因為操作系統(tǒng)跟硬件有相當(dāng)程度的關(guān)聯(lián)，所以不了解計算機概論對于學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)有一定的難度，博主只陸陸續(xù)續(xù)花了一個月的時間學(xué)習(xí)了解，并寫博客。希望總結(jié)的一些東西對一些計算機原理不是很了解的朋友有一些幫助。參考書籍《鳥哥的linux私房菜》。
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?1、計算機發(fā)展
? ?1.1、
? ??計算機其實就是：接受用戶的指令于數(shù)據(jù)，經(jīng)過中央處理器的數(shù)據(jù)與邏輯單元運輸處理，最后產(chǎn)生有效的信息。所以最開始的計算機設(shè)計是這樣的。? ? ? ? ??? ? ? ? ? ? ? ??? ? ??

? ??人們通過輸入設(shè)備把信息輸入計算機，計算機通過中央處理器把信息處理后，再通過輸出設(shè)備把處理后的結(jié)果告訴大家。
? ? 世界上的第一代計算機“ENIAC” 于1946年在美國的賓夕法尼亞大學(xué)大學(xué)誕生。當(dāng)時的計算機設(shè)計十分落，根本沒有鼠標(biāo)（道格·恩格爾巴特博士 ）和鍵盤這些方便的工具。那時的計算機還是個大家伙，占地170平方米，有兩層樓那么高。每秒能進(jìn)行5000次運算。人們只能通過扳動計算機龐大的面板上無數(shù)的開關(guān)來向計算機輸入信息，而計算機把這些信息處理之后，輸出設(shè)備也相當(dāng)簡陋，就是計算機面板上無數(shù)的信號燈。所以那時的計算機根本無法處理像現(xiàn)在這樣各種各樣的信息，它實際上只能進(jìn)行數(shù)字運算。
? ?1.2、
? ??隨著數(shù)據(jù)量的增加。人們發(fā)現(xiàn)原來的計算機對于計算大量數(shù)據(jù)已經(jīng)很吃力了。于是對原來的計算機模型進(jìn)行了改進(jìn)，在中央處理器旁邊加了一個內(nèi)部儲存器。
?
? ? ??
? ? ? ? ?計算機流程變?yōu)檩斎雴卧臄?shù)據(jù)放到內(nèi)存里，cpu從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，而cpu處理完畢的數(shù)據(jù)也必須寫回內(nèi)存中，最后數(shù)據(jù)才從內(nèi)存?zhèn)鞯捷敵鰡卧?。兩個模型相比就相當(dāng)于老師布置了一道數(shù)學(xué)題，以前你只能心算，現(xiàn)在給你提供了一個草稿紙。
? 1.3、
? ??? 隨著時代的發(fā)展人們感到輸入，輸出設(shè)備的落后，于是出現(xiàn)了紙帶機。紙帶機的工作原理是這樣的：紙帶的每一行都標(biāo)明了26個字母、10個數(shù)字和一些運算符號，如果這行的字母A上面打了一個孔，說明這里要輸入的是字母A，同理，下一行可能是字母H，再下一行可能是數(shù)字1。?
　這樣一個長長的紙帶就可以代替很多信息，人們把這個紙帶放進(jìn)紙帶機，紙帶機還要把紙帶上的信息翻譯給計算機，因為計算機是看不懂這個紙帶的。?
　雖然還是比較麻煩，但這個進(jìn)步確實在很大程度上促進(jìn)了計算機的發(fā)展。?
　在發(fā)明紙帶的同時，人們也對輸出系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，用打印機代替了計算機面板上無數(shù)的信號燈。打印機的作用正好和紙帶機相反，它負(fù)責(zé)把計算機輸出的信息翻譯成人能看懂的語言，打印在紙上。這樣人們就能很方便地看到輸出的信息，再也不用看那成百上千的信號燈了。
1.4、?
? ? ???不過人們沒有滿足，他們繼續(xù)對輸入和輸出系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。 于是出現(xiàn)了鍵盤，鼠標(biāo)，顯示器。由于輸入的數(shù) 據(jù)越來越多。如果一停電那么開始輸入的數(shù)據(jù)就白費了于是人們在原有的模型上又加了外部存儲器。這樣停電也不會丟失數(shù)據(jù)。
? ? ? ?這回的模型是這樣的
?2、計算機概論
? ???通過上面的文字你可能對計算機已經(jīng)有了模式的了解，下面我們來了解一下現(xiàn)代計算機概論，
??2.1計算機硬件
? ???簡易加減乘除計算器，手機，GPS，ATM，桌面型計算機，筆記本，上網(wǎng)本這些都是計算機。
? ? ?計算機由五個單元組成。包括：輸入單元、輸出單元、CPU內(nèi)部的控制單元（協(xié)調(diào)各組件與各單元的工作）、算法邏輯單元與內(nèi)存五大部分。
?
主板 （最中要的接口設(shè)備）
? ? ??主板是鏈接各個組件的一個重要項目，讓所以設(shè)備能協(xié)調(diào)和通信。主板上最中要的是主板芯片組，因此在主板上面溝通各部組件的芯片設(shè)計的優(yōu)劣，就會影響效能，早期的芯片分為北橋和南橋來控制各個組件的溝通。
? 北橋：
? ? 負(fù)責(zé)鏈接速度較快的CPU，主存儲器與顯示適配器界面等組件。南橋：負(fù)責(zé)連接速度較慢的裝置接口，包括硬盤，USB。網(wǎng)絡(luò)卡等，不過由于北橋最重要的就是CPU與主存儲器之間橋接，因此目前的主流架構(gòu)中，大多將北橋內(nèi)存控制器合到CPU封裝當(dāng)中了，這樣在CPU讀取主存儲器的動作時不會消耗更多的帶寬。所以主板中一般看不見北橋，其他的CPU插槽，內(nèi)存插槽我們就不細(xì)講了。
? ?南橋：
? ? 負(fù)責(zé)連接速度較忙的的周邊接口，如硬盤 ，USB ，網(wǎng)卡等。
? ? 北橋和南橋上面的黃銅色散熱片。且連接著的數(shù)根圓形導(dǎo)管，就是為了散熱（這是廢話，哈哈）
? ? 所以芯片組幾乎都是參考CPU規(guī)劃的所以買CPU ，主板，內(nèi)存相關(guān)的接口設(shè)備要同時參考數(shù)據(jù)。
? ? 有的芯片強調(diào)全功能，因此連顯卡，音效，網(wǎng)絡(luò)都是集成了的。不過集成芯片性能比較弱。（顯卡，獨立顯卡）;
? ?I/O地址和IRQ中斷通訊
? ? 主板負(fù)責(zé)計算機組件的通信。但組件多，有I/O設(shè)備和不同存儲設(shè)備，主板芯片為了知道怎么互相通信，就需要I/O地址與IRQ。因此不能有兩個設(shè)備使用同一個I/O地址。和IRQ中斷。I/O可以想象成設(shè)備門派號。
IRQ就是各個門牌號連接到CPU的專門路徑。設(shè)備可以通過IRQ中斷信道來告知CPU該設(shè)備的工作情況。
。
? ? CMOS 和BIOS
? ? ?CMOS記錄主板的重要參數(shù)，如系統(tǒng)時間，CPU電壓與頻率，各項設(shè)備的I/O地址IRQ等。BIOS 在開機加載CMOS的參數(shù)，嘗試調(diào)用存儲設(shè)備的開機程序。進(jìn)一步進(jìn)入操作系。BIOS可以修改CMOS的數(shù)據(jù)。在下面的內(nèi)存中我們還會介紹CMOS和BIOS.
? ? ?主板上有內(nèi)置音效芯片時就會有聲音輸出，輸入這些圓形插孔。PJ-45，有內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)芯片時就會有這種類似電話接口的接頭。博主以前修電腦時發(fā)現(xiàn)，里面有八根線，且每根線必須按一定的順序排列，才能成功，而且接口大小規(guī)格不一下，但線的排列順序是一樣的。
? CPU
? ? ??? ?CPU 內(nèi)部含有一些小指令集，我們用的軟件都要經(jīng)過CPU內(nèi)部的微指令集來完成。這些指令集分為兩種：精簡指令集，與復(fù)雜指令集。這也是最主要的兩種CPU的種類
? ? 精簡指令集（RISC）
? ? ? 這種CPU的微指令精簡，每個指令執(zhí)行時間短，操作單純，執(zhí)行性能佳，復(fù)雜的事就由多個指令來完成。SPARC的CPU用于學(xué)術(shù)領(lǐng)域的大型工作站,如銀行金融體系的主服務(wù)器。powerPC的CPU例如sony的Play Station3（ps3）就是power PC架構(gòu)的cell處理器。
? ? 復(fù)雜指令集（CISC）
? ? ? 它微指令集的每個小指令可以執(zhí)行一些較低階的硬件操作，指令多且復(fù)雜，指令長度不一樣，指令執(zhí)行較為復(fù)雜所以每條指令發(fā)費時間較長，常見的的CISC微指令集的CPU主要有AMD，Inter，VIA等x86架構(gòu)的CPU，而世界上使用最廣的處理器則是安謀的ARM，他用于各廠牌手機，PDA，導(dǎo)航系統(tǒng)，交換機，路由器等。
? ? ? 因為AMD，Inter，VIA開發(fā)的x86架構(gòu)的CPU被大量用于個人計算機，所以也叫x86架構(gòu)計算機，（最早那顆Inter發(fā)展出來的CPU代號為8086，后來有開發(fā)出80286,80386等）因此這種CPU被稱為x86架構(gòu)。在2003年以前Inter開發(fā)的x86架構(gòu)CPU由8位升級到16，32位，后來AMD修改架構(gòu)為64位。
? ? ?不同的X86架構(gòu)的CPU除了整體架構(gòu)（第二層緩存，每次可執(zhí)行的指令數(shù)等）之外，主要是微指令集的不同。很明顯 新的架構(gòu)微指令集先進(jìn)。能加速多媒體程序的運行，加強虛擬化性能，爭強能源效應(yīng)，降低耗電量。
? ? ?64位的CPU一次可讀寫64bits這么多的數(shù)據(jù)。，1btye等于8bit，20M就是20Mbit/秒， 不同的進(jìn)位置有不同的換算，二進(jìn)制下 1k等于1024b，1mb=1024kb，1G等于1024MB。十進(jìn)制下1k等于1000b。文件容量常用二進(jìn)制的方式，而速度單位是十進(jìn)制的。
? ? ?我們買U盤時16g但是格式化后確只有14G，是商家無良嗎？不是！因為出廠容量是十進(jìn)制算法，而操作系統(tǒng)常用二進(jìn)制算法。硬盤的最小物理單位量是512bytes，最小的組成單位是扇區(qū)（sectoe），通過硬盤容量計算采用多少個sector?
? ? ?目前主流CPU都是雙核以上的架構(gòu)，單核就是只有一個運算單元多核就是一個CPU封裝當(dāng)中嵌入了兩個以上的運算單元，不同CPU有不同的角位，所以搭配的主板芯片組也不同，所以主機升級不能只考慮CPU還有考慮你主板上支持的CPU型號
? ? ? ?CPU的工作頻率 ?外頻和內(nèi)頻
? ? ? ???頻率就是CPUM每秒可以進(jìn)行的工作次數(shù)，CPU的速度單位是MHz或GHz（HZ秒分之一）
1GHZ 表示一秒內(nèi)可以進(jìn)行1*10的9次方工作。每次工作都可以進(jìn)行少數(shù)的指令運行。
? ? ?外頻就是CPU和外部組件就行數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?，倍頻就是CPU內(nèi)部用來加速工作的一個倍數(shù)，兩者相乘就是CPU的頻率，（CPU需要強大的運算能力為了和外部各組件速度一致因此在CPU內(nèi)加了一個加速功能這就是外頻和倍頻）
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? ? ?內(nèi)存
? ? ? ??CPU 所使用的數(shù)據(jù)全都是來自內(nèi)存，不論是軟件程序還是數(shù)據(jù)，都必須要讀入內(nèi)存CPU 才能利用。如果內(nèi)存容量不大，會導(dǎo)致某些大容量數(shù)據(jù)無法被完整加載。此時內(nèi)存中暫時沒有被使用的數(shù)據(jù)必須要先被釋放，使的內(nèi)存容量大于該數(shù)據(jù)。那份數(shù)據(jù)才能被加載，通常內(nèi)存越大運行數(shù)度快，這是因為系統(tǒng)不用常常釋放一些內(nèi)存內(nèi)部的數(shù)據(jù)，對服務(wù)器而言，內(nèi)存容量有時比cp速度還重要。
? 雙通道設(shè)計
? ? 內(nèi)存的數(shù)據(jù)寬度當(dāng)然越大越好。但傳統(tǒng)的寬度一般是64位，為了加大寬度，芯片組裝商就將兩個內(nèi)存匯整在一起，這樣就可以達(dá)到128位。這就是雙通道設(shè)計理念。 ?啟用雙通過功能你必須安裝兩條（或4條） 內(nèi)存，而且最好型號一樣。因為啟動雙信道，數(shù)據(jù)是同步寫入讀取的，如此才能提升整體的頻寬。所以容量大小要一致，型號也最好相同。
? ?內(nèi)存和cpu的頻率
? ? ?理論上cpu與內(nèi)存的外頻應(yīng)該要相同才好。但是技術(shù)的提升，兩者頻率不會相同，但外頻一致最佳。
? ?DRAM 和SRAM ?
? ? ?CPU的數(shù)據(jù)內(nèi)存提供，內(nèi)存的數(shù)據(jù)通過北橋送到CPU內(nèi)。如果常用的數(shù)據(jù)放到CPU內(nèi)部的話，那么CPU的數(shù)據(jù)讀取就不需要通過北橋。對于性能大大提升，這就是第二層緩存概念。第二層緩存集成到CPU內(nèi)部，因此L2 cache 內(nèi)存數(shù)度必須與CPU 頻率相同，用DRAM是無法達(dá)到頻率相同的。此時就需要靜態(tài)隨機訪問內(nèi)存（SPAM）幫忙了 。SRAM在設(shè)計時晶體數(shù)量較多。價格高。不易做成大容量。不過數(shù)度快，所以集成到CPU 內(nèi)成為高速緩存用于加快數(shù)據(jù)訪問是個不錯的方式。
? ?只讀存儲器（ROM）
? ? CPU 和內(nèi)存的頻率是可調(diào)整的，如果主板上面有內(nèi)置的網(wǎng)卡或者顯卡時，該功能是否啟用與該功能的各項參數(shù)被記錄到主板上一個CMOS的芯片上，這個芯片需要額外的電源來發(fā)揮記錄功能，這就是主板上有一個電池的原因。
? ?開機是進(jìn)入的BIOS （basic input output syatem ）是一套程序，這套程序就是寫死到主板上的內(nèi)存芯片里，這個芯片在沒有通電時也能記錄數(shù)據(jù)。那就是ROM ，ROM是非揮發(fā)性的內(nèi)存。 對于PC BIOS 很重要。因為系統(tǒng)開機首先會讀取的一個小程序是它。很多固件也是使用ROM來進(jìn)行軟件寫入的。固件像軟件一樣也是一個被計算機 執(zhí)行的程序。它對入固件內(nèi)部而言很重要。如BIOS 就是一個韌體，它掌握著開機的各項硬件參數(shù)。所以很多硬件上面都會有ROM來寫入固件。
? ? 計算發(fā)展太快了。因此BIOS 程序代碼也要適度修改。所以在主板官網(wǎng)上有BIOS的更新程序，但是BIOS原來使用的ROM 無法修改。因此根本無法修改BIOS的程序代碼。為此BIOS 通常是寫入閃存或EEPROM中。
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? ? ? 顯卡
? ? ? ? ??顯卡的內(nèi)存容量會影響你的屏幕分辨率和色彩深度。存了內(nèi)存對于一些3D動畫運算能力也是很重要的。3D的運算早期是給CPU運行的，但CPU不是針對3D動畫設(shè)計，而且平時CPU很忙綠了，所以后期顯卡商直接在顯卡上嵌入一個3D加速芯片，這就是CPU 稱謂的由來。
? ? ?顯卡也通過北橋芯片和CPU 內(nèi)存通信，對于圖形影像來說，顯卡也是需要高速運行的一個組建，所以數(shù)據(jù)傳輸也是越快越好，因此規(guī)格由早期PCI導(dǎo)向AGP ，近期AGP又被PCL-Express規(guī)格代替了。PCLe使用的是類似管線概論來處理，每條管線可以具有250MB/s的頻寬性能。管線越大（大可達(dá)x32）則總頻寬越高。目前顯卡大多數(shù)用x16的PCle規(guī)格，這個規(guī)格可以達(dá)到4GB/s的頻寬，比AGP快，新的PCle2.0 這個規(guī)則可以將每個管線的性能提升一倍。
? ? ? ? 硬盤和存儲設(shè)備
? ? ? ? ? ?計算機系統(tǒng)上的存儲設(shè)備包括硬盤，軟盤，MO，CD，DVD，磁帶機，u盤等，乃至于大型機器的局域網(wǎng)存儲設(shè)備（SAN，NAS）等，
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? ? ? 硬盤由盤片，機械手臂，磁頭和主馬達(dá)組成。數(shù)據(jù)是寫在具有磁性物質(zhì)的盤片上，而讀寫是通過機械手臂上的讀取頭來完成，實際運行是，主軸馬達(dá)讓盤片轉(zhuǎn)動。然后機械手臂可伸展讓讀取頭在盤片上面進(jìn)行讀寫的操作。另外由于單一盤片容量有限，因此硬盤內(nèi)部有兩個以上的盤片。
? ? ? 盤片上面有很多同心圓繪制出的餅圖，而由圓心以放射狀方式分割出的磁盤的最小儲存單位就是我們上面說的扇區(qū)，扇區(qū)組成一個圓就成為磁道。如果在多硬盤上面，所有盤片上面的同一個磁道就可以組成一個柱面，柱面也是我們分割硬盤的最小單位。
? ? ? 計算硬盤儲存量時，簡單的公式就是header 數(shù)量x每個header負(fù)責(zé)的柱面數(shù)量x每個柱面所含的扇區(qū)數(shù)量x扇區(qū)的容量，單位換算 header X cylinder/header Xsecter/cylinderX512bytes/secter,當(dāng)然硬盤制造商也是用的十進(jìn)制算法。
? ? ? 因為傳輸速度的原因，硬盤和主機系統(tǒng)主要有IDE 和SATA 和SCSL 傳輸接口規(guī)則。
? ? ? IDE接口插槽使用的排線較寬，每條排線上面可以接兩個IDE設(shè)備，為了判斷兩個設(shè)備的主、從架構(gòu)。因此磁盤驅(qū)動需要調(diào)整跳針成為主，從才行，這種接口的高傳輸速度為Ultra 133規(guī)格。每秒速度133MB。
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? ? ? SATA 接口比IDE接口小很多 每條SATA連接線只能接一個SATA設(shè)備。SATA接口除了速度快以外，由于他排線細(xì)，所以有利于散熱與安裝，SATA-1的速度是每秒150MB，SATA-2是每秒300MB，因此主流個人計算機硬盤已經(jīng)被SATA替代了。SATA一條排線接一塊硬盤，所以不需要調(diào)整跳針。不過一塊主板上的SATA插槽 數(shù)量不是固定的，且每個插槽有編號，在連接SATA硬盤與主板時，還需要留意一下。
? ? ?SCSL接口?
? ? ? 這種接口常見與工作站（下面計算機分類里面會介紹）等級以上的硬盤傳輸接口，這種接口的硬盤在控制器上含有一塊處理器，除了運行速度快，也不會耗費CPU資源在個人計算機上這個接口不常見。
? ? ?緩沖存儲器
? ? ? 硬盤上面有 緩沖存儲器 ，這個內(nèi)存主要可以將硬盤內(nèi)常使用的數(shù)據(jù)緩沖起來，以加速系統(tǒng)的讀取性能，通常這個 緩沖存儲器 越大越好。因為緩沖存儲器的速度要比數(shù)據(jù)從硬盤中找出來快很多。
? ? ?轉(zhuǎn)速 ?
? ? ? 因為硬盤主要利用主軸馬達(dá)轉(zhuǎn)動盤面來訪問，因此轉(zhuǎn)數(shù)快慢會影響性能。主流桌面型計算機硬盤為每秒7200轉(zhuǎn)，筆記本則是5400轉(zhuǎn)，有的廠商會推出10000轉(zhuǎn)的，有高性能數(shù)據(jù)訪問需求可以考慮。
? ? 運轉(zhuǎn)須知
? ? ? 硬盤內(nèi)的機械手臂和磁頭與盤片的接觸是很細(xì)微的空間，如果有抖動或臟污在磁盤與硬盤之間，就會造成數(shù)據(jù)損壞，或整個硬盤損壞。所以要避免移動主機，也不能隨便拔掉插頭關(guān)機。因為機械手臂必需回歸原位。
? ?PCL適配卡
? ? ? ? ???PCL插槽是提供給用戶有額外需要的功能卡。如網(wǎng)卡，聲卡特殊功能卡，因為PCL-Express規(guī)格的發(fā)展很多制造商都忘PCLe接口開發(fā)硬件，不過很多硬件還是用的PCL接口，如大賣場的網(wǎng)卡，目前個人計算機常見的網(wǎng)卡還是以太網(wǎng)規(guī)格的。
? 2.2 計算機分類用途
??1，超級計算機
?2，大型計算機
?3，迷你計算機
?4，工作站
?5，微電腦（個人計算機）
?目前個人計算機的速度已經(jīng)很快了，甚至比工作站等機以上的計算機速度還快。
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