計算機硬體基礎知識

2022-06-20 04:03:12 字數 2171 閱讀 2849

一、程式設計

1、什麼是程式設計?為何要程式設計?

程式設計就是程式設計師用計算機所能理解的表達方式(即程式語言)來將自己的思維邏輯寫下來,程式設計的結果就是一堆檔案,這些檔案稱之為軟體或程式。

2、什麼是程式語言?

語言就是乙個事物與另外乙個事物之間溝通的介質。程式語言即程式設計師與計算機之間的溝通介質。

3、程式設計的目的

就是讓計算機代替人類去工作,從而解放人力。

二、計算機的組成

馮諾依曼體系的計算機由五大部件組成:運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置,如圖所示:

運算器用來完成算術運算和邏輯運算,並將運算的中間結果暫存在運算器內。

儲存器用來存放資料和程式。

控制器用來控制指揮、程式和資料的輸入、執行以及處理運算結果。

輸入裝置用來將人們熟悉的資訊形式轉換為機器能識別的資訊形式,常見的有鍵盤、滑鼠等。

輸出裝置可將機器運算結果轉換為人們熟悉的資訊形式,如印表機輸出、顯示器輸出等。

計算機的五大部件(又稱五大子系統)在控制器的統一指揮下,有條不紊地自動工作。由於運算器和控制器在邏輯關係和電路結構上聯絡十分緊密,尤其在大規模積體電路製作工藝出現後,這兩大部件往往整合在同一晶元上,因此,通常將它們合起來統稱為**處理器(central processing unit,cpu)。把輸入裝置與輸出裝置簡稱為i/o裝置(input/output eqaip-ment)。

這樣,現代計算機可認為由三大部分組成:cpu、i/o裝置及主儲存器(maim memory,mm),如圖所示。cpu與主儲存器合起來又可稱為主機,i/o裝置又可稱為外部裝置。

三、執行程式的三大核心硬體

cpu、記憶體、硬碟

cpu相當於人的大腦,負責控制和運算

記憶體相當於人的記憶,負責臨時儲存,速度快

硬碟相當於人所記錄的東西,負責永久儲存,容量大

四、儲存器

計算機中第二重要的就是儲存了,在理想情況下儲存器的速度應當非常快,能跟上處理機的速度,容量也非常大而且**還應很便宜。但目前無法同時滿足這樣三個條件。於是在現代計算機系統中,儲存部件通常是採用層次結構來組織的。

如圖所示,在儲存層次中越往上,儲存介質的訪問速度越快,**也越高,相對儲存容量也越小。

暫存器即l1快取,用與cpu相同材質製造,與cpu一樣快,因而cpu訪問它無時延,典型容量是:在32位cpu中為32*32,在64位cpu中為64*64,在兩種情況下容量均<1kb。

快取一般稱之為快取記憶體,即l2快取,主要解決cpu與主存之間速度不匹配的問題。其容量大於或遠大於暫存器,而比記憶體約小兩到三個數量級左右,從幾十kb到幾mb,訪問速度快於主儲存器。

主存又叫記憶體,有隨機訪問儲存器(random access memory,ram)和唯讀儲存器(read-only memory,rom)之分,主存是易失性儲存,斷電後資料全部消失。

五、磁碟

1、磁碟由磁頭,磁軌,扇區組成。

2、磁軌:當磁碟旋轉時,磁頭若保持在乙個位置上,則每個磁頭都會在磁碟表面劃出乙個圓形軌跡,這些圓形軌跡就叫做磁軌。

3、每個磁軌劃成若干扇區,扇區典型的值是512位元組。

4、資料都存放於一段一段的扇區,即磁軌這個圓圈的一小段圓圈,從磁碟讀取一段資料需要經歷尋道時間和延遲時間,其中:

平均尋道時間:指硬碟在接收到系統指令後,磁頭從開始移動到移動至資料所在的磁軌所花費時間的平均值。

旋轉延遲時間:通過碟片的旋轉,使得要讀取的扇區轉到讀寫頭的下方,這段時間稱為旋轉延遲時間。

六、磁帶

磁帶也是記憶體之一,是用來儲存東西的。它的儲存量非常大,而且價錢便宜,常常用來做重要大型資料檔案的備份,缺點是執行速度慢、效率低。

七、應用程式的啟動流程

1、雙擊快捷方式

2、告訴作業系統乙個檔案路徑

3、作業系統從硬碟讀取檔案載入到記憶體中

4、cpu從記憶體中取出指令,翻譯成計算機識別的語言並執行

計算機硬體基礎知識(二)

1 計算機硬體組成 運算器 控制器 儲存器 輸入輸出裝置 運算器和控制器 組成 處理器 cpu 運算器負責完成算術 邏輯運算 通常又alu 算術 邏輯單元 暫存器 多路轉換器 資料匯流排組成 控制器 負責依次訪問程式指令,進行指令移碼,並協調其他裝置 控制器通常有 程式計數器 指令暫存器 指令解碼器...

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