計(jì)算機(jī)組成和操作系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)(computer)俗稱電腦,是現(xiàn)代一種用于高速計(jì)算的電子計(jì)算機(jī)器隐轩,可以進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,又可以進(jìn)行邏輯計(jì)算渤早,還具有存儲(chǔ)記憶功能职车。是能夠按照程序運(yùn)行,自動(dòng)鹊杖、高速處理海量數(shù)據(jù)的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備悴灵。

組成:由硬件系統(tǒng)(hardware system)和軟件系統(tǒng)(software system)兩部分組成的

1.傳統(tǒng)電腦系統(tǒng)的硬體單元一般可分為輸入單元、輸出單元骂蓖、算術(shù)邏輯單元积瞒、控制單元記憶單元,其中算術(shù)邏輯單元和控制單元合稱中央處理單元(Center Processing Unit,CPU)登下。

2.CPU即中央處理器茫孔,是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心和控制核心。其功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)被芳。CPU由運(yùn)算器缰贝、控制器、寄存器畔濒、高速緩存及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)剩晴、控制及狀態(tài)的總線構(gòu)成。作為整個(gè)系統(tǒng)的核心,CPU也是整個(gè)系統(tǒng)最高的執(zhí)行單元赞弥,因此CPU已成為決定電腦性能的核心部件毅整,很多用戶都以它為標(biāo)準(zhǔn)來判斷電腦的檔次。

CPU緩存

CPU緩存(Cache Memory)是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時(shí)存儲(chǔ)器绽左,它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多悼嫉。高速緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運(yùn)算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾,因?yàn)镃PU運(yùn)算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多妇菱,這樣會(huì)使CPU花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存承粤。在緩存中的數(shù)據(jù)是內(nèi)存中的一小部分,但這一小部分是短時(shí)間內(nèi)CPU即將訪問的闯团,當(dāng)CPU調(diào)用大量數(shù)據(jù)時(shí)辛臊,就可先緩存中調(diào)用,從而加快讀取速度房交。

主頻

CPU的主頻彻舰,即CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率(CPU Clock Speed)。通常所說的某某CPU是多少兆赫的候味,而這個(gè)多少兆赫就是“CPU的主頻”刃唤。很多人認(rèn)為CPU的主頻就是其運(yùn)行速度,其實(shí)不然白群。CPU的主頻表示在CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)震蕩的速度尚胞,與CPU實(shí)際的運(yùn)算能力并沒有直接關(guān)系。由于主頻并不直接代表運(yùn)算速度帜慢,所以在一定情況下笼裳,很可能會(huì)出現(xiàn)主頻較高的CPU實(shí)際運(yùn)算速度較低的現(xiàn)象。

CPU的主頻不代表CPU的速度粱玲,但提高主頻對(duì)于提高CPU運(yùn)算速度卻是至關(guān)重要的躬柬。舉個(gè)例子來說,假設(shè)某個(gè)CPU在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行一條運(yùn)算指令抽减,那么當(dāng)CPU運(yùn)行在100MHz主頻時(shí)允青,將比它運(yùn)行在50MHz主頻時(shí)速度快一倍。因?yàn)?00MHz的時(shí)鐘周期比50MHz的時(shí)鐘周期占用時(shí)間減少了一半卵沉,也就是工作在100MHz主頻的CPU執(zhí)行一條運(yùn)算指令所需時(shí)間僅為10ns比工作在50MHz主頻時(shí)的20ns縮短了一半颠锉,自然運(yùn)算速度也就快了一倍。只不過電腦的整體運(yùn)行速度不僅取決于CPU運(yùn)算速度偎箫,還與其它各分系統(tǒng)的運(yùn)行情況有關(guān)木柬,只有在提高主頻的同時(shí),各分系統(tǒng)運(yùn)行速度和各分系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸速度都能得到提高后淹办,電腦整體的運(yùn)行速度才能真正得到提高眉枕。

3.內(nèi)存又叫內(nèi)部存儲(chǔ)器或者是隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)內(nèi)存屬于電子式存儲(chǔ)設(shè)備,它由電路板和芯片組成,特點(diǎn)是體積小速挑,速度快谤牡,有電可存,無電清空姥宝,即電腦在開機(jī)狀態(tài)時(shí)內(nèi)存中可存儲(chǔ)數(shù)據(jù)翅萤,關(guān)機(jī)后將自動(dòng)清空其中的所有數(shù)據(jù)。
4.I/O設(shè)備

前端總線——Front Side Bus(FSB)腊满,是將CPU連接到北橋芯片的總線套么。選購(gòu)主板和CPU時(shí),要注意兩者搭配問題碳蛋,一般來說胚泌,前端總線是由CPU決定的,如果主板不支持CPU所需要的前端總線肃弟,系統(tǒng)就無法工作玷室。也就是說,需要主板和CPU都支持某個(gè)前端總線笤受,系統(tǒng)才能工作穷缤,只不過一個(gè)CPU默認(rèn)的前端總線是唯一的,因此看一個(gè)系統(tǒng)的前端總線主要看CPU就可以箩兽。前端總線是處理器與主板北橋芯片或內(nèi)存控制集線器之間的數(shù)據(jù)通道津肛,其頻率高低直接影響CPU訪問內(nèi)存的速度。

Interrupt(中斷)
  1. 概念
    所謂中斷汗贫,是指CPU在正常執(zhí)行程序的過程中快耿,由于某個(gè)外部或內(nèi)部事件的作用,強(qiáng)迫CPU停止當(dāng)前正在執(zhí)行的程序芳绩,轉(zhuǎn)去為該事件服務(wù)(稱為中斷服務(wù)),待服務(wù)結(jié)束后撞反,又能自動(dòng)返回到被中斷的程序中繼續(xù)執(zhí)行妥色。
  2. 背景
    中斷是計(jì)算機(jī)發(fā)展中一個(gè)重要的技術(shù),它的出現(xiàn)很大程度上解放了CPU遏片,提高了CPU的執(zhí)行效率嘹害。在中斷出現(xiàn)之前,CPU對(duì)IO采用的是輪詢的方式進(jìn)行服務(wù)吮便,這使得CPU糾結(jié)在某一個(gè)IO上笔呀,一直在等待它的響應(yīng),如果它不響應(yīng)髓需,CPU就在原地一直的等下去许师。這樣就導(dǎo)致了其他IO口也在等待CPU的服務(wù),如果某個(gè)IO出現(xiàn)了important or emergency affairs,CPU也抽不出身去響應(yīng)這個(gè)IO微渠。 為了解決這個(gè)糾結(jié)的問題就------>出現(xiàn)了中斷搭幻。

中斷控制的主要優(yōu)點(diǎn)是只有在IO接口需要服務(wù)時(shí)才去響應(yīng)它,使得CPU很淡定的做它自己的事情逞盆,只有IO口有需求的時(shí)候才去響應(yīng)它檀蹋。同時(shí)中斷中也設(shè)計(jì)了中斷優(yōu)先級(jí),來處理一些很緊急的事件云芦。
北橋鏈接固態(tài)硬盤可以提高效率俯逾,屬于硬件調(diào)優(yōu)。

運(yùn)算器
BIOS

BIOS是英文"Basic Input Output System"的縮略詞舅逸,直譯過來后中文名稱就是"基本輸入輸出系統(tǒng)"桌肴。在IBM PC兼容系統(tǒng)上,是一種業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的固件接口堡赔。 [1] BIOS這個(gè)字眼是在1975年第一次由CP/M操作系統(tǒng)中出現(xiàn)识脆。 [2] BIOS是個(gè)人電腦啟動(dòng)時(shí)加載的第一個(gè)軟件。
開機(jī)(PC機(jī)一般按F2)完成自檢和自舉善已,進(jìn)入boot,確定啟動(dòng)的操作系統(tǒng)(重裝系統(tǒng))灼捂。

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