计算机组成
作者: dkvirus 发表于: 2018-06-16 13:04:00 最近更新: 2018-08-01 23:51:05

一、概述

普通的计算器你可以输入数字,它帮你计算,最终将结果显示在屏幕上。电脑就是计算器,一种高级计算器。平时接触最多的是笔记本电脑,以笔记本电脑来说,有几个部分组成。

  • 输入设备。键盘和鼠标;
  • 输出设备。电脑屏幕。
  • 主机部分。在笔记本电脑键盘的下面,一般来说是看不到长啥样,我就记得大学时候电脑卡的不行,找师傅来清灰,当时就把键盘拆了下来,第一次看见里面的庐山真面目。就是一块板子,上面插一些东西,当时也不知道插的是啥,现在慢慢也有点了解;

二、主机部分

我想搞清楚主机里到底有些啥,不是要清楚怎么制作它们,是因为在工作中经常会遇到一些查看计算机性能时看到它们的名字,如:cpu 使用率,内存使用率,不知道它们到底代表着什么意思,这让我感觉像个傻瓜一样,很打击信心。

1. CPU

CPU (Center Processing Unit 中央处理单元),相信没学过计算机的人都听过这个名字,专业人士总会描述它是计算机的大脑。CPU 负责两个功能:

  • 运算单元。就像普通计算器一样处理加减乘除那样的运算;
  • 控制单元。协调各组件之间的工作,比如将键盘输入的文字如何如何显示到电脑屏幕上。

这么看到,确实很像我们的大脑。以吃饭为例,大脑控制一只手去端起碗,另一只手去拿筷子,这里的手应该就相当于计算机中的键盘和电脑屏幕了吧。

关于 CPU,经常会看到 Intel(R) Core(TM) i5-6300HQ CPU @ 2.30GHz 2.30 GHz。前面的 Intel 应该是 CPU 的生产厂商的名字,这些懂硬件的发烧友对厂商比较熟悉,后面 2.30 GHz 是频率单位。

1
2
3
1KHz = 1000 Hz = 1秒钟运算 1000 次
1MHz = 1000 KHz
1GHz = 1000 MHz = 1000 000 000 Hz = 1秒运算 10 亿次

看这个数字是很让人吃惊的,一个 CPU 的运算能力能达到 1秒中 10亿次,哪怕都是 1 + 1 = 2 的运算也是极其夸张的。

通常还会听到双核 CPU,指的是一个 CPU 有两个运算单元,看上面的数字转换一个运算单元应该足够让人吃惊了,两个运算单元那得快到什么程度,请收下我的膝盖。。。。

这里还听到一个有趣的故事。安装系统需要下载 iso 文件,经常会看到 x86 的字样,啥意思呢?原来 Intel 最早生产的 CPU 代号叫做 8086,后来生产的 CPU 又取名 80826,80836… 所以 x86 啥意思?指代 Intel 公司生产的 CPU?

2. 主存储器(内存)

买手机经常会说手机内存是 4G 或者是 6G,说实话,有一段时间我分不清内存与手机容量的区别。

主机部分除了拥有 CPU 来计算,还拥有一个十分重要的东西就叫做主存储器,也叫内存(下面都称呼主存储器,实际上就是内存)。什么用呢?前面说到 CPU 用来处理数据,那么请问源数据从哪里来?主存储器给它的。(在鸟哥私房菜第四版第零章看到的说法,按照他的说法,我绘制了流程图)

计算机运行过程

  • 键盘和鼠标等输入设备把数据传送到主存储器(内存)中;
  • 主存储器将数据传送到 CPU 进行处理;
  • CPU 将处理好的数据再传送给主存储器;
  • 主存储器将处理好的数据给输出设备电脑屏幕。

可以看到,主存储器占据着不亚于 CPU 的重要地位,所有数据都要流经它去往各地。

以前玩 DNF/LOL 的时候经常会大骂电脑卡的不行,这时候懂计算机的室友就会说,加一块内存条就不卡了。

他说的内存条就是这里的主存储器,一般电脑上会有一块主存储器,电脑厂家还会在主板上预留两个主存储器的插槽,方便用户自己购买内存条(也就是主存储器),扩展电脑主存储器大小。

为什么说加了内存条,主存储器变大了就不卡了呢??假设主存储器大小1G,一部高清无码大电影大小2G,主存储器每次只能从硬盘取一点数据,交由 CPU 处理一下在屏幕上显示一下。据传言,CPU 从主存储器直接取数据时最快的,主存储器从硬盘上拿数据,再给 CPU 这个过程就挺慢的。设想一下主存储器大小变成3G,直接将2G电影从硬盘上全部取过来,之后CPU只要和主存储器进行数据交互,这样就快多了,也就感觉电脑不卡了。

我还经常听到 32 位操作系统和 64 位操作系统,这里的 32 和 64 指的是 CPU 每一次从主存储器上取数据的大小为 32 bits 和 64 bits,一个 bit 就是一个 0 或者 1,对于这个计量单位我没有太多的感知,唯一能确定的就是 64 位操作系统 CPU 一次从主存储器上取数据量变多了,那么相对于同等数据量较 32 位操作系统取的次数也就变少了,处理结果应该就更快,反正就是变屌了,应该是!!

64 位操作系统,1个 2.0GHz 的 CPU,一秒运算 20 亿次,每一次取 64 bits 的数据,一秒能取:20亿 * 64 = 1280 亿 bits1G = 1024M = 1024 * 1024 K = 1024 * 1014 * 1024 byte = 1024 * 1024 * 1024 * 8 bits 约等于 1G = 85 亿 bits

三、辅助设备

  1. 外部存储设备(硬盘)

前面说到了主存储器上存数据与CPU交互是最快的,那为何又需要硬盘??

每次电脑开机,主存储器都会重新清空变成一块光板,在电脑运行期间,打开一个应用程序,就会占用一点主存储器空间,当主存储器空间将要饱和的时候,电脑即将出现死机,卡顿的现象,这时只有关闭应用程序,将主存储器空间释放出来,计算机才会恢复正常。关闭计算机,等于关闭所有应用程序,主存储器上的空间也会全部释放出来,又变成一块白板。

换句话说,主存储器只是临时存放数据的地儿,如果想要长久保存数据,保存一份文档,保存一部电影,保存一首音乐,都是保存到硬盘里的。下一次要看电影,都是主存储器从硬盘去除电影的数据,再由 CPU 处理在电脑屏幕上看到的。

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