计算机概论(1)
作者:互联网
计算机:辅助人脑的好工具
所谓的计算机就是一种计算器,而计算器其实是:接受用户输入指令与数据,经由中央处理器的数学与逻辑单元运算处理后,以产生或储存成有用的信息。因此,只要有输入设备 (不管是键盘还是触摸屏) 及输出设备 (例如计算机屏幕或直接由打印机打印出来),让你可以输入数据使该机器产生信息的, 那就是一部计算器了。
计算机硬件的五大单元
输入单元
包括键盘、鼠标、卡片阅读机、扫描仪、手写板、触控屏幕等等一堆;
CPU内部的控制单元、算术逻辑单元
整部主机的重点在于中央处理器 (Central Processing Unit, CPU),CPU 为一个具有特定功能的芯片,里头含有微指令集, CPU 内又可分为两个主要的单元,分别是: 算数逻辑单元与控制单元。
输出单元
例如屏幕、打印机等等
主存储器
CPU读取的数据都是从主存储器来的!主存储器内的数据则是从输入单元所传输进来!而CPU处理完毕的数据也必须要先写回主存储器中,最后数据才从主存储器传输到输出单元。
其他单元的设备
其实在主机机壳内的设备大多是透过主板 (mainboard) 连接在一块,主板上面有个连结沟通所有设备的芯片组,这个芯片组可以将所有单元的设备链接起来,好让 CPU 可以对这些设备下达命令。其他单元的重要设备主要有:
- 系统单元
系统单元包括 CPU 与内存及主板相关组件。而主板上头其实还有很多的连接界面与相关的适配卡,网络卡、 磁盘阵列卡、还有显示适配器等等
- 记忆单元
包括主存储器 (main memory, RAM) 与辅助内存,其中辅助内存其实就是大家常听到的『储存装置』!包括硬盘、软盘、光盘、磁带等等的。
- 输入、输出单元
除了屏幕外,打印机、音效喇叭、HDMI 电视、投影机、蓝芽耳机等等
CPU架构
CPU 其实内部已经含有一些微指令,我们所使用的软件都要经过 CPU 内部的微指令集来达成才行。那这些指令集的设计主要又被分为两种设计理念,这就是目前世界上常见到的两种主要 CPU 架构。
分别是:精简指令集 (RISC) 与复杂指令集 (CISC) 系统。
精简指令集
微指令集较为精简,每个指令的运行时间都很短,完成的动作也很单纯,指令的执行效能较佳;但是若要做复杂的事情,就要由多个指令来完成。
常见的 RISC 微指令集 CPU 主要例如甲骨文 (Oracle) 公司的 SPARC 系列、 IBM 公司的 Power Architecture (包括 PowerPC) 系列、与安谋公司 (ARM Holdings) 的 ARM CPU 系列等。
复杂指令集
与 RISC 不同的,CISC 在微指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作,指令数目多而且复杂, 每条指令的长度并不相同。因为指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长,但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。
常见的CISC微指令集 CPU 主要有 AMD、Intel、VIA 等的x86架构的 CPU。
位数
所谓的位,指的是CPU一次数据读取的最大量!64位CPU代表CPU一次可以读写64bits这么多数据,32位CPU则是CPU一次只能读取32位的意思。因为CPU读取数据量有限制,因此能够从内存中读写的数据也就有所限制,因此能够从内存中读写的数据也就有所限制。所以,一般32位的CPU所能读写的最大数据量,大概就是4GB。
计算机用途的分类
超级计算机(Supercomputer)
超级计算机是运作速度最快的计算机,但是他的维护、操作费用也最高!主要是用于需要有高速计算的计划中。 例如:国防军事、气象预测、太空科技,用在模拟的领域较多。
大型计算机(Mainframe Computer)
大型计算机通常也具有数个高速的 CPU,功能上虽不及超级计算机,但也可用来处理大量资料与复杂的运算。 例如大型企业的主机、全国性的证券交易所等每天需要处理数百万笔数据的企业机构, 或者是大型企业的数据库服务器等等。
迷你计算机(Minicomputer)
迷你计算机仍保有大型计算机同时支持多用户的特性,但是主机可以放在一般作业场所, 不必像前两个大型计算机需要特殊的空调场所。通常用来作为科学研究、工程分析与工厂的流程管理等。
工作站(Workstation)
工作站的价格又比迷你计算机便宜许多,是针对特殊用途而设计的计算机。在个人计算机的效能还没有提升到目前的状况之前, 工作站计算机的性能/价格比是所有计算机当中较佳的,因此在学术研究与工程分析方面相当常见。
微电脑
个人计算机就属于这部份的计算机分类,也是我们本章主要探讨的目标!体积最小,价格最低,但功能还是五脏俱全的! 大致又可分为桌上型、笔记型等等。
计算机上常用的计算单位(容量,速度等)
容量单位
计算机对数据的判断主要依据有没有通电来记录信息,所以理论上对于每一个纪录单位而言,它只认识0与1而已。0/1 这个二进制的的单位我们称为 bit。 但 bit 实在太小了,所以在储存数据时每份简单的数据都会使用到 8 个 bits 的大小来记录,因此定义出 byte 这个单位,他们的关系为:
1 Byte = 8 bits
不过同样的,Byte 还是太小了,在较大的容量情况下,使用byte 相当不容易判断数据的大小。所以就有了一些常见的简化单位表示法。
速度单位
CPU 的指令周期常使用 MHz 或者是 GHz 之类的单位,这个 Hz 其实就是秒分之一。而在网络传输方面,由于网络使用的是 bit 为单位,因此网络常使用的单位为 Mbps 是 Mbits per second,亦即是每秒多少 Mbit。
举例来说,大家常听到的 20M/5M 光世代传输速度,如果转成文件容量的 byte 时,其实理论最大传输值为:每秒 2.5Mbyte/ 每秒 625Kbyte 的下载/上传速度
标签:微指令,计算机,指令,概论,数据,CPU,单元 来源: https://www.cnblogs.com/jiajiaba/p/10574431.html