计算机硬件介绍
计算机硬件介绍
一、计算机硬件的五大组成部分：
1.控制器：是指计算机的指挥系统。
2.运算器：是指实现算数运算和逻辑运算的部件。它与控制器组成了计算机的CPU。
3.存储器：是指计算机用来存放所有数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按指定的地址存（写）入或者取（读）出数据信息。其种类分为两类：第一类是内存储器（简称内存或者主存），也就是计算机中的内存条；第二类是外存储器（辅助存储器），也就是计算机中的磁盘。内存储器的优点是存取速度快，但是缺点就是当断电数据会丢失，并且存储容量小。外存储器的优点是断电不丢失数据、存储容量大，但是缺点是存取速度慢。存储器由若干个存储单元组成，每个存储单元都有一个地址，计算机通过地址对存储单元进行读写。一个存储器所包含的字节数成为存储容量，单位有B、KB、MB、GB、TB、PB等。
4.输入设备：是指向计算机输入信息（文字、图像、声音、数据、程序等）的设备，如：键盘、鼠标、摄像头、扫描仪等。值得注意的是外部存储器也是一种输入设备。
5.输出设备：是指计算机向外界输出信息的设备，如显示器、音箱等。同样外部存储器也是一种输出设备。
二、计算机的三大组件
1.处理器
核心处理器（Central Processing Unit,CPU）由控制器和运算器组成。CPU的职能是控制和运算，控制器是负责各组件和各单元的控制工作，而运算器则是负责程序运算和逻辑判断，所以对于计算机来说CPU相当于人的大脑。CPU的工作流程是：CPU从内存中取指令->解码->执行下一条指令。
现在大多数CPU采用的是X86-64的型号。CPU具有向下兼容性，即64位的CPU可以执行32位的程序。
2.存储器（内存和磁盘）
另外两大组件是内存和磁盘。
存储器它们的速度和容量，往往呈现负相关的，如下表所示：
| 典型访问时间 | 典型容量 | |
|---|---|---|
| 寄存器 | 1ns | <1KB |
| 高速缓存 | 2ns | 4MB |
内存 |
10ns | 512MB~2048MB |
| 磁盘 | 10ms | 200GB ~1000GB |
| 磁带 | 100s | 400GB~800GB |
寄存器：它的材料是与CPU相同，因此它的速度与CPU一样快，CPU访问它没有延迟，32位CPU中为32*32，64位CPU中为64*64，这两种的容量均小于1KB。
高速缓存：主要由硬件控制高速缓存的存取。
内存：他是存储器系统的主力，主存通常称为随机访问存储RAM0，就是我们通常所说的内存，容量一直攀升，所有不能再高速缓存中找到的，都会到主存中找，主存是易失性存储，断电后数据会全部丢失。
ROM（Read Only Memory）只能读不能写,断电不丢失数据。
EEPROM（Electrically Erasable PROM）电可擦除可编程ROM以及闪存（Flash Memory）同样是非易失性存储器。
它们与ROM相比，不同的是：他们可擦除重写，但是花费的时间较长。闪存应用于很多电子设备之中，如手机、电视机等，这些电子设备往往将其作为存储媒介。
CMOS是另一种存储器，它是易失性的。它可以与递增时间的电路是由一块小电池驱动，可以供时间更新，因此应用于计算机之中；CMOS可以保存配置的参数，它的耗电低。
磁盘：它的速度很低，其原因是它是一种机械装置，在磁盘中有一个或多个金属盘片，它们以5400、7200或10800rpm(RPM=revolution per minute 每分钟多少转)的速度旋转。从边缘开始有一个机械臂选在盘面上，这类似于老式黑胶唱片机上的拾音臂。信息卸载磁盘上的一些列的同心圆上，是一连串的二进制位（称为bit位），为了统计方法，8个bit称为一个字节bytes,1024bytes=1kb,1024kb=1Mb,1024Mb=1Gb,所以我们平时所说的磁盘容量最终值得是磁盘能写多少个二进制位。
磁道：每个磁头可以读取一段区域。
柱面：把一个戈丁手臂位置上所有的磁道合起来的组合。
扇区：是读写数据的最小的单位，每个磁道划成若干扇区，扇区典型的值是512字节。
数据都存放在一段一段的扇区，即磁道这个圆圈的一小段圆圈，磁盘读取一段数据需要经历寻道时间和延迟时间。
平均寻道时间：机械手臂从一个柱面随机移动到相邻的柱面的时间成为寻道时间，找到了磁道就意味着找到了数据所在的那个圆圈，但是不知道数据具体这个圆圈的具体位置。
平均延迟时间：机械手臂到达正确的磁道后还必须等待旋转到数据所在的扇区下，这段时间称为延迟时间。
三、启动计算机：
在计算机的主板上有一个基本的输入输出程序（Basic Input Output System）
BIOS就相当于一个小的操作系统，它有底层的I/O软件，包括都键盘、写屏幕，进行磁盘I/O，该程序存放于一非易失性闪存RAM之中。
启动流程：
1.计算机加电
2.BIOS开始运行，检测硬件：CPU、内存、硬盘等
3.BIOS读取CMOS存储器中的参数，选择启动设备
4.从启动设备上读取第一个扇形区的内容（MBR主引导记录512字节，前446为引导信息，后64为分区信息，最后两个为标志位）
5.根据分区信息读入bottloader启动装载模块，启动操作系统
6然后操作系统询问BIOS，以获得配置信息。对于每种设备，系统会检查其设备驱动程序是否存在，如果没有，系统则会要求用户按照设备驱动程序，一旦有了全部的设备驱动程序，操作系统就将它们调入内核。然后初始有关的表格（如进程表），传进需要的进程，并在终端上启动登录程序或GUI