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仙人掌主题

1)计算机组成原理

/ 5 min read

什么是计算机?

  • 计算机俗称电脑,就相当于一种人造人, 电脑二字蕴含着人类的对计算机的终极期望,希望一通电就能够像人脑一样去工作

为何要有计算机?

  • 为了造出一种机器来取代人去工作,计算机就相当于人类的奴隶

计算机的核心组成

由五大部分组成:

  • 控制器:是计算机的指挥系统,负责控制所有其他硬件的运行 -------》大脑

  • 运算器:数学运算+逻辑运算-------------------------------------》大脑

  • 存储器:是计算机的记忆设备

    • 内存/主存 RAM:基于电信号来存储数据 -------------------------》大脑记忆功能

      • 基于电信号来储存数据
      • 电信号 : 只有高电频和低电频
      • 优点 : 存取速度快
      • 缺点 : 没有办法持久的存储,一旦断电,数据就全部丢失
    • 外存·械磁盘基于磁信号来存储数据---------------》相当于笔记本

      • 基于磁信号来存储数据
      • 磁信号 : 正负极
      • 优点 : 可以持久保存数据
      • 缺点 : 存取数据慢
  • 输入设备

    • 键盘、鼠标
  • 输出设备

    • 显示器、音响、打印机

站在计算机硬件的角度:一个程序在计算机中是怎么运行起来的?

在运行程序之前:

  • 程序最先一定是先存放于硬盘中的(程序的安装本质也就是把一堆代码文件放到硬盘的各个位置)

程序开始运行分两个阶段

  1. 加载阶段/启动阶段: 把程序的指令或数据从硬盘读入内存
  2. 执行阶段:cpu从内存中取出指令来运行

计算机组成详解

处理器详解

cpu内部的指令集

  • ARM

    • 指的是cpu的指令集是简单指令集
  • X86

    • 指的是cpu的指令集是复杂指令集
    • 64位 : 64位cpu代表,cpu一次性从内存中取出64多少位二进制数,也就是64位的cpu认为64位
    • 64位cpu可以运行64位,32位的程序
    • 32位的cpu只能运行32位的程序
  • 补充:一个二进制数又称之为一个bit,比特位

  • 2核4线程:真2核,假4核

存储器详解:

  • CMOS

    • 与内存一样断电数据就丢,但特点是耗电量非常低,由主板上的电池负责供电
  • 机械磁盘找到数据需要花费的时间:

    • 平均寻道时间: 机械手臂上的磁头找到存储数据的那一圈磁道所花费的时间 ---》5ms
    • 平均延迟时间: 磁盘转半圈的速度 ---》4ms
  • 虚拟内存

    • 在硬盘上分出一个空间作内存,称之为swap分区

    • swap分区做虚拟内存

      • 是一种保命措施,而不是提效措施

      • 什么时候用?

        • 一旦物理内存不够用了,就会把物理内存中一些数据交换到swap分区上,整个过程计算机的速度被降低,但是保证不崩溃

编程语言与编程

  • 编程:是将人类想法转化为计算机能理解并执行的步骤。
  • 编程语言:是人与计算机之间的沟通工具。
  • 程序:是由编程语言编写的一系列指令,计算机通过执行这些指令来完成任务。

程序分类

  • 应用程序:供用户使用,完成具体任务
  • 操作系统:协调硬件和软件资源,控制计算机硬件的工作。
  • 操作系统是一个协调管理控制计算机硬件资源与应用软件的一个控制程序
  • 只有操作系统才能控制计算机硬件
  • 应用程序但凡要操作硬件都要给操作系统发请求

计算机体系的三层结构

  • 应用程序
  • 操作系统(文件)
  • 计算机硬件