Linux基础学习-计算机概论

电脑硬件的组成

电脑的组成

  • 输入单元
  • 输出单元
  • CPU[控制单元,算数逻辑单元]
  • 内存

电脑的五大组成单元

从实线的数据传输方向可以知道,基本上数据都是通过内存再流出去的,至于数据会不会流进、流出内存则是由CPU发出的指令集控制。而CPU实际要处理的数据则完全来自于内存! 所有的单元都是由CPU内部的控制单元来负责协调的

CPU的架构

常见指令集

  • 精简指令集(RISC)最广泛使用的指令集,移动设备、嵌入式等等
  • 复杂指令集(CISC)PC使用的指令集

电脑中常见的计算单位

  • 容量单位:1字节(byte)8位(bit),硬盘的最小物理容量为512byte,最小的组成单位为扇区(sector)
  • 速度单位:HZ(次数/秒)

CPU的工作频率:外频与倍频

 早期的CPU架构主要通过北桥来连接系统最重要的CPU、内存与显卡。因为所有的设备都得通过北桥来连接,因此每个设备的工作频率应该要相同。于是就有所谓的前端总线(FSB)的产生,但因为CPU的命令周期比其他的设备都要快,又为了要满足FSB的频率,因此厂商就在CPU内部进行加速,于是就有了外频与倍频。
总的来说,在早期的CPU设计中,所谓的外频指的是CPU与外部组件进行数据传输时的速度,倍频则是CPU内部用来加速工作性能的一个倍数,两者相乘才是CPU的频率速度。
超频指的是:将CPU的倍频或是外频通过主板提供的设置功能改成较高频率的一种方式,但因为CPU的倍频通常在出厂时已经被锁定而无法 修改,因此通常被超频的为外频。

32位与64位的CPU与总线“位宽”

CPU的各项数据全都来自于内存,所以内存能提供给CPU的数据量越大的话系统的整体性能就会比较快。
内存也有自己的工作频率,这个频率的限制还是来源于CPU中的内存控制器来决定。假如一个CPU的内存控制芯片对内存的工作频率最高可达到1600MHZ,一个时间周期内的数据传输量为64位(位宽),那么这个系统中CPU可以从内存中取得的最快带宽就是1600MHZ*64bit=12.8GB/s

超线程

可以有多个应用程序同时竞争CPU的运算单元,而非通过操作系统的多任务切换,可以简单的理解为:超线程技术就是把一个CPU运算单元虚拟化成了多个。

多通道设计

多通道可以扩宽位宽,如果一根内存可以达到64位,那么两根内存可以达到128位。多根内存条的大小、型号最好一样。

DRAM与SRAM

SRAM是整合到CPU内部的二级缓存,二级缓存的频率和CPU一样,远高于DRAM。其作用是提升整体性能,使用静态随机存取技术。

只读存储器(ROM)

主板的BIOS

计算机内核

操作系统管理整个硬件资源,包括CPU、内存、输入输出设备及文件系统等。
层级关系(由外到内):应用程序|系统调用|内核|硬件

内核功能

  • 系统调用接口(System call interface):为了方便开发人员使用抽象出来的内核接口
  • 进程管理(Process control):通过CPU资源的有效分配完成多任务管理
  • 内存管理(Memory management):控制整个系统的内存,提供虚拟内存功能,当内存不足的时候可以提供交换分区。
  • 文件系统管理(Filesystem management):文件管理的管理包括输入输出(I/O)等工作,还有不同文件格式的支持等,如果你的内核不支持某个文件系统,那么你将无法使用该格式的文件。
  • 设备驱动(Device drivers):硬件的管理

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