第二章计算机

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机.

第二章

• 2.4微型计算机硬件系统
  • 2.4.1主机系统
    • 主板
      • 微型计算机中最大的一块集成电路板，是其他部件和设备的连接载体
      • 构成
        • 芯片
          • 芯片组是系统主板的灵魂，决定了主板的结构和cpu的使用
          • cpu是大脑，芯片是心脏
          • 跟大成都决定计算机系统的整体性能和功能
        • 插槽/接口
      • 板载功能
        • 集成显卡在cpu内部，是cpu的显示核心
    • cpu
      • 计算机的核心
      • 主要性能指标
        • 主频
          • cpu的时钟频率，hz，也是工作频率
        • 睿频
          • 也是睿频加速，自动超频技术，重任务时可以提高主频发挥最大的性能
        • opi带宽
          • cpu内部总线
          • 处理数据能力
          • 每次传输2b有效数据，双向
          • 计算公式qpi总线带宽＝每秒传输次数（即qpi频率）x每次传输的有效数据（2B）×2
        • 字长和位数
          • 字长位数等于通用寄存器位数
        • 高速缓冲存储器容量
          • 减少cpu从内读取指令或数据的等待时间
          • 缓冲级别越多不代表cpu性能好，命中率高才好
        • 多核多线程
          • cpu每个核心包含
            • 运算器
            • 控制器
          • 减少闲置时间，提高运行效率
    • 内存储器
      • cpu能直接访问的存储器
        • ram
          • 主要性能指标
            • 存储容量
            • 存取速度
        • rom
          • 只能被读取
        • BIOS
          • 基本输入输出系统，可以识别各种硬件
    • 外存储器
      • 内存储器的辅助和必要补充
      • 大容量，能长期保存数据
      • 分类
        • 机械硬盘
          • 指标
            • 存储容量（最主要）
              • 计算公式：存储容量＝盘面数×磁道数x扇区x扇区容量
            • 转速
              • 单位rpm
        • 固态硬盘
          • 与上面相比，读写速度快，除了快无优点
        • 光盘
          • 读取光盘的东西
            • 光驱（光盘驱动器）
              • 分类
                • cd
                • dvd（容量更大）
              • 衡量性能指标
                • 读取数据的速率（倍速）
        • 移动存储
          • flash存储器
            • 在断电时也能长期保持数据
            • 很高的存取速度
            • u盘和flash卡
              • u盘用usb接口
              • flash卡
                • sd卡手机的
          • 移动硬盘
            • usb接口和IEEE1394接口
  • 2.4.2 总线与接口
    • 总线
      • 串行总线
        • 二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的部件
      • 并行总线
        • 数据线有很多根
      • 主要技术指标
        • 带宽
          • 单位时间内总线上传送的数据量，总线数据传输速率
          • 总线带宽＝总线工作频率x总线工作位宽x传输次数/8
        • 位宽
          • 总线能够同时传送的二进制数据的位数
        • 工作频率
      • 系统总线最重要
    • 接口
      • usb
        • 串行总线接口
        • 支持热插拔，传输速率较高
      • IEEE1394
        • 高速串行接口
        • 支持热插拔
      • hdmi
        • 高清晰度多媒体接口
      • 音频
      • 显示器
  • 2.4.3输入输出设备
    • 外部设备
    • 输入
      • 键盘鼠标触摸屏
    • 输出
      • 显示器
        • 指标
          • 分辨率
          • 颜色质量
          • 响应时间
      • 打印机
        • 打印速度
          • 单位ppm
        • 分辨率
        • 分类
          • 针式打印机
          • 喷墨打印机
          • 激光打印机
          • 3d打印
            • 以计算机模型文件为基础
            • 被用于模型制造和单一材料产品的直接制造
• 2.3软件
  • 2.3.1系统软件
    • 操作系统（最基本）
      • 管理资源
    • 语言处理程序
      • 程序设计语言
        • 机器语言
          • 能被机器直接理解和执行的指令集合
          • 不需要翻译 占用空间少，执行速度快
        • 汇编语言
          • 将机器指令代码用英语助记表示，代替指令和数据（add，sub）
          • 即指令助记符（符号语言）
          • 需要翻译
        • 高级语言
          • cobol basic pascal c c++ java
            • basic
              • 解释型，运行速度慢，初学者语言
            • Fortran语言
              • 用于科学计算
            • Python
              • 面向对象的解释型程序设计语言
          • c语言是集高级语言和低级语言的统一体
      • 语言处理程序
        • 实现翻译过程
          • 用非机器语言编写的程序称为源程序
          • 通过翻译程序翻译后的程序称为目标程序
          • 翻译程序也叫编译器
        • 分类
          • 汇编程序
            • 把汇编语言编制的程序（源程序）翻译成机器语言程序（也称目标程序的工具
          • 高级语言翻译程序
            • 将高级语言编写的源程序翻译成目标程序的工具
            • 工作方式
              • 解释方式
                • 由解释程序完成
                • 不生成目标程序
                • 执行速度慢
                • 早期basic采用解释方式
              • 编译方式
                • 翻译工作由编译程序完成
                • 生成目标程序，通过连接程序将目标程序和有关的程序库组合成一个完整的可执行程序
                • 产生的可执行程序可以脱离编译程序和源程序独立存在并反复使用
                • 绝大多数高级语言都采用编译方式
    • 各种实用程序
      • Windows优化大师等
  • 2.3.2应用软件
    • 办公软件
      • 为办公自动化服务
      • 微软公司的Microsoft office和金山公司的kingsoft office
    • 图像和图像处理软件
      • 图像软件
        • 图像表示方式
          • 位图文件
        • 软件
          • Photoshop
      • 绘图软件
        • 创建和编辑矢量图文件
        • autocad （通用的交互式绘图软件包），Corel photo
      • 动画制作软件
        • 3D Max，Flash，After Effect
    • 数据库系统
      • 数据库
      • 数据库管理系统
        • 用于建立，使用和维护数据库的软件
        • dbms
        • access，MySQL，SQLServer，Oracle
      • 数据库应用程序
        • 数据库应用软件
          • 超市销售系统
          • 学生选课
      • 数据库管理员
      • 硬件
    • Internet服务软件
      • 浏览器，电子邮件，FTP文件传输，博客和微信
• 2.2计算机硬件系统和工作原理
  • 2.2.1计算机硬件系统
    • EDVAC中采用了“存储程序”的思想，以此思想为基础的各类计算机统称为冯（点）诺依曼计算机
      • 特点
        • 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备组成
          • 运算器ALU
            • 含义
              • 计算机中进行数据加工的部件
            • 包括
              • 算术逻辑单元
              • 各种寄存器
            • 功能
              • 算数运算和逻辑运算
          • 控制器（CU）
            • 是计算机的指挥中枢
            • 用于控制计算机各个部件按照指令的功能要求协同工作
            • 主要部件
              • 程序计数器pc
              • 指令寄存器（ir）
              • 指令译码器id
              • 时序控制电路
              • 微操作控制电路
            • 基本功能
              • 从内存取指令
              • 分析指令
              • 向其他部件发出控制信号
          • 两者共同组成了中央处理器，是计算器核心部分
          • 存储器
            • 存储程序和数据“取之不尽、一冲就走”
            • 分类
              • 内存储器
                • 存放要执行的程序和数据，计算机可以直接从内存中存取信息
                • 划分
                  • 随机存取存储器ram
                    • 断电信息自动消失
                  • 只读存储器rom
                • 特点
                  • 存取速度快，容量小，价格贵
              • 外存储器
                • 外存，辅存
                  • 用于长期存放程序和数据
                • 一般只与内存进行数据交换
                • 容量大，价格低，存取速度慢
              • 为解决矛盾，通常采用多级存储器体系结构即使用高速缓冲存储器cache
            • 相关概念
              • 数据存储的最小单位为一个二进制位(bit.b)
              • 字节byte
                • 8位等于1字节
                • 用来作为计算机存储容量的基本单位
                • b，kb，mb，gb，tb，pb
              • 字和字长
                • CPU一次存取、加工和传送的数据单位称为“字”
                • 每个字占有的二进制位称为“字长”
                • 字长越长精度越高
                • 主流微型计算机是64位计算机
          • 输入设备
            • 键盘鼠标触摸屏摄像头扫描仪游戏杆话筒
          • 输出设备
            • 显示器打印机绘图仪音响
          • 输入输出设备简称I/O设备
        • 程序和数据以同等地位存放在存储器中，并要按地址寻访
        • 程序和数据以二进制表示
  • 2.2.2计算机基本工作原理
    • 基本原理
      • “存储程序”
      • “自动地执行程序”
    • 指令即指令系统
      • 指令
        • 能被计算机识别并执行的二进制编码，称为机器指令
        • 规定了计算机能够执行的操作和操作对象所在的位置
        • 组成
          • 操作码
            • 告诉cpu应当执行何种操作
            • 功能
          • 地址码
            • 告诉cpu操作的数据在哪里
        • 执行过程
          • 取指令
          • 分析指令
          • 执行指令
    • 计算机的工作原理
      • 基本原理就是程序自动执行的过程
    • 流水线技术
      • 实现几条指令的并行处理
      • 在控制器中每个部件还是串行处理
    • 多核技术
      • 提高程序执行速度的任务还是要提高处理器主频的速度
      • 含义
        • 通过放置多个计算引擎（内核）来提升处理器的计算速度
      • 会增加内耗，但只是倍数关系，可以解决散热问题
      • 多个微处理器核心可以并行地执行程序代码
      • 程序运行时的最小调度单位是线程，每个线程是cpu的分配单位
• 2.1引言
  • 计算机