《鸟哥的Linux私房菜》学习笔记---计算机概论

一、我们说的计算机按用途可以分为以下几类

1.超级计算机

优点：具有多个高速运转的CPU，运行速度最快
缺点：维护、操作成本最高，价格高
用途：用于有高速计算需求的计划中，如国防军事、气象预测、太空科技、仿真领域等
拓展：国家高速网络与计算中心 全世界最快速的前500大超级计算机

2.大型计算机

优点：具有多个高速的CPU，运行速度快，可以用来处理大量数据与复杂的运算
缺点：运行速度不及超级计算机，维护、操作成本高，价格高
用途：大型企业的主机和数据库服务器等、全国性质的证券交易所等每天需要处理百万笔数据的企业机构

3.迷你电脑

优点：保留大型计算机同时支持多使用者的特性，主机可以放在一般作业场所。
缺点：价格高
用途：科学研究、工程分析、工厂的流程管理等。

4.工作站

是针对特殊用途而设计的电脑。在PC的性能还没提升到目前的状况之前，工作站电脑的性价比是所有电脑中最佳的，因此在学术研究与工程分析方面相当常见。
这种电脑相对我们来说，价格仍然不低。

5.微电脑

我们常说的PC就属于这类电脑
体积最小、价格最低、功能全面、运算速度快（甚至比工作站等级以上的电脑运算速度还快）。
分为桌上型、笔记本等。

工作站等级以上的电脑注重稳定，不可以出现死机，并需要确保运算过程完全正确。这也是工作站等级以上的电脑价格较高的原因

二、计算机硬件的五大单元

1.输入单元

如鼠标、键盘、扫描仪、手写板、触摸屏等。将数据输入到主机中，经过主机的处理后，成为图表、文章等

2.输出单元

如屏幕、打印机等，经主机处理后得到的图表、文章等内容显示在屏幕或纸上。

3.CPU控制单元

主要负责协调各个周边元件及各单元间的工作

4.CPU算术逻辑单元

主要负责程序运算与逻辑判断

5.内存

· 输入单元输入进主机的数据都被存储在内存中，CPU进行处理的数据就是从内存中读取到的，经过CPU的处理后的数据必须要先写回到内存中，然后才能传输到输出单元去。
· 由于CPU处理的所有数据（不管是程序还是一般文件数据）都要经过内存的传输，所以如果内存的容量太小时，数据的高速缓存就会不足，所以，我们可以通过加大内存的方式来提高系统性能。尤其是针对Linux作为服务器的环境下，内存不足会严重影响系统性能。

下图清楚的表达了各单元之间的关系。其中，系统单元指的就是电脑机箱内的两个重要元件——CPU 和内存。CPU的控制单元控制输入单元、输出单元和外部存储设备工作，输入单元输入的数据传输进内存后，经CPU的算术逻辑单元处理过后再传输回内存，才能传输到输出单元。

用人体来形象电脑的运行如下：

• CPU：类似于大脑中的指挥区域，像大脑判断并指挥手、脚等器官运作一样，CPU也会经过运算判断来控制各个单元工作。
• 内存：类似于大脑中存放正在被思考数据的区域，各个器官接收到的、需要立即分析并处理的外界刺激数据会暂时存储在这个区域。而内存中存储的就是电脑需要立即分析和处理的数据。电脑断电后，内存中的数据会消失。
• 硬盘：类似于大脑中的记忆区域，需要保存起来形成记忆的数据全部保存在硬盘中。电脑断电后，硬盘中的数据不会消失。
• 主板：类似于人体的神经系统，将所有重要的元件连接起来。
• 各项周边设备：类似于人体与外界沟通的手、脚、眼等。
• 显卡：类似于大脑中形成影像的区域，如将眼睛看到的东西在大脑中形成影像等，显卡会将CPU需要显示在输出设备上的数据形成影像。
• 电源供应器：类似于大脑中的心脏，所有元件都需要足够的电力供给才能运行。

综上所述：CPU和内存是整台电脑中最重要的部分。

三、CPU的架构

目前世界上常见的CPU架构指令集系统有两种，精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）系统。
1.精简指令集（Reduced Instruction Set Computer, RISC）

优点：微指令集较为精简，每个指令的执行时间较短，完成的动作也很单纯，指令执行的性能较佳。
缺点：需要多个指令配合才能完成较为复杂的动作。

常见的RISC微指令集CPU有：
· 甲骨文 （Oracle） 公司的 SPARC 系列：常用于学术领域的大型工作站中，包括银行金融体系的主要服务器。
· IBM 公司的 Power Architecture （包括 PowerPC） 系列：如索尼（Sony）公司出产的Play Station 3（PS3）就是使用PowerPC架构的Cell处理器。
· 安谋公司 （ARM Holdings） 的 ARM CPU 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 。可以说，目前世界上使用范围最广的 CPU 可能就是 ARM 这种架构。

2.复杂指令集（Complex Instruction Set Computer, CISC）

优点：微指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，每条指令可以处理的工作较为丰富。
缺点：指令数目多且复杂；每条指令的长度不同；指令执行时间较长。
常见的CISC位指令集CPU有：AMD 、Intel、VIA等的x86架构的CPU。

由于最早的Intel CPU代号为8086，之后依次架构又开发出80286和80386…等，所以这种架构的CPU就被称为x86架构。根据CPU位数的不同，64位PC 的CPU又被称为x86_64架构。
CPU的位数是指CPU一次可以读写的数据的最大值。64位的CPU代表该CPU一次可以读写64bit的数据。因为CPU读写数据有限制，所以能够从内存中读写的数据也会被限制。一般32位的CPU能读写的最大数据量大概在4GB左右。
不同的x86架构的CPU除了整体结构（如第二层高速缓存、每次运行可执行的指令数等）不同外，主要区别在于微指令集的不同。新的x86的CPU大多含有很先进的微指令集， 这些微指令集可以加速多媒体程序的运行，也能够加强虚拟化的性能，而且某些微指令集更能够增加能源效率， 让CPU耗电量降低。

由于x86架构CPU被大量使用于个人电脑（Personal computer，简称PC），所以，PC也常被称为x86架构的电脑。

四、电脑上面常用的计算单位

1.容量单位

即数据在存储设备中占有位置的大小。
电脑对数据的判断主要依据有没有通电来实现，理论上对于每一个记录单位而言，电脑只认识 0和1 。

位：0/1这种记录方式我们称为二进制，单位为位（bit，b），是计算机中数据的最小单位。
字节：每8位可以组成一个字节（Byte，B），是计算机中数据的基本单位。各种信息在计算机中存储、处理至少需要一个字节。
字：两个字节称为一个字。每个汉字都占一个字的存储空间。

在平时我们接触到的都是KB、MB、GB都是由字节换算得来的。

即1GB=102410241024B

2.速度单位

CPU的运算速度单位为赫兹（Hz），即秒分之一。
网络传输速度单位为Mbps，即每秒传输多少Mbit。由于网络传输使用的单位是bit级，所以如果我们的网络传输速度为20M/5M，转换成文件大小的Byte时，其实理论上最大传输速度为 每秒2.5MByte/每秒625KByte的下载/上传速度。