[工学]计算机硬件基础知识

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1、计算机硬件基础知识计算机的体系结构计算机的硬件计算机的基本操作1计算机系统广义上讲，计算机系统包括硬件和软件两大子系统。计算机硬件的设计也尽可能地灵活，通过使用称为软件的计算机程序，可以把这种灵活的硬件转换成用于特定用途的工具。计算机的用途就是将数据（原材料）转换为信息（处理后对我们有意义的内容）计算机包括以下操作：(1)输入：计算机接收由输入设备(如键盘)提供的数据。(2)处理：计算机对数据进行操作，按一定方式对它们进行转换。(3)输出：计算机在诸如打印机或显示器等设备上产生输出，显示操作处理的结果。(4)存储：计算机可以存储处理结

2、果，供以后使用为了实现以上基本操作，一个完整的计算机系统主要包括两大子系统，即计算机的物理部分(硬件子系统)和告诉计算机做什么的程序(软件子系统)。2计算机体系结构计算机的体系机构是指构成计算机系统的主要部件的总体布局、部件的主要性能以及这些部件之间的连接方式。常用的体系结构：冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构结果程序输入设备输出设备运算器存储器控制器图2.1计算机结构框图计算机有运算器、控制器、存储器、输入和输出设备五大部分构成数据和程序以二进制形式不加区别地存放在存储器中，存放的位置由地址确定控制器根据存放在存储器中的指令序列（

3、程序）进行工作，并有一个程序计数器控制指令的执行冯·诺依曼体系结构的特点计算机体系结构中的连接方式计算机体系结构中各部件的连接方式采用总线结构，即各个部件通过一组公共的信号线联系起来，这些信号线成为系统总线。系统总线根据传送的信息类型，有三类：数据总线(DB)：双向地址总线(AB)：CPU存储器或输入输出接口控制总线(CB)：3主要硬件之一CPU（1)CPU：centerprocessunit，中央处理器，包括控制器和运算器，是整个计算机的核心部分。？MPU著名的CPU厂商：Intel（英特尔），AMD（美国超微），IBM等主要性能参

4、数：主频、内存总线速度、工作电压、协处理器或者叫数学协处理器、流水线技术、超标量L1/L2高速缓存、制造工艺微处理器（microprocessunit）3主要硬件之一CPU（2)主频：CPU的时钟或工作频率，主频越高，CPU速度越快内存总线速度：等同于CPU的外频（系统总线的工作频率）主频=外频×倍频（CPU外频与主频相差的倍数)工作电压：1.6v，低电压能解决耗电过大和发热过高的问题协处理器：负责浮点运算，对多媒体指令进行了优化超流水线:指某型CPU内部的流水线超过通常的5~6步以上，超标量：是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以

5、上的指令L1/L2高速缓存：制造工艺:0.18微米，并且将采用铜配线技术3主要硬件之内存内存用于保存正被CPU使用的程序和数据。大多数计算机的内存可分为如下几类：RAM、虚拟内存、高速缓存和ROM。1）RAM(RandomAccessMemory随机存取存储器)，也可以称为主存。随机存取存储器的速度快，但也有一个缺点，它具有易失性——断电后其中的数据也随之消失。像磁盘、磁带和CD—ROM之类非易失的外存可用于在关机后保存程序和数据。2．虚拟内存即匀出一部分硬盘空间来充当内存使用。当内存耗尽时，电脑就会自动调用硬盘来充当内存，以缓解内存

6、的紧张。设置：右击“我的电脑”，选择“属性”，在“高级”标签页点击“性能”框中的“设置”按钮，切换至“高级”标签页，后在“虚拟内存”框中点击“更改”按钮，接着重设虚拟内存数值，再点“设置”并“确定”，完后重启系统即可。3．高速缓存（Cache）高速缓存的目的是为了给出接近最快存储器的速度，同时以较便宜的半导体存储器的价格提供一个大存储器容量。Cache主要强调快速存取，以便使存取速度和CPU的运算速度相匹配。相对容量较大、速度较慢的主存储器与容量较小、速度较快的Cache连在一起，Cache中存放主存储器中的部分副本。4．ROM(Re

7、adOnlyMemory只读存储器)启动计算机的指令存储在不易失的只读存储器芯片中。只读存储器在制造时即包含了永久存储的指令。启动计算机的指令保存在称为ROMBIOS（基本输入／输出系统）芯片的特殊芯片中。在微型计算机中，CPU、内存和协处理器芯片等部件都要放置在称为主板（或叫母板）的一块大型电路板上。3主要硬件之外存由于计算机的内存(RAM)具有易失性，必须将数据由内存传递给磁盘之类的永久性存储设备才能长久保存数据。这类存储器通常称为外存（也称为辅助存储器），不具有易失性。只要用户需要，它们可以长期地保存大量的数据。与内存相比，外存

8、十分便宜。大多数计算机外存储器的容量很大。不过，存储设备传送数据的速度不如RAM快。应用程序使用完毕后，应该将结果保存在外存上。1）磁盘磁盘存储器能够存储大量数据，并具有直接访问文件或记录的功能。磁盘驱动器的磁头称为读／