

通常只剩下 USB 2.0 与 USB 3.0，为了方便区分，USB 3.0 为蓝色的插槽颜色

声音输出、输入与麦克风

这个是一些圆形的插孔，而必须你的主板上面有内置音效芯片时，才会有这三个东西；

RJ-45网络头

如果主板有内置网络芯片的话，那么就会有这种接头出现。 这种接头有点类似电话接头，不过内部有八蕊线喔！接上网络线后在这个接头上会有灯号亮起

HDMI

如果主板有内置显示芯片的话，可能就会提供这个与屏幕连接的接口了！这种接口可以同时传输声音与影像， 目前也是电视机屏幕的主流连接接口

子主题

CPU

原理

CPU能够完成复杂计算和控制其他硬件单元是由于CPU里头含有微指令集，如果你想要让主机进行什么特异的功能，就得要参考这颗<br>CPU 是否有相关内置的微指令集才可以。

CPU架构分类

CPU架构分为两种：精简指令集 （RISC）|  与复杂指令集 （CISC）

精简指令集

RISC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，指令的执行性能较佳； 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

甲骨文 （Oracle） 公司的 SPARC 系列，应用于学术领域的大型工作站中

IBM 公司的（包括 PowerPC）系列，应用于游戏主机

安谋公司的ARM CPU 系列，应用于各厂牌手机、PDA、导航系统、网络设备（交换器、路由器等）

复杂指令集

CISC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。

常见的 CISC微指令集 CPU

主要有AMD、Intel、VIA等的x86架构的CPU。

什么是x86架构CPU

x86架构CPU分类

现在CPU按照位数不同分为16，32，64位多种，表示类似为x86_64

位数是什么

位数表示CPU一次数据读取的最大量！64位CPU代表CPU一次可以读写64bits这么多的数据，32位CPU则是CPU一次只能读取32bits的意思。 不同位数对CPU读取数据量限制存在不同

CPU单核 &  多核

单核心CPU仅有一个运算单元，多核心则是在一颗CPU封装当中嵌入了两个以上运算单元

CPU的频率

频率就是CPU每秒钟可以进行的工作次数。 所以频率越高表示这颗CPU单位时间内可以作更多的事情.

CPU与总线“宽度”

注意

不同的CPU型号大多具有不同的脚位（CPU上面的插脚），能够搭配的主板芯片组也不同

数据表示方式

事实上我们的电脑只认识0与1，记录的数据也是只能记录0与1而已

数字系统

十进制指的是逢十进一位， 因此在个位数归为零而十位数写成1。所以所谓的二进制，就是逢二就前进一<br>位的意思。电脑常用的数据是二进制的

3456的意义为：3456 = 3x103 + 4x102 + 5x101 + 6x100

1101010的意义为：<br>1101010=1x26 + 1x25 + 0x24 + 1x23 + 0x22 + 1x21 + 0x20 = 64 + 32 + 0x16 + 8 + 0x4 + 2<br>+ 0x1 = 106<br>

文字编码系统

应用程序的发展和操作系统的由来

机器语言时代

早期程序软件直接和计算机硬件打交道，而硬件机器只认识0和1，因此我们需要学习机器看得懂的语言来开发应用程序。

面临的挑战

1 需要了解机器语言

2 需要了解所有硬件的相关功能函数

3 编写的程序不具有移植性

高级语言时代

高级语言出现解决人们不在需要使用机器语言，然而还是不能做到编译的程序处处运行。开发的程序依旧需要针对不同机器不同底层硬件做适配

操作系统

特性

操作系统的核心层直接参考硬件规格写成， 所以同一个操作系统程序不能够在不一样的硬件架构下运行

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行而已，不可以在其他操作系统上面运行的。

核心功能

系统调用接口（System call interface）

程序管理（Process control）

内存管理（Memory management）

文件系统管理（Filesystem management）

设备的驱动（Device drivers）