《鸟哥的Linux私房菜》


0计算机概览

0.1概览

0.1.1计算机概览


计算机是什么

接受命令或数据,经由CPU算术与逻辑运算,输出或储存成有用的信息。


哪些电子设备属于计算机

PC、笔记本电脑、平板、智能手机、电子计算器、单片机、可穿戴设备。

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0.1.2 五大设备


计算机是由什么组成的

运算设备、控制设备、存储设备、输入设备、输出设备


五大设备的关系


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黑线:计算机工作流程线

蓝线:CPU控制单元控制线


CPU

CPU是计算机中最重要的组件,它包括控制设备和运算设备。

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控制设备:协调计算机内各组件工作。

运算设备:算术运算与逻辑判断。


存储设备

存储设备分为内存和外存

内存是直接和CPU交互的,CPU从内存中提取数据,经处理后输出结果到内存中。内存是随机存储器,随着计算机断电,内存中的数据会全部消失。所以在人们编辑文档的时候才会经常性的按保存按钮。

内存的存取速度很快存取速度很快,所有它可以直接和CPU连接传输数据,但它的造价高,而且随机存储,所以人们用发明了其他的存储设备弥补内存的缺点。

硬盘是一种大容量的存储设备,它不是随机存储的,断电后会继续保存数据,而且他的成本相比内存非常低廉,所以硬盘常用来作为计算机的数据存储盘。

U盘是一种便于移动的存储设备,人们经常使用它传输数据或随身携带数据。

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输入设备

键盘、鼠标、触摸屏、手写板

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输出设备

显示器、打印机、音响、耳机、HDMI电视、投影仪

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0.1.3计算机分类


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超级计算机一般用于科学计算。

单片机用于功能单一的智能硬件。

这里的微型机指的就是我们常用的电脑了,pc和笔记本都是x86架构的微型机。


0.1.4计算机的度量衡

存储

我们知道当我们比较长度,面积,体积时都各有各的单位,那么我们比较计算机的性能时使用什么单位呢?

信息存储量的单位是bit(位)、byte(字节)、K、M( 兆)、G、T

(电力学上,1兆瓦=100万瓦,信息字节学上,1兆字节 =1MB=1 048 576字节。)

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1bit 用计算机中一个器件的有无电表示,有电代表1,没电代表0.

1byte = 8 bit

1K= 2^10   /   1024   byte

1M = 2^10   /   1024 K



速度

CPU 的时钟频率

主频:CPU速度

外频:CPU与内存传输数据速度,前段总线(FSB front side bus)

倍频:主频/外频

(正斜杠与反斜杠的区别:在Windows系统中,正斜杠/表示除法,用来进行整除运算;反斜杠\用来表示目录。在Unix系统中,/表示目录;\表示跳脱字符将特殊字符变成一般字符(如enter,$,空格等)。)

CPU的时钟频率并不是衡量CPU速度的唯一标准,二级缓存也能影响CPU速度。


Hz      周期/秒

KHz   =1000Hz  一千

MHz  =1000,000Hz  一百万

GHz   =1000,000,000Hz  十亿


Hz是一个频率单位,读"赫兹",指每秒的周期次数,即周期/秒。这个单位是为了纪念发现电磁波的德国物理学家赫兹 (HHertz)。


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0.2组件


0.2.1 CPU


CPU的主要区别在于微指令集

微指令集有精简指令集(RISC)和复杂指令集(CISC)两种。

使用精简指令集的计算机有两种,大型机与ARM架构的电子产品。大型机主要是指用于科学计算的超级计算机。arm架构的优点是省电,低耗。主要用于移动通讯设备,手机、平板。我们在购买windows平板时会在购物网站上发现x86架构或arm架构的参数。其中的arm架构就是指该电子产品使用精简指令集中arm架构的CPU。

复杂指令集是指X86架构的指令集,之所以叫x86架构是因为所有的x86架构CPU都可以兼容第一个x86架构的CPU intel 8086。(所谓兼容是指所有x86 CPU都可以执行intel8086的指令,这就是向下兼容,这样可以使新设备使用老软件),第一台微型计算机(个人计算机pc)使用的就是intel8086的简化产品intel 8088 CPU。

X86架构在后期发展出x86_64架构,x86_64CPU可以安装64位的操作系统和运行64位程序,而x86架构只能安装32位操作系统和运行32位程。X86_64从名字即可看出它能兼容x86 CPU,它拥有x86 CPU的全部功能,它与x86的本质区别在与它的指令集比x86架构CPU多出了支持64位的指令集。(这里的位是指CPU一次可以处理的数据位数。32位一次可以处理32位,64位一次可以处理64位。)

CPU的微指令集不断升级,各种各样的微指令集包括多媒体、虚拟化、省电、64位32位相容。


CPU的历史

因特尔微处理器列表

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%8B%B1%E7%89%B9%E5%B0%94%E5%BE%AE%E5%A4%84%E7%90%86%E5%99%A8%E5%88%97%E8%A1%A8


如何查看CPU是第几代

目前酷睿i3处理器已经到五代了,可以从后面型号上来进行区分:

一代I3处理器,型号就三位数字,例如:I3 380,I3 490M等。

二代I3处理器,型号为I3 2XXX这类,例如:I3 2130,I3 2330m等。

三代I3处理器,型号为I3 3XXX这类,例如:I3 3330,I3 3340m等。

四代I3处理器,型号为I3 4XXX这类,例如:I3 4150,I3 4010U等。

五代I3处理器,型号为I3 5XXX这类,例如:I3 5130等。

I3 M350 只有3位数字,是第一代CPU。于2010年年初发布,Core i3可看作是Core i5的进一步精简版


0.2.2内存

内存(DRAM, dynamic random access memory)由SDRAM(synchronous dynamic random access memory) 进步到DDRRAM。(double date rate random access memory) DDRRAM又有1,2,3代的技术更新进步。


当我们使用CPU-z读取计算机硬件信息时会发现通道数这条参数,

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多通道是说主板上指定的内存插槽中安装了多个同型号、同容量、同出场日期的内存条时,主板与内存传输数据时开启了多通道技术,几个内存条可同时存取,大大提升了内存数据的传输速度。


除了内存条之外,计算机中还有其他的内存设备,如CPU二级缓存,主板的ROM(read only memory)存储器,ROM中存储BOIS(base output input system)信息,用于计算机在开机时OS(operate system)读取硬件差数,硬件参数是固定的所以存储在只读存储器中,但随着技术进步,BOIS信息变得可更改,BOIS存储在flash里了,以便擦除重新写入。


0.2.3显卡

显卡也是衡量计算机性能的一个重要指标,尤其是图形、图像领域和3D游戏需要高性能的显卡,显卡与主板的接口是PCI e(PCI express).


0.2.4外存

硬盘

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硬盘的接口是   SATA(Serial Advanced Technology Attachment)。

硬盘的升级换代产品是  SSD (solid state disk)


0.2.5扩充卡

为了便于计算机的升级和扩充,主板拥有很多的扩充卡槽。比如拥有双网卡的计算机。


0.2.6主板

主板是计算机的血脉和神经,它沟通和承载着计算机的组件。

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主板的芯片组分为南桥和北桥,北桥连接速度快的设备,CPU、内存、显卡。上图之所以没有北桥是因为CPU中内置了北桥芯片,这样CPU可以直接和内存、显卡连接,省去了主板的北桥芯片在中间可以提示传输速度。

南桥芯片连接速度较慢的设备,显卡、USB、网卡、BIOS、硬盘、声卡。


0.2.7电源

电压的稳定决定计算机系统的稳定。


0.2.8选购须知

水桶的容量由最短的一块决定,计算机的性能也由计算机各组件中速度最慢的设备决定,所以不要片面的追求单个设备的高参数。


0.3编码

在现实世界中我们使用语言和文字和表达和交流信息,在计算机中使用2进制表示信息。


0.3.1数字

计算机中所有的数字在计算机内部都是由0和1表示的,所有的10进制数字都被转换成2进制存储在计算机中。


0.3.2文字

计算机中所有的文字也被存储成2进制,计算机使用字符表对应文字和二进制数字的关系。

常用的字符编码系统有ASCII(American Standard Code for Information Interchange,美国标准信息交换代码)

用于表示英语和西欧语言

Unicode(统一码、万国码、单一码)可表示世界上所有国家的语言,拼音语言和字符语言。

UTF-8(8-bit Unicode Transformation Format)是一种针对Unicode的可变长度字符编码,又称万国码


0.4软件


0.4.1语言

计算机中数据由字符编码系统表示,指令则由计算机语言表示。

机器语言:0、1代码。

汇编语言:计算机微处理器的指令集。

高级语言:接近人类思维的语言,由编译器转换为机器语言。


0.4.2操作系统

计算机是复杂的,用户直接操作机器是十分低效的,所以计算机科学家们为我们设计了可以操作计算机的壳操作系统,操作系统分为内核和用户层两部分,内核用来管理电脑硬件,用户层用来提供用户操作界面和程序员编程API(Application Programming Interface,应用程序编程接口),方便程序员进行编程。

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