文计笔记2： 计算机硬件知识
1 芯片
集成電路技術(shù)高速發(fā)展，把數(shù)以億計(jì)的晶體管、電容、電阻、導(dǎo)線等電子元件組成的線路集成在一小片晶體硅上，稱為集成電路芯片。
2 主板
主板是一塊電路板，是主機(jī)箱內(nèi)的核心。
微機(jī)中最核心的部件如處理器、存儲(chǔ)器、接口卡等都安插在主板上。
現(xiàn)在的主板上一般都集成有顯卡、聲卡、網(wǎng)卡等。
微機(jī)系統(tǒng)中的各種設(shè)備和部件最終都要連接到主板上。
3 中央處理器CPU
微型計(jì)算機(jī)的控制器和運(yùn)算器通常集成在一塊芯片上，稱為中央處理器CPU，是計(jì)算機(jī)的心臟。
CPU的主要性能指標(biāo)是主頻。
3.1 多核CPU
核心(Die)又稱為內(nèi)核，是CPU最重要的組成部分。
CPU所有的計(jì)算、存儲(chǔ)、控制功能都由核心執(zhí)行。
多核處理器是指在一個(gè)處理器上集成兩個(gè)以上的運(yùn)算核心，多核技術(shù)能夠使服務(wù)器并行處理任務(wù)，從而提高計(jì)算能力。
4 存儲(chǔ)器
存儲(chǔ)器是用來保存數(shù)據(jù)和程序的裝置。
廣義的存儲(chǔ)器包含內(nèi)存和硬盤，邏輯結(jié)構(gòu)上的存儲(chǔ)器僅指內(nèi)存。
4.1 只讀存儲(chǔ)器 ROM
只讀存儲(chǔ)器（ROM，Read-Only Memory），是一種只能讀出不能寫入的存儲(chǔ)器，其中的程序和數(shù)據(jù)在廠家制造時(shí)就已經(jīng)寫入。
主要功能是為計(jì)算機(jī)提供最底層的、最直接的硬件設(shè)置和控制，例如系統(tǒng)時(shí)間、CPU 有關(guān)設(shè)置、啟動(dòng)方式等。
計(jì)算機(jī)掉電后其中的信息不會(huì)消失。當(dāng)打開計(jì)算機(jī)時(shí)，CPU執(zhí)行ROM中的指令，搜索并加載磁盤上的操作系統(tǒng)，然后計(jì)算機(jī)開始運(yùn)行。
4.2 隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM
隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM，Random Access Memory），就是一般所指的內(nèi)存，它是可讀寫的易失性存儲(chǔ)器，即在帶電的情況下，可以隨時(shí)進(jìn)行讀出和寫入，掉電后其中存儲(chǔ)的程序和數(shù)據(jù)將會(huì)消失。
4.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)（內(nèi)外存結(jié)構(gòu)）
4.4 高速緩沖存儲(chǔ)器cache
內(nèi)存速度的提高遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上電路速度的提高，CPU執(zhí)行指令的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于內(nèi)存的讀寫速度。
由于CPU每執(zhí)行一條指令都要訪問內(nèi)存一次乃至幾次，所以內(nèi)存制約了CPU執(zhí)行指令的速率。
解決方法： 引入高速緩存技術(shù)。
高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）介于內(nèi)存和CPU之間，存取速度比內(nèi)存快，但容量不大，主要是用來存放當(dāng)前內(nèi)存中使用最多的程序塊和數(shù)據(jù)塊，并以接近CPU的速度向CPU提供指令和數(shù)據(jù)，從而加快了CPU的執(zhí)行速度。
高速緩存大都和CPU封裝在一塊芯片上。
4.5 高速緩沖存儲(chǔ)器分級(jí)
按照數(shù)據(jù)讀取順序和與CPU結(jié)合的緊密程度，CPU緩存可以分為一級(jí)緩存，二級(jí)緩存，三級(jí)緩存，每一級(jí)緩存中所儲(chǔ)存的全部數(shù)據(jù)都是下一級(jí)緩存的一部分。
當(dāng)CPU要讀取一個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)，首先從一級(jí)緩存中查找，如果沒有找到再從二級(jí)緩存中查找，如果還是沒有就從三級(jí)緩存或內(nèi)存中查找。
4.6?帶cache的存儲(chǔ)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
5 寄存器
寄存器(Register) 是中央處理器CPU內(nèi)部用來存放數(shù)據(jù)的小型存儲(chǔ)區(qū)域，用來臨時(shí)存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)及其運(yùn)算結(jié)果。是內(nèi)存階層中的最頂端。
從工作速度的角度看，“寄存器”是高速存儲(chǔ)單元，其工作速度與信息處理的運(yùn)算部件合拍，一次存取數(shù)據(jù)所花費(fèi)的時(shí)間大約是從零點(diǎn)一納秒到十納秒的量級(jí)。
從信息傳輸?shù)耐飞峡?#xff0c;寄存器與處理部件距離最 近，處理部件執(zhí)行指令時(shí)一般都直接對(duì)寄存器進(jìn)行操作。
這樣的寄存器制作成本很高，一個(gè)CPU芯片中通常只配備幾十個(gè)寄存器（也有的芯片含寄存器數(shù)量更多一些）。
6 虛擬內(nèi)存
虛擬內(nèi)存(Virtual Memory)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存管理的一種技術(shù)。Windows中運(yùn)用虛擬內(nèi)存技術(shù)，勻出一部分硬盤空間來充當(dāng)內(nèi)存使用，當(dāng)執(zhí)行的程序很大或很多導(dǎo)致內(nèi)存耗盡時(shí)，計(jì)算機(jī)就會(huì)自動(dòng)調(diào)用硬盤來充當(dāng)內(nèi)存，以緩解內(nèi)存的緊張。
當(dāng)RAM運(yùn)行速率緩慢時(shí)，它便將數(shù)據(jù)從RAM移動(dòng)到稱為“分頁文件”的空間中。將數(shù)據(jù)移入與移出分頁文件可釋放RAM，以便完成工作。
由系統(tǒng)優(yōu)化軟件設(shè)置為物理內(nèi)存的1.5-3倍。一般Windows 默認(rèn)情況下是利用C盤的剩余空間來做虛擬內(nèi)存的。
7 外存儲(chǔ)器
外存儲(chǔ)器屬于外部設(shè)備，既是輸入設(shè)備，也是輸出設(shè)備。
外存儲(chǔ)器的類型不同，存取速度、存儲(chǔ)介質(zhì)、存儲(chǔ)容量以及工作原理也不盡相同。
其存儲(chǔ)方式的一個(gè)重要特點(diǎn)就是非易失性，不需要外部提供能量就可以保持存儲(chǔ)媒介上的信息不丟失。
這類存儲(chǔ)設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問速度比主存儲(chǔ)器慢得多。
7.1 軟盤
現(xiàn)今已較少使用
7.2 硬盤
介質(zhì)：磁性存儲(chǔ)介質(zhì)。
7.2.1 硬盤外觀
7.2.2 硬盤讀寫
7.3 移動(dòng)硬盤?
移動(dòng)硬盤是一種可移動(dòng)的存儲(chǔ)設(shè)備，工作原理同硬盤存儲(chǔ)器，采用USB接口。
固定硬盤可以很方便地轉(zhuǎn)換成移動(dòng)硬盤來使用。
7.4?U 盤（閃存盤）
介質(zhì)：半導(dǎo)體芯片，采用USB接口。
U盤沒有機(jī)械讀寫裝置，避免了移動(dòng)硬盤容易碰傷、跌落等原因造成的損壞。
7.5 光盤
介質(zhì)：利用光信號(hào)來記錄數(shù)據(jù)。
讀寫速度：光盤的讀寫速度一般較硬盤慢。
光盤存儲(chǔ)系統(tǒng)由兩個(gè)部分組成： 光盤盤片+光盤驅(qū)動(dòng)器
7.5.1 光盤盤片
根據(jù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的不同，可分為CD和DVD兩種。
單張CD存儲(chǔ)容量為650MB，單張DVD容量可達(dá) 4.7 GB。
新一代高清存儲(chǔ)技術(shù)： 藍(lán)光DVD ?單面單層25G
根據(jù)讀寫形式的不同，光盤可分為： ? ? ?
1）只讀光盤 DVD| CD-ROM ? ? ?
2） 一次可寫型光盤 ?DVD|CD-R ? ? ?
3）多次可擦寫光盤 ? DVD|CD-RW
7.5.2? 光盤驅(qū)動(dòng)器
光盤驅(qū)動(dòng)器只能讀取數(shù)據(jù)，而不能寫入數(shù)據(jù)。
向光盤寫入數(shù)據(jù)需要使用光盤刻錄機(jī)。
7.6 磁帶
存儲(chǔ)信息：磁帶從固定的磁頭下面滑過，電信號(hào)流經(jīng)磁頭時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)使得磁帶的某些部分被磁化，將信息記錄在磁帶上
8 總線結(jié)構(gòu)
8.1 I/O接口卡
輸入輸出設(shè)備和總線通過I/O接口卡連接起來。
這是由于各種設(shè)備的物理結(jié)構(gòu)、工作速度、信號(hào)形式和數(shù)據(jù)格式等各不相同，必須通過I/O接口卡來完成信號(hào)的轉(zhuǎn)換和處理，才能實(shí)現(xiàn)與CPU之間的信息交換。
I/O接口卡通常是一塊電路板。
隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，有些接卡口就直接集成在主板上，例如聲卡、顯卡、軟硬盤接卡口等。
8.2 常見的I/O接口卡
顯示接口卡，簡(jiǎn)稱顯卡，連接顯示器。
軟、硬盤接口卡，連接磁盤驅(qū)動(dòng)器或光盤驅(qū)動(dòng)器。
2S/P卡，提供兩個(gè)串行口和一個(gè)并行口，并行口可以用來連接打印機(jī)，串行口可以用來連接串行設(shè)備（如鼠標(biāo)、鍵盤）。
USB接口卡，連接各種USB設(shè)備。
音頻接口卡，又稱聲卡，連接音箱和麥克風(fēng)等。
網(wǎng)卡，將計(jì)算機(jī)接入局域網(wǎng)。
調(diào)制解調(diào)器接口卡，即MODEM卡，將計(jì)算機(jī)通過電話線接入網(wǎng)絡(luò)。
8.3 I/O擴(kuò)展槽
主板上一般會(huì)提供幾個(gè)插槽專門用來插入各種接口卡，通常稱為I/O擴(kuò)展槽。
各種接口卡就安插在這些擴(kuò)展槽里。
8.4 機(jī)箱后面版
接口卡在插入擴(kuò)展槽中后，其連接設(shè)備的一端會(huì)出現(xiàn)在主機(jī)箱的后面板，并提供形形色色的連接不同設(shè)備的插座，稱為擴(kuò)展端口（Expansion Port）,。
各種不同的設(shè)備就是通過各種電纜連接在這些端口上。
9 顯示器-像素
顯示器上最基本的顯示單元是像素(pixel)。
分辨率是指顯示器所能顯示的像素個(gè)數(shù)。像素越密，分辨率越高，圖像越清晰。
總結(jié)
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