计算机基础知识总结

计算机基础知识：

一、硬件知识：

      1、硬件系统包括：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
            输入设备：键盘、鼠标、卡片阅读器、扫描仪、手写板、触摸屏幕等。
            输出设备：屏幕、打印机等。

      2、CPU：运算器和控制器合称为CPU。CPU是一个具有特定功能的芯片，里面含有微指令集。CPU实际上要处理的数据则完全来自于内存。多核指的是一个CPU封装当中嵌入了两个以上的运算内核。
           CPU的平台架构：x86(Intel的)、amd64、安腾64（Intel的）、alpha（HP的）、power（IBM的）、m68000（Motorola）、powerpc（IBM、Motorola和Apple共同研发的）、arm（多用于嵌入式的）、mips、Ultrasparc（SUN的）
           CPU的外频与倍频：外频指的是外部组件进行数据传输运算时的速度，倍频则是CPU内部用来加速工作性能的一个倍数，两者相乘才是CPU的频率。超频：将CPU的倍频或者是外频通过主板的设定功能更改成较高频率的一种方式，但CPU的倍频通常在出厂时已经被锁定而无法修改，因此较常被超频的为外频。
           CPU每次能够处理的数据量称为字组大小。所谓的32位/64位指的是CPU每次能够解析的数据量是32位或者64位。
           CPU的等级：由于X86架构的CPU在Intelr Pentium系列后就有不统一的引脚位与设计，为了将不同的CPU规范等级，所以就有了i386、i586、i686等名词。
     
      3、主板：负责将所有的设备连接起来，让所有的设备能够协调与通信。主板上面最重要的是主板芯片组，该芯片组可以将所有的设备汇集在一起。芯片组通常分为两个桥接器来控制各组件的通信
           （1）北桥负责连接速度较快的CPU、内存与显卡等组件。北桥的总线称为系统总线。北桥所支持的频率称为前端总线速率（FSB），而每次传送的位数则是总线宽度，总线频宽指的是（FSB*总线宽度）。
           （2）南桥负责连接速度较慢的周边接口，包括硬盘、USB、网卡等。南桥的总线称为输入输出总线。
         AMD芯片组与Intel芯片组的区别在于：AMD芯片组的内存是直接与CPU通信而不通过北桥。因为为了加速CPU与内存的通信，将内存控制组件集成到CPU当中。

      4、计算机上面常用的计算单位：
           大小单位：P=1024T,T=1024G,G=1024M,M=1024K,K=1024B,B=8b。
           速度单位: MHz,GHz。Hz即秒分之一，因此网上常使用的速度传输单位是：Mb/s=1/8MB/s。速度单位常使用十进制，例如：1GHz=1000*1000*1000Hz。

      5、内存：
          1】 个人计算机的内存主要组件为动态随机访问内存（DRAM，Dynamic Random Access Memory），只有在通电的时候才能记录与使用，断电后数据就消失了。
          2】 DRAM分为好几代，而使用上较广泛的有SDRAM和DDR SDRAM两种。DDR SDRAM是双倍数据传送速度，它可以在一次工作周期中进行两次数据送，所以传输速率比SDRAM好。
          3】 内存容量也会影响内存的性能，如果内存容量不够大将会导致某些大容量数据无法被完全加载，则必须释放掉暂时不用的内存中的数据，使得新数据能被加载。
          4】　CPU的第二层高速缓存集成在CPU的内部，因此其速度必须要与CPU频率相同，使用DRAM是无法达到该频率速度的，此时就需要静态随机访问内存（SRAM）了。SRAM在设计上使用的晶体管数量较多，价格较高，且不易做成大容量，但其速度极快。
　　      5】 ROM，只读存储器，在没有通电的时候也能将数据记录下来。CMOS数据读取与更新是通过ROM中的BIOS进行的。

      6、显卡：又称为VGA（Video Graphics Array），它对于图形影像的显示扮演相当关键的角色。一般对于图形影像的显示重点在于分辨率和色彩浓度上，因为每个图像显示的颜色会占用内存，因此显卡上面会有一个内存的容量，这个显卡内存容量将会影响到最终屏幕分辨率与色彩浓度。GPU，嵌入3D加速芯片的显卡。
               显卡的规格有PCI/AGP/PCle,目前的主流为PCle接口。

      7、硬盘：硬盘是由许多的盘片、机械手臂、磁头与主轴马达组成。实际运行时，主轴马达让盘片转动，然后机械手臂可伸展让读取头在盘片上面进行读写操作。磁盘片的最小存储单位是扇区，每个扇区的大小事512Bytes,有扇区组成的圆就称为磁道。如果是在多硬盘上面，在所有盘片上面的同一个磁道可以组成一个柱面，柱面是硬盘的最小单位。
           硬盘存储容量的计算：读取头*每个读取头负责的柱面数*每个柱面所含的扇区数*每个扇区的容量

      8、IDE接口：IDE接口插槽所使用的排线较宽，每条排线上面可以接两个IDE设备，由于可以接两个设备，为了判别两个设备的主从架构，因此这种磁盘驱动器上面需要调整跳针成为主从才行。这种接口的最高传输速度为Ultra 133 规格，即每秒钟理论传输速度可达133MB。
         SATA接口：SATA插槽要比IDE插槽小很多，每条SATA连接线仅能接一个SATA设备。SATA设备不仅速度快，而且，由于其排线较细小，所以有利于主机壳内部的散热与安装。主板上面的SATA插槽数量不固定，每个插槽都有编号，在连接SATA硬盘与主板的时候，需要留意一下。
         SCSI接口：该种接口的硬盘在控制器上含有一块处理器，运转速度快，而且不会耗费CPU资源。

      9、选购硬盘时的注意事项：
          1】主机可接受的插槽接口
          2】硬盘的容量
          3】缓冲存储器的容量
          4】主轴马达的转速

      10、PCI适配卡：如果用户有额外需要的功能卡，就能够安插在这种PCI接口插槽上。由于主板上面已经集成了很多常用的功能芯片，所以现在的主板上面所安插的PCI适配卡就少很多。

      11、芯片组：
            1】集成型芯片组，集成型芯片组的性能比较差，外接接口比较少，代价低。
            2】独立型芯片组，性能较高，独立接口多，可以随时更换接口设备，代价高。

      12、设备I/O地址与IRQ中断信道：
            I/O地址相当于每个设备的门牌号，不同的设备使用不同的I/O地址。IRQ中断信道就相当于各个门牌连接到CPU的专门路径，各个设备可以通过IRQ信道使CPU了解该设备的工作情况，以方便CPU进行工作分配的任务。      

      13、CMOS与BIOS：
            CMOS的主要功能为记录主板上面的重要参数，包括系统时间、CPU电压与频率、各设备的I/O地址与IRQ等，由于这些数据的记录要花费电力，因此主板上面才有电池。
            BIOS为写入到主板上某一块闪存或EEPROM的程序，它可以在开机的时候执行，以加载CMOS当中的参数，并尝试调用存储设备中的开机程序，进一步进入操作系统当中。BIOS程序也可以修改CMOS中的数据，每种主板调用BIOS设定程序的按键都不同，一般桌面型计算机使用的是del键进入BIOS设置界面。

      14、连接接口设备：
            ps/2接口：这是常见的键盘与鼠标的接口，已部分被USB接口代替。
            USB接口：即插即拔接口，不同规格的USB接口传输速率不同，购买接口设备时要注意。

      15、电源：
            电源相当于是CPU的心脏，心脏差的话，活动力就不足了。所以，稳定度差的电源供应器甚至是造成计算机不稳定的元凶，因此不要使用质量太差的电源。
            电源本身也会吃掉一部分的电力，通过能源转换率可以得知该电源的性能。能源转换率指的是：主板用电量/电源本身吃掉的电量，该值越高，书名电源性能越好。
            目前，主板与电源供应器的接口主要有：20pin和24pin两种规格。

      16、系统不稳定的可能原因：
            1】系统超频
            2】电源不稳
            3】内存无法负荷
            4】系统过热

      17、RISC和CISC:
           RISC:精简指令集，这种CPU的设计中，微指令较为精简，每个指令的执行时间都很短，完成的操作也很单纯，指令的执行性能较佳，但是要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。常见的RISC微指令集CPU主要有SUN公司的SPARC系列、IBM公司的Power Architecture（包括Power PC）系列与ARM系列等。在应用方面，SPARC架构的计算机常用于学术领域的大型工件站中；各品牌手机、PDA、导航系统、网络设备等，几乎都是使用ARM架构的CPU指令。
           CISC：复杂指令集，每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数量多且复杂，每条指令的长度并不相同。常见的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等x86架构的CPU。

      18、汇编语言：汇编即微码编程，利用CPU针脚的功能提供一个简易的、可以被机器码利用的语言，所以汇编语言与芯片密切相关。汇编语言是机器语言便于记忆和理解的符号形式（又称为助忆码）。

      19、网络操作系统：网络操作系统运行在称为服务器的计算机上，并由联网的计算机用户共享，这类用户称为客户。
          网络操作系统与通常的操作系统的区别：网络操作系统是网络上各计算机能方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供所需的各种服务的软件和有关规程的集合。网络操作系统与通常的操作系统有所不同，它除了应具有通常操作系统应具有的处理器管理、存储器管理、设备管理和文件管理外，还应具有两大功能：(1)提供高效、可靠的网络通信能力；(2)提供多种网络服务功能，如：远程作业录入并进行处理的服务功能；文件转输服务功能；电子邮件服务功能；远程打印服务功能等。

      20、IDC：（Internet Data Center)，即互联网数据中心，是指在互联网上提供的各项增值服务。它包括：申请域名、租用虚拟主机空间、主机托管等业务的服务。

      21、VMware安装后会出现两块虚拟网卡，VMnet1和VMnet8。VMnet1默认负责host-only连接方式建立的虚拟机与物理机的连接，VMnet8默认负责NAT方式建立的虚拟机与物理机的连接。

      22、虚拟机的三种网络连接方式：
          1】bridged，内部虚拟出来一个交换机，可以实现虚拟机内部通信。该种方式虚拟机和物理机的连接是在OSI模型的二层实现的，虚拟机通过物理网卡与本物理机和外部的网络建立连接，虚拟机的IP地址可以通过外部的DHCP服务器获得，也可以通过手工配置获得。
          2】host-only，内部虚拟出来的交换机可以提供DHCP服务来获得虚拟机的IP地址，也可以通过手工配置的方式获得。该种方式通过VMnet1网卡与物理机建立连接，该方式建立的虚拟机只能跟物理机建立通信，跟外面网络无法通信。
          3】NAT，内部虚拟一个路由器，在实现非本网络的数据访问时，将数据包发给物理网卡，并且将IP地址转换为物理机的IP地址出去，所以只能实现内访问外，无法实现外访问内。
          4】Custom，内部虚拟一个交换机，可以通过非VMnet1、非本地主机和非VMnet8网卡与虚拟机内部建立通信，不能跟物理机通信，更不能跟其他外部主机进行通信。
     
      23、编译器：编译，即将源代码编译成可执行的二进制文件。编译的过程依赖于硬件平台，所以说源程序在一种特定的架构上编译好，放到另外一种不同架构上是无法运行的，但交叉编译解决了该问题。
     
      24、Cross Compile:交叉编译，宿主机平台和目标主机平台不是同一个架构，但编译过程中的优化是依赖于目标主机的架构，最终可以在目标主机上运行。

二、软件知识：
      1、软件分为两大类：系统软件和应用程序软件。

三、操作系统：让应用程序和硬件打交道的途径。

      1、操作系统内核（Kernel）：一组程序，这组程序的重点在于管理计算机的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。内核程序所放置到内存当中的区块是受保护的，并且开机后就一直常驻在内存当中。
             内核的功能：
                      1】程序管理：内核控制CPU做有效的资源分配工作。
                      2】内存管理：控制整个系统的内存管理，通常内核心会提供虚拟内存的功能，当内存不足的时候，可以提供内存交换功能。
                      3】文件系统管理：识别文件系统，支持不同格式的文件，管理文件的输入和输出。
                      4】设备驱动：内核加载驱动模块，驱动硬件工作。
                      5】系统调用接口，内核通过系统调用接口与应用程序进行通信。

四、计算机架构：

      底层硬件————>内核————>API库————>应用程序

      库文件，是二进制功能模块，它没有程序的可执行入口，必须被调用使用。它组合了多种System Call，从而实现完成复杂的功能。

      System Call，把底层机器的各种功能抽象成各种调用接口，提供应用程序与内核的通信。