電腦系統-電腦硬體基本知識

電腦系統-電腦硬體基本知識

（一）馮·諾依曼體繫結構

數字電腦的數制採用二進位；電腦應該按照程式順序執行；電腦由控制器、運算器、儲存空間、輸入裝置和輸出裝置五大部分組成。

（1）控制器

控制器是整個電腦的指揮中心，它取出程式中的控制資訊，經分析後，便按要求發出操作控制訊號，使各部分協調一致地工作。

由算數邏輯單位（ALU）、累加器、狀態寄存器和通用寄存器組等組成。算數邏輯單位用於算術運算、邏輯運算及移位、求補等操作；累加器用於暫存被運算元和運算結果；通用寄存器組是一組寄存器，運算時用於暫存運算元和資料地址；狀態寄存器也稱標誌寄存器，它用於存放算數邏輯單位工作中產生的狀態資訊。

（2）運算器

運算器負責程式的運算與邏輯判斷，包括基本算數運算和邏輯運算。

由指令指標寄存器（IP）、指令寄存器（IR）、控制邏輯電路和時鐘控制電路等到組成。指令指標寄存器用於產生及存放下一條待取指令的地址。指令寄存器用於存放正在執行的指令。

（3）儲存空間

儲存空間系統包括主儲存空間（記憶體）、輔助儲存空間（外存）和高速緩衝儲存空間（cache）。三者按儲存速度、儲存容量和位價格組成儲存空間階層。

（4）輸入裝置

把程式和資料等資訊轉換成電腦所適用的編碼，並順序送往記憶體。常見的輸入裝置有鍵盤、滑鼠器、掃描器等。

（5）輸出裝置

把電腦處理的資料、計算結果等內部資訊按人們要求的形式輸出。常見的輸出裝置有顯示器、印表機、繪圖器等。

（二）中央處理器（CPU）

由控制器和運算器組成的整合電路晶片，處理指示並作運算。

（1）指令

包括作業碼和運算元，作業碼是電腦執行的操作，運算元參與操作的數本身或在記憶體中的位置。

（2）字長

參與運算處理傳輸的一個整體單元，叫做字。字的二進位位元稱為字長。

目前一般是32位或64位處理器。字長決定虛擬儲存空間容量，32位最多支援2的32次方=4G大小。

（3）主頻

CPU核心工作時鐘頻率，一個刻度執行一條運算指令，是標準電腦運算速度的主要參數。但是只有在提高主頻的同時，各分系統運算速度和資料轉送速度都提升才能提升電腦效能。

（三）儲存空間

（1）隨機讀寫儲存空間（RAM）

斷電後資料丟失，可讀可寫，速度介於cache和外存之間。

分為靜態隨機儲存空間（SRAM)和動態隨機儲存空間（DRAM)。SRAM速度快於DRAM，常用於CPU緩衝；DRAM常用於系統主存。

（2）唯讀記憶體（ROM）

斷電後資料不丟失，只能讀不能寫，如BIOS引導程式存放在ROM中。

（四）匯流排

（1）南北橋

南橋負責IO，如軟碟機、硬碟、鍵盤以及附加卡的資料交換。

北橋用於CPU和記憶體、顯卡、PCI交換資料，比南橋重要，串連系統匯流排。

（2）系統匯流排

包括資料匯流排、地址匯流排和控制匯流排三部分。