计算机硬件组成知识点整理

32位和64位操作系统

64位操作系统中的64位指的是总线带宽，也就是总线传输的带宽最高能达到64位也就是八个字节；

64位操作系统指的就是采用了64位内存管理架构的操作系统，而两者的关键区别就是它们管理内存的方式，在winXP32位中，由内核和应用程序分配的系统内存总量的上限，而在64位中，系统内存分配的上限为16G，而这种差异对性能的影响极其关键，因为内存中的数据访问速度比磁盘驱动器快成千上万倍，同时程序也可以更快地加载到内存中；

64位操作系统的软件可以兼容32位，但是32位不可以兼容64位；而且，如果CPU架构是32位的，也不可以用64位操作系统；

在 2006 年之前，所有 Windows 操作系统都是使用 32 位架构编写的。32 位指的是数据总线的“宽度”（可以将其理解为公路上的车道）。随着计算机硬件技术发展，对更快速、更高效的数据处理功能的需求正在迅速增长并成为一项必备要求。由于这些不断增加的需求，产生了新的硬件和软件架构来实现这些进步，即 64 位处理器和 64 位操作系统；

一个计算机，它的内存访问能力是由硬件和软件共同决定的。硬件层面就指 CPU 的寻址能力，也就是地址总线的个数。软件层面，指的就是操作系统。实际上我们（进程）在进行内存访问的时候，访问的都是逻辑地址而非物理地址，而逻辑地址是由操作系统提供的。对于 32 位的操作系统，其逻辑地址编码采用的地址位数是 32 位，那么操作系统所提供的逻辑地址寻址范围就是 4GB。从这个方面来说，纵使你的 CPU 实际寻址能力为 2 的 64 次方，由于操作系统只提供 4GB 的逻辑地址，那 CPU 透过操作系统所能访问到的内存大小也就只有4GB了；

计算机组成原理--64位CPU装载32位操作系统，它的寻址能力还是4GB吗？

数据总线

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号；

总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，从而形成了计算机硬件系统；

如果说主板是一座城市，那么总线就像城市内的公共汽车，按照固定行车路线，传输来回不停运作的比特。这些线路在同一时间都仅能负责传输一个比特，因此必须同时采用多条线路才能传送更多数据，而总线可同时传输的数据就成为宽度，以比特为单位；注意这个宽度不是带宽，总线带宽=频率X宽度；

总线操作步骤

• 主模块申请总线控制权，总线控制器进行裁决；

• 主模块拿到总线控制权以后寻址子模块，子模块确认后进行数据传送；

主板结构相关

主板北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片连接；CPU就是通过前端总线FSB连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。前端总线FSB是CPU和外界交换数据的最重要通道，因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能影响很大，如果没有足够快的前端总线，那么再强的CPU也不能明显提高计算机的整体速度，而前端总线的速度取决于总线带宽这个指标；

北桥芯片和南桥芯片的主要区别，北桥芯片相对来说属于高速芯片，负责cpu和高速接口之间的数据交换，而南桥主要负责计算机的低速接口；

知乎-主板上为什么同时存在北桥芯片和南桥芯片？

寄存器

寄存器功能是存储二进制代码，基本构成：它是由具有存储功能的触发器组合起来构成的；一个触发器可以存储1位二进制代码，所以存放n为二进制代码，就需要n个触发器来完成；寄存器是CPU内部用来存放数据的一些小型存储区域，用来暂时存放参与运算的数据和运算结果，其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路；

寄存器是有限存储容量的高速存储部件，它拥有非常高的读写速度，在寄存器之间的数据传送非常块；

寄存器的基本功能如下：

• 清除数码，将寄存器内的数据清除；

• 接收数码，在接收脉冲作用下，将外输入数码存入到寄存器中；

• 存储数码，在没有新的写入脉冲来之前，寄存器能保存原数码不变；

• 输出数码，在输出脉冲下，才通过电路输出数码；

按照功能的不同，可将寄存器分为基本寄存器和移位寄存器两大类，基本寄存器只能并行传入数据，也只能并行输出；移位寄存器的功能更加广泛；