電腦是怎樣跑起來的

標籤：匯流排   二進位   儲存空間   影響   通過   不同   快取   緩衝   長度   

一、電腦的三個根本性基礎

1、電腦是執行輸入、運算、輸出的機器；

2、程式是指令和資料的集合；

3、電腦的處理方式有時與人的思維習慣不同；

 說明：對電腦來說什麼都是數字，為了貼近人類，電腦在不斷的變化。

二、電腦硬體的組成要素

1、CPU、記憶體、以及I/O

     CPU是電腦的大腦，其內部可對資料執行運算並控記憶體和I／O；

     記憶體用於儲存資料和指令；

     I/O負責把滑鼠、鍵盤、顯示器等周邊裝置和主機串連在一起。

     說明：CPU－中央處理器（central processing unit）

              HZ：驅動運轉的時鐘頻率，一秒發出一次時鐘訊號就是1hz， M代表100萬；

三、CPU的種類

1、精簡指令集：每個指令執行的時間很短，如ARM架構的CPU。

2、複雜指令集：指令數目多且複雜，每條指令的長度並不同，花費的時間較長，但是每條指令處理的工作較為豐富，常見的有intel等X86架構的CPU。

四、介面裝置

主板：負責將所有的裝置串連在一起，讓所有的裝置能夠進行協調與通訊；主板組件：主板晶片集，將所有裝置彙集在一起；

存放裝置：硬碟、磁碟片、光碟片、磁帶等

顯示裝置：顯卡，與顯示的精度、色彩與解析度有關係

網路裝置：網卡

五、電腦的運作流程

1、CPU = 大腦，判斷控制；

2、記憶體 = 大腦中的記錄區塊

3、硬碟 = 大腦中的記憶區塊

4、主板 = 神經系統，將重要的元件連線起來

5、各項介面裝置 = 人體與外界通訊的手、腳、皮膚、眼睛等，是人體與外界互動的關鍵部位

6、顯卡 = 腦袋中的影像

7、電源 = 心臟                                                                                                                                                                                 

概述：整台主機中最重要的是CPU與記憶體，CPU的資料來自於記憶體，如果要用到過去的經驗來判斷事情，就需要將硬碟中的內容放到記憶體中，再交給CPU進行判斷，之後再發送命令給各個介面裝置。

六、 電腦常用的計算單位

大小單位：電腦通過有沒有通電來記錄資訊，1位元組= 8 bit ，大小單位使用二進位表示。K= 1024B  M = 1024K  G= 1024M  T= 1024G  P = 1024T

速度單位：HZ 秒分之一，速度使用十進位表示；

七、個人電腦

intel的晶片集架構：

北橋：負責連線速度較快的CPU、記憶體、顯卡等組件；

南橋：負責連線速度較慢的周邊介面、硬碟、USB、網卡等；

AMD的晶片集架構：記憶體直接與CPU通訊，不通過北橋，目的是為了加速兩者之間的通訊，將記憶體控制組件整合在CPU中。

八、CPU

單核：僅有一個計算單元

多核：將多個計算核心嵌入到一個CPU鐘

外頻：CPU與外部組件進行資料轉送與計算時的速度；

倍頻：CPU內部用來加速工作效能的一個倍數；

頻率：外頻*倍頻

超頻：將CPU的倍頻或者外頻通過主板的設定功能更改成較高頻率的一種方式，倍頻一般無法修改，因此主要通過外頻來實現超頻。

32位與64位：CPU與記憶體通訊速度是依靠外頻，每次傳送的資料量大小是由匯流排的功能決定的，北橋的匯流排稱為系統匯流排，屬於記憶體傳輸的主要通道，南橋就是輸入輸出I/O匯流排，主要用於串連硬碟、USB、網卡等介面裝置，北橋所支援的頻率稱為前端匯流排速度，每次傳輸的位元就是匯流排寬度，每秒傳輸的最大資料量為匯流排速度*匯流排寬度，常見的匯流排寬度有32位和64位，CPU每次能夠處理的資料量稱為字組大小，依據CPU的設計有32位和64位，注意：字組大小可以和匯流排寬度不同。

 九、記憶體：CPU所使用的資料都來自於記憶體

分類：

DDR：雙倍資料轉送速度，在一次工作周期中進行兩次資料傳送，類似與CPU的倍頻；

SRAM：靜態隨機訪問記憶體；

DRAM：動態隨機訪問記憶體；

參數：資料寬度、外頻、頻率、頻寬、容量

註：記憶體型號與CPU和晶片集有關；容量越大，系統越快。

雙通道設計：將兩個記憶體彙整在一起，將記憶體的資料寬度提升一倍的作用；將相同型號的記憶體必須插在相同顏色的槽位中；

CPU二層快取：整合在CPU內部，將常用的程式或資料放在CPU二級快取中，將大大提升CPU的效能，L2記憶體的速度必須與CPU頻率相同，使用SRAM實現。

唯讀記憶體：ROM，斷電不丟失，BIOS程式就是寫死在此類記憶體晶片中；

 十、顯卡

顯卡的記憶體容量將影響螢幕解析度和色彩深度，因為色彩顏色會佔用記憶體；

顯卡的運算能力決定3D畫面質感，通過在顯卡上面嵌入一個3D加速晶片，即GPU。

參數：寬度、速度、頻寬；

十一、硬碟與存放裝置

存放裝置：硬碟、磁碟片、CD、DVD、隨身碟等；

硬碟組成：許多碟片、機械手臂、磁頭、主軸馬達

資料寫在磁性物質的碟片上，主軸馬達讓碟片轉動，讀寫主要通過機械手臂上的讀寫頭在碟片上面進行讀寫操作。

碟片的資料如何寫入

扇區：磁碟的最小儲存單位，每個扇區大小為512位元組，不會改變；

磁軌：扇區組成的一個圓稱為磁軌；

柱面：所有碟片上的同一個同一個磁軌組成柱面；是分割硬碟的最小單位；

硬碟儲存量= header數量*每個header負責的柱面數量*每柱面上所包含的扇區數量*扇區的容量；

註：商家顯示的硬碟容量為十進位，但是實際儲存大小是使用二進位計算。

十二、傳輸介面：硬碟與主機系統的串連需要傳輸介面實現。

分類：

IDE介面：使用的排線較寬，每個排線上面可以接兩個IDE裝置，可以實現兩個裝置的主從架構；

SATA介面：排線較細，每條連線上面只能接一個SATA裝置，速度較快。主流介面；

SCSI介面：硬碟控制器上面含有處理器，速度快且不消耗CPU資源；

緩衝儲存空間：將硬碟內的資料緩衝起來，加速系統的讀取效能。

轉速：硬碟主要通過主軸馬達轉動碟片來訪問，因此轉速的快慢影響效能；

運轉的時候抖動的話會造成資料或磁碟的損壞，因為機械手臂上的磁頭與磁碟的接觸之間的空間很細微。

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