计算机硬件系统

关于计算机硬件系统的思维导图，包含定义：数据交换的缓冲区，介于主存和CPU直接的一级存储器，由静态随机储存器SRAM组成。

计算机硬件系统

• 定义
  • 组成计算机系统的各种物理设备的总称（计算机系统的物质基础/有形实体）
  • 只有硬件没有任何软件支持的计算机
  • 或未安装操作系统的计算机
  • 裸机
• 组成
  • 中央处理器（CPU）：超大规模的集成电路
    • 分类
      • 控制器（控制管理/协调指令的核心部件）+神经中枢
        • 程序计数器
        • 指令寄存器
        • 译码器
        • 操作控制电路
        • 时序控制电路
      • 寄存器（了解即可）:与CPU交互频繁，临时存放指令和数据，速度比内存更快
      • 运算器（二进制）+处理数据的核心部件
        • 算术运算
        • 逻辑运算
        • 运算结果写回内存储器
          • 运算逻辑单元（核心部件）
          • 累加器
          • 状态寄存器
          • 通用寄存器
    • 性能指标
      • 字长：二进制数据的位数（2的若干次方）
      • 主频：时钟频率，单位GHz、MHz
      • 运算速度：每秒钟能执行的指令条数，单位MIPS
      • 存取周期：连续存取的最短时间间隔
      • 存取容量：内存容量
  • 存储器：储存数据和程序
    • 内存储器
      • 作用
        • 主存储器，内存，主存
        • 直接与CPU进行信息交换
        • 暂时存放CPU的运算数据
      • 特点
        • 速度较快
        • 容量相对较小
      • 分类
        • 随机存储器（RAM）：断电后数据丢失
        • 只读存储器（ROM）：断电后信息不会丢失，永久保存数据（重要信息）
        • 高速缓冲存储器（cache）：缓冲的桥梁
          • 定义：数据交换的缓冲区，介于主存和CPU直接的一级存储器，由静态随机储存器SRAM组成
          • 大幅度提升CPU内部读取数据的命中率
          • CPU的处理速度快，内存转换器速度跟不上CPU的处理速度
      • 性能指标
        • 内存容量
        • 读/写时间：读一个人字，写入一个字所需的时间
    • 外存储器
      • 作用
        • 辅助存储器
        • CPU不能直接访问
        • 主要用于存放长期保存的程序和数据
      • 特点
        • 存储容量大
        • 存取速度相对内存要慢得多
        • 价格低
        • 信息可长期保存
      • 分类
        • 移动存储设备
        • 硬盘
        • 光盘
        • 软盘
    • 存取速度：CPU>Cache>SRAM>DRAM>ROM>硬盘>移动储存>光盘
    • 常见分类
      • 存储介质
        • 半导体存储器
        • 磁表面存储器
      • 存储方式
        • 随机存储器（物理位置无关）
        • 顺序存储器（物理位置有关）
      • 读写功能
        • 只读存储器（ROM）
        • 随机读写存储器（RAM）
      • 可保存性
        • 非永久记忆的储存器（断电后消失）
        • 永久记忆性储存器
      • 作用
        • 主存储器（内存）
        • 辅助存储器（外存）
        • 高度缓冲存储器（cache）
        • 控制存储器（CM）
  • I/O
    • 输入设备（I）
      • 键盘、鼠标、扫描仪、数码摄像头、光笔、写字板、条形码阅读器、数码相机
      • 触摸屏：既是输入设备又是输出设备
    • 输出设备（0）
      • 显示器、打印机、映像输出系统、语音输出系统、磁记录设备、视频投影仪
      • 绘图仪
    • I/O接口:PS/2、SATA、VGA、HDMI、USB2.0 SUB3.0
      • 总线：芯片内总线、元件级总线、内总线、外总线（最多127）
      • 内总线：ISA总线（开放式结构）、EISA总线（服务器）、PIC总线（微型机、即插即用）
      • 外总线：数据信号、地址信号、控制信号