计算机基础之一：计算机硬件

时间：2020-12-02 14:30:27

 

  • 计算机

    计算机（computer）俗称电脑，计算机是由硬件系统(hardware system)和软件系统(software system)两部分组成的。
    计算机其实是：接受用户输入指令与数据，经过*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。
因此，只要有输入设备(不管是键盘还是触摸式屏幕)及输出设备（屏幕或直接打印出来），让你可以输入数据使该机器产生信息，那就是一台计算机了。

  • 计算机硬件的五大单元

计算机主要分为三部分：
         1、输入单元：包括键盘、鼠标、扫描仪、手写板、触摸屏幕等。
         2、*处理器(CPU)：含有算术逻辑、控制、记忆等单元。
         3、输出单元：例如屏幕、打印机等。

如下图所示：计算机的五大单元

计算机基础之一：计算机硬件

 

  • CPU的种类

　　常见到的两种主要CPU种类，分别为精简指令集(RISC)与复杂指令集(CISC)系统。

      两种不同CPU种类的区别：

　　1、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都很短，完成的操作也很单纯，指令的执行性能较佳；
    但是若要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。

　　2、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的硬件操作，指令数目多而且复杂，每条指令的长度并不相同。
因为指令集执行较为复杂，所以每条指令花费的时间较长，但每个指令可以处理的工作较为丰富。
  • CPU　　
CPU每次能够处理的数据量称为字组大小（word size）,字组大小依据CPU的设计而有32为与64位之分。计算机是32或64位主要是依据这个CPU解析的自组大小而来的。
  • 内存
CPU所使用的数据都是来自于内存(Memory)，不论是软件程序还是数据，都必须要读入内存后CPU才能利用。
个人计算的内存主要组件为动态随机访问内存(Dynamic Random Access Memory.DRAM,)随机访问内存只有在通电时才能记录与使用，断电后数据就消失了。因此也称这种RAM为挥发性内存。
  • 硬件
硬盘是由盘片、机械手臂、磁头与主轴马达所组成的，其中盘片的组成为扇区、磁道与柱面。

 

  • CMOS与BIOS

    CMOS主要的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、各项设备的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为写入到主板某一块闪存或EEPEOM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。

  •  操作系统

　　操作系统内核(Kernel)

操作系统其实也是一组程序，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。
操作系统的功能就是让CPU可以开始判断逻辑与运算数值，让内存可以开始加载／读出数据与程序代码，让硬盘可以开始被访问，让网卡可以开始传输数据，让所有硬件开始运转等。

　　计算机系统的相关软／硬件的关系图如下：

计算机基础之一：计算机硬件

计算机系统主要由硬件构成，然后内核程序主要在于管理硬件，提供合理的计算机系统资源分配（包括CPU资源、内存使用资源等），因此只要硬件不同（如x86架构与RISC架构的CPU），内核就得要进行修改才行，而由于内核只会进行计算机系统的资源分配，所以在上面还需要由应用程序的提供，用户才能够操作系统的。
  • 应用程序
  应用程序是参考操作系统提供的开发接口所开发出的软件，如Office、浏览器等就是应用程序。

 

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