计算机硬件基础学习笔记
Posted
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了计算机硬件基础学习笔记相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
计算机体系结构：运算器+控制器=CPU中央处理单元
运算器：就是一个加法器，只能做二进制计算，算数和逻辑运算，如加减乘除，移位
控制器：控制协调运算器和存储器交流，接受控制指令，指示运算器如何运算，指示在存储器里存 储数据存取位置
存储器：编址存储设备，8位一字节，存放数据和指令，不能保存数据，指令，刚加电时里面是空的
I/O设备（输入和输出）：硬盘，网卡，性能最差，输入 输出设备，用来人与计算机打交道，硬 盘也属于一种输入输出设备
关系：控制器协调着把存储器的哪个存储单元里面的数据读取到运算器上
主板上的各类总线提供五大部件连接线通路
总线BUS：数据，控制信号传输
1.地址总线：寻址
2.控制总线
3.数据总线
4.线路复用：加数，被加数（数据），指令都可以在此线路传输
Cpu每个针脚代表一种功能（运算方式）
CPU指令集规定了1和0各种拼凑方式代表什么意义，硬件应该如何执行
CPU时钟频率：Ghz为单位 4Ghz代表最大1秒钟变化40多亿次，传输40多亿个数据，通过晶体管震荡实现开关闭合打开制造出0和1
缓存：高速存储器，可以从内存中复制部分常用数据，直接交给CPU，也用来协调硬盘与内存CPU速率差异，连接CPU和内存（内存速度跟不上CPU，需要缓存）一级，二级，三级，数字越小和CPU速度相差越小，预取机制，遵循空间局部性和时间局部性，缓存造价高昂
寄存器：CPU中用来暂时存储传入的数据的，让CPU有记忆功能
中断：CPU通过中断控制器来判断和区分输入输出设备是哪一个，外围设备只有靠不停中断来与CPU交互
敲键盘时，键盘会发出中断信号给cpu，告诉cpu键盘发生状况了，来瞧一下
可编程中断控制器：上面每一根线表示通过向量连接多个设备
Tip：中断多了也会影响cpu性能
4G内存需要32个二进制数字编码，因为2的32次方是4G，所以32位的计算机总线最多寻址4G内存，因为只有32根总线，每根线只表示0和1 64位就是4G个4G
ROM：只读存储器，适用于计算机的指令，这些指令可以映射到内存中，因为RAM没有断电保存的功能。这些指令可以告诉计算机检测输入输出设备等，用于POST加电自检
前端总线（FSB）：
北桥：高速总线控制器，需要大量数据，高频率交换（链接CPU和内存）
现在一般把高速的输入输出设备（如固态硬盘直接接到北桥上，速度更快。离CPU较近，告诉总线控制器----快速实现数据交换
南桥：低速总线控制器---连接各种外围设备，硬盘，键盘，鼠标，通过总线连接到北桥
如何让系统更快：固态硬盘直接连接在北桥上
虚拟机：硬件+软件一起模拟实现硬件功能
CPU虚拟化：将CPU被切割成时间片
内存虚拟：线性地址空间---=每个进程自身认为自己有3G内存空间（还有1G给内核），事实上并不是
虚拟机内存：将本来已经虚拟的内存再进行虚拟，物理地址空间虚拟为线性地址空间
kernel内核功能：
进程管理
内存管理
文件系统
网络功能
硬件驱动
安全机制
API（库）：一种高级语言与计算机交互的环境 库被调用才可以执行。硬件与编程语言之间的兼容层，让多种语言能在多种硬件平台上运行
库：一堆程序，没有执行入口，可以被其他程序调用执行，不能被独立执行
将底层系统调用组合起来，做成一个更高级的接口，方便程序和硬件打交道，一些公共的程序，所有程序都会用到它
库调用：封装系统调用
liberal call
内核调用
system call（内核接收其他程序的请求）
malloc(), free() 申请内存和释放内存的两个系统调用
POS: Portable Operating System POSIX
一种规则-----可移植操作系统规范，在不同平台写的程序可以相互兼容
编译 汇编 链接 执行
汇编：汇编语言转换为计算机认识的二进制代码
编译：其他语言转换为汇编语言的过程
Windows共享库：.dll文件动态链接库
Linux库：.so文件 共享对象，一份库谁都可以用，极大节约资源
NUMA：非一致性内存访问，每一颗CPU都有自己专有的内存空间，不过需要进程和CPU绑定。
程序运行：向内核申请占据CPU执行指令
写的程序一旦编译后就只能在特定平台上运行了，但是java不是这样的
应用程序是否能运行还依赖于支持哪种架构的CPU
API：编译前
ABI：编译后
CPU架构类型：
x86
x64
arm
m68000,m68k
power
powerpc
ultrasparc
alpha
安腾
本文出自 “明天过后” 博客，请务必保留此出处http://leeyan.blog.51cto.com/8379003/1758253
以上是关于计算机硬件基础学习笔记的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
计算机基础学习笔记：操作系统篇之硬件结构，CPU Cache基础概念