计算机硬件基础

Posted 2021-01-05 zuanzuan

一 计算机基本组成

目前市面上的计算机几乎都是冯诺依曼体系计算机，冯·诺依曼计算机使用冯诺依曼体系机构的电子数字计算机。1945年6月，冯·诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念，这是所有现代电子计算机的末班，被称为“冯·诺依曼结构”，按照这种结构构造的电脑称为存储程序计算机，又称为通用计算机。

冯·诺依曼体系的计算机的特点是：程序以二进制代码的形式存放在存储器中；所有的指令都是由操作码和地址码组成；指令在其存储过程中按照执行的顺序进行存储；以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。冯诺依曼计算机广泛应用于数据的处理和控制方面。

冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

根据冯诺依曼体系结构组成的计算机，必须具有如下功能：

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成以上功能，计算机必须具备以下五大基本组成部件：

1. 控制器：计算机的指挥系统。控制器通过数据地址来访问存储器，从存储器中取出指令，经过编译器编译或解释器解释后，根据结果得出相应的操作控制信号并作用于其他部件，使得各部件在控制器的严格控制下互相协调的工作。
2. 运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件。
3. 存储器：计算机用来存储所有数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按照指定的存储地址存（写）入或取（读）出数据。
4. 输入设备：是向计算机中输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。常见的输入设备有：键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏等。
5. 输出设备：主要有显示器、打印机和绘图仪等。

现代计算机将上述五大部件分成三大核心组件：

1. CPU（控制单元+算数逻辑单元）
2. 主存储器
3. 输入输出设备

相关性如下

二 编程与计算机硬件的关系

为了使计算机能够理解人的意图，人类就必须将需解决的问题的思路、方法和手段通过计算机能够理解的形式告诉计算机，使得计算机能够根据人的指令一步一步去工作，完成某种特定的任务。这种人和计算体系之间交流的过程就是编程。

编写的程序经过译码器分析后得到的是一大堆的二进制指令，这些指令通过CPU读取从而产生相应的操作控制信号作用于其他的硬件上，从而完成相应的功能。

三 内存容量单位换算

1Byte=8bit

1KB=1024Bytes

1MB=1024KB

1GB=1024MB

四 CPU位数关系

现在市面上的计算机主要分为32位和64位两种规格，它们之间的区别只要为以下四点

1. 处理数据能力不同
2. 支持的内存不同（寻址不同）
3. 架构不同
4. 对配置的要求不同

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