计算机基础复习-第0章 计算机概论-0.1计算机:辅助人脑的好工具
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0.1 计算机
计算机其实是:接受用户输入指令与数据,经过中央处理器的数据与逻辑单元运算处理后,以产生或存储成有用的信息。
0.1.1计算机硬件的五大单元
计算机主要分为三分部:
输入单元:包括键盘、鼠标、手写板、触摸屏幕等。
中央处理器(CPU):含有算术逻辑、控制、记忆等单元。
输出单元:例如屏幕、打印机等。
CPU内又可分为两个主要的单元,分为是算数逻辑单元与控制单元。CPU读取的数据都是从内存读取来的。内存内的数据从输入单元传输进来,而CPU处理完毕的数据也必须要先写回内存中,最后数据才从内存传输到输出单元。
综上所述,计算机包括输入单元、输出单元、CPU内部的控制单元、算数逻辑单元与内存五大部分。
0.1.2 CPU的种类
CPU内部已经含有一些小指令,所有的软件都要经过CPU内部的微指令集来完成。这些指令集的设计主要又被分为两种设计理念,这就是目前世界上常见到的两种主要的CPU种类,分别是精简指令集(RISC)与复杂指令集(CISC)系统。
精简指令集(Reduced Instruction Set Computing,RISC)
这种CPU的设计中,微指令集较为精简,每个指令的执行时间很短,完成的操作也很简单。常见的RISC微指令集CPU主要有个Sun公司的SPARC系列、IBM公司的Power Architecture系列与ARM系列等。
在应用方面,SPARC架构的计算机常用与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。各品牌手机、PDA、导航系统等,几乎都是使用ARM架构的CPU。
复杂指令集(Complex Instruction Set Computer,CISC)
与RISC不同的,在CISC的微指令集中,每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作。每条指令发挥时间较长。常见的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等x86架构的CPU。
x86架构的CPU被大量使用与个人计算机,因此个人计算机常被称为x86架构的计算机。之所以叫做x86是因为最早的Intel发展出来的CPU代号为8086,因此这种架构的CPU就被称为x86架构了。
在后续AMD以此架构修改了新一代的CPU为64位,为了区别两者的不同,64位个人计算机CPU又被称为x86_64的架构。
不同的x86架构的CPU的区别除了CPU的整体结构(如第二层缓存、每次运作可执行的指令数等)之外,主要是在于微指令集的不同。
0.1.3 接口设备
对于计算机最重要的接口设备就是主板,主板负责把所有的设备连接在一起,让所有的设备能够进行协调与通信。而主板上面最重要的组件就是主板芯片组,这个芯片组可以将所有的设备汇集在一起。其他重要的设备还有:
存储设备:包括硬盘、光盘等。
显示设备:显卡对于3D游戏来说是非常重要的。
网络设备:没有网卡就上不了网。
0.1.4 运作流程
CPU = 大脑:通过大脑来进行判断与控制身体各部分的运动。
内存 = 大脑的当前用到的记忆数据(当前)
硬盘 = 大脑中能想起来的记忆区块(搁置)
主板 = 神经网络:将所有重要的组件连接起来。
各项接口设备 = 人体与外交互的手、脚、皮肤、眼睛瞪
显卡 = 脑袋中的影像
电源 = 心脏
0.1.5 计算机分类
超级计算机
超级酸唧唧是运行速度最快的计算机,但是它的维护、操作费用也最高。主要应用为:国防、气象、太空。
大型计算机
大型计算机通常也具有数个高速的CPU,功能上虽不及超级计算机,但也可用来处理大量数据与复杂的运算。例如大型企业的主机、全国性的证券交易所等每天需要处理数百万比数据的企业机构。
迷你计算机
迷你计算机仍保有大型计算机同时支持多用户的特性,但是主机可以放在一般作业场所,步向前两个大型计算机需要特殊的空调场所。通常用来作为科学研究、工程分析与工厂的流程管理等。
工作站
工作站的价格又比迷你计算机便宜很多,是针对特殊用途二设计的计算机。
微电脑
微电脑又可以成为个人计算机。
0.1.6 计算机上面常用的计算单位(大小、速度等)
大小单位
计算机依据有没有痛点来记录信息,所以理论上它只认识0与1而已。0/1的单位我们成为bit。但bit是在太小,并且在存储数据时每份简单的数据都会使用到8个bit的大小来记录,因此定义出Byte这个单位。关系为 1Byte = 8bit
不过同样的Byte还是太小了。下标为常见的单位与进位制对应表。
进位制 | K | M | G | T | P |
二进制 | 1024 | 1024K | 1024M | 1024G | 1024T |
十进制 | 1000 | 1000K | 1000M | 1000G | 1000T |
一般来说,文件大小使用的是二进制的方式,所以1GB的文件大小实际上为:1024x1024x1024B这么打。速度单位常用十进制,例如1GHZ就是1000x
1000x1000Hz的意思。
速度单位
CPU运算速度常使用Mhz或者是GHz之类的单位,Hz其实就是秒分之一。而在网络传输方面,由于网络使用的是bit为单位,因此网络尝试用的单位为Mbit/s。举例来说,大常常听到的8M?1MADSL传输速递,如果转成文件容量Byte时,其实理论最大传输值为:1MB/s/125KB/s的上传/下载速度。
例题
假如你今天购买了500GB的硬盘一个,但是格式化完毕后却只剩下460GB左右的空间,这是什么原因?
答:因为一般硬盘制造商会使用十进制的单位,所以500GB代表为500x1000x1000x1000B的意思。转成文件的大小单位时使用二进制(1024为底)所以就成为466GB左右的空间了。硬盘厂商并非要骗人,只是因为硬盘的最小物理量为512bytes,最小的组成单位为扇区(sector),通常硬盘容量采用“多少个山区”所以才会使用十进制来处理。
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