计算机概论

Posted 2020-08-24

1、计算机硬件的五大单元：                                                         

输入单元、输出单元、CPU内部的控制单元、算术逻辑单元与内存。

 

CPU的工作主要在于管理与运算，分为算术逻辑单元与控制单元。

算术逻辑单元主要负责程序运算与逻辑判断。

控制单元则主要协调各组件与各单元间的工作。

 

CPU读取的数据都是从内存读取，内存内的数据则是从输入单元输入进来的，

而CPU处理完毕的数据也必须要先写会内存中，最后数据才从内存传输到输出单元。

 

2、主板                                                                           

计算机最重要的接口设备是主板。

主板负责将所有的设备连接在一起，让所有的设备能够进行协调与通信。

而主板上最重要的组件就是主板芯片组，这个芯片组可以将所有的设备汇集在一起。

其他重要的设备还有：存储设备、显示设备和网络设备等。

 

芯片组通常又分为两个桥接器来控制各组间的通信：

① 北桥——负责连接速度较快的CPU、内存与显卡等组件；

② 南桥——负责连接速度较慢的周边接口，包括硬盘、USB、网卡等。

 

3、计算机的运作流程                                                               

假设计算机是一个人体，那么每个组件对应的部位分别为：

CPU=大脑；

内存=大脑中的记录区块

硬盘=大脑中的记忆区块

主板=神经系统

各项接口设备=人体与外界通信的手、脚、皮肤、眼睛等。

显卡=脑袋中的影象

电源（power）=心脏

 

4、CPU频率                                                                      

频率就是CPU每秒钟可以进行的工作次数。

CPU频率是由CPU的“外频”与“倍频”相乘得来的。

外频指的是CPU与外部组件进行数据传输/运算时的速度。

倍频则是CPU内部用来加速工作性能的一个倍数。

 

5、内存                                                                           

①个人计算机的内存主要组件为动态随机访问内存（Dynamic Random Access Memory, DRAM）,

   随机访问内存只有在通电时才能记录与使用，断电后数据就会消失，因此RAM为挥发性内存。

   另外只读存储器（Read Only Memory, ROM）是一种非挥发性内存。

② CPU的第二缓存，即为静态随机访问内存（Static Random Access Memory, SRAM），

     用来加快CPU的运行性能。

③ Bios（Basic Input Output System）是一套写死到主板上面的一个内存芯片中的程序，

    它对计算机系统来讲非常重要，掌握了系统硬件的详细信息与开机设备的选择等。

 

6、硬盘                                                                           

硬盘组成：主要由盘片、机械手臂、磁头和主轴马达所组成，而数据的写入是在盘片上。盘片又分出扇区（sector）与柱面（cylinder）两种单位，其中扇区每个为512bytes。

整块磁盘的第一个扇区最为重要，因为它记录了整块磁盘的重要信息：

① 主引导分区（Master Boot Record, MBR） :可以安装引导加载程序的地方，有446bytes。MBR非常重要（特别是对安装多重启动的系统），

    因为当系统在启动的时候会主动去读取这个区块的内容，这样系统才会知道你的程序放在哪里且该如何进行启动。 

② 分区表（partition table）:记录整块硬盘分区的状态，有64bytes。

 

主分区、扩展分区与逻辑分区的简单定义：

① 主分区与扩展分区最多可以有四个（硬盘的限制）；

② 扩展分区最多只能有一个（操作系统的限制）；

③ 逻辑分区是由扩展分区持续切割出来的，如果扩展分区被破坏，所有逻辑分区将会被删除；

④ 能够被格式化后作为数据访问的分区为主分区与逻辑分区，扩展分区无法格式化；

⑤ 逻辑分区的数量依操作系统而不同。Linux系统中，IDE硬盘最多有59个逻辑分区（5号到63号），SATA硬盘则有11个逻辑分区（5号到15号）。

 

购买硬盘时考虑硬盘的主要要素：

① 容量；

② 缓冲存储器——将硬盘内常用的数据缓存起来，以加速系统的读取性能；

③ 转速；

④ 硬盘保养。

 

7、操作系统                                                                      

操作系统其实是一组程序，这组程序的重点在于管理计算机的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。

内核功能：① 系统调用接口； ② 程序管理； ③ 内存管理； ④ 文件系统管理； ⑤ 设备驱动。

 

操作系统与驱动程序：

① 操作系统必须要能够驱动硬件，如此应用程序才能够使用该硬件功能。

② 一般来说，操作系统会提供开发接口，让开发商制作他们的驱动程序。

③ 要使用新硬件功能，必须要安装厂商提供的驱动程序才行。

④ 驱动程序是由厂商提供的，与操作系统开发者无关。

 

8、开机流程以及引导加载程序（Boot loader）                                                     

开机流程：

① BIOS：开机主动运行的韧体，会认识第一个可启动的装置； 

② MBR：第一个可开机设备的第一个扇区内的主引导分区块，内含引导加载程序； 

③ 引导加载程序(Boot loader)：一支可读取内核文件来执行的软件； 

④ 内核文件：开始操作系统的功能。

BIOS和MBR都是硬件本身会支持的功能。

 

引导加载程序(Boot loader)的主要任务：

① 提供菜单：使用者可以选择不同的开机选项，这也是多重引导的重要功能！ 

② 加载内核文件：直接指向可开机的程序区段来开始操作系统； 

③ 转交其他loader：将引导加载功能转交给其他loader负责。