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计算机硬件（Computer hardware）是指计算机系统中由电子，机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。
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计算机组成原理
IMX6UL(A7)
考试学情分析系统
计算机硬件 (王文涛)
中央处理器(CPU)
运算器
执行算术运算和逻辑运算
处理器
负责从存储器中取出指令，经过翻译和分析后发出控制信号
寄存器
程序指令 ↓ 控制单元 ↓ 逻辑运算单元 ↓ 处理后的数据 ↓ 存储单元
CPU基本工作是执行储存的指令序列即程序
工作原理
第一:储存在内存中的指令是二进制形式的，而指令的具体执行需要对多个电子器件施加电信号，因此需要指令译码
第二:程序是一组指令的集合，一般存储在地址连续的内存空间中，因此执行完一条指令按地址顺序读取下一条即可
CPU参数
主频
由于电子器件的工作速度很快，为了协调各个部件协同工作需要提供一个统一的节拍信号，这就是时钟信号(GHz)
主频=外频×倍频系数
外频
外部总线频率是CPU乃至整个计算机系统的基准频率(MHz)
倍频系数
主频与外频之间的相对比例系数
MIPS
每秒钟能执行多少百万条指令
CPU访问内存的速度
QPI总线带宽计算公式
QPI总线带宽=每秒传输次数×每次传输的有效数据×双向
前端数据传输的带宽＝(前端总线频率×CPU的数据位宽)÷8
缓存
位于CPU与内存之间的临时存储器，容量小但速度快
当CPU要读取一个数据时，首先从缓存中查找，如果找到就立即读取并送给CPU处理，如果没有找到就从相对要慢的内存中读取并送给CPU处理，同时把这个数据所在的数据块调入缓存中，这样以后对整块数据的读取都从缓存中进行，不必再调用内存
核心数和线程数
它是通过并行处理，流水执行等方式来提高CPU的工作效率，一般核心数越多，线程数越多，其并行处理的能力就越强
多核心多线程技术是CPU今后发展的必然趋势
存储器
分类
一般分类
内存储器
存储计算机运行时大量的程序和数据的存储器，CPU可以直接访问存储容量比较小，速度快
外存储器
不能直接和CPU交换数据，存储容量比较大，但是速度慢
按存储方式分
随机存储器RAM
按地址访问存储单元，存取时间和存储单元的物理位置无关
顺序存储器SAM
只能按某种顺序来存取
直接存储器DAM
兼有前两者的特点，例如，磁盘是典型的直接存储器，它的寻道过程采用随机方式
按存储介质分
半导体存储器
优点:体积小，功耗低，存储时间短
缺点:当电源消失时，所存信息也随之丢失
磁表面存储器
使用磁性材料作为记录介质，存储器掉电后信息不会丢失
光盘存储器
具有非易失性，数据记录密度，高可靠性高，耐用性好等特点
按存储器的读写功能分
随机读写存储器RAM
既能读又能写
只读存储器ROM
只能读出而不能写入，即使掉电数据也不会丢失
按存储器用途分
主存储器
控制存储器
高速缓冲存储器
辅助存储器
内存
主要技术指标
存储容量
4GB
8GB
存储速度
用存取一次数据的时间来表示(ns)
内存位宽
内存的位宽只一次可以往内存读或者写多少位数据
位宽越大，数据传输越快
(内存频率×内存位宽)÷8＝内存带宽
内存双通道技术
设计两个内存控制器，每个内存控制器相互独立工作，从而使内存的带宽增加一倍
硬盘
硬盘的逻辑结构
磁道
磁盘表面划出的一个圆形的轨迹
扇区
磁盘上的每一个磁道被等分为若干个弧段
磁盘读取和写入数据时，以扇区为单位
柱面
硬盘通常有重叠的一组盘片构成，每个盘面具有相同编号的磁道形成一个圆柱
硬盘的容量计算公式
硬盘的容量＝每扇区字节数×扇区数×柱面数×磁头数
固态硬盘
采用flash芯片作为存储介质
优点:读写速度快，低功耗，无噪音，体积小
光盘
只读型光盘
其记录的信息只能读出不能被改写
一次写入型光盘
可写入一次数据
重写型光盘
进行随机写入，擦除或重写信息
1.3.5计算机的结构
硬件连接
直接连接
总线结构
总线与接口
总线
是一组传输线配以相应的接口电路，通过总线实现各部件及外部设备的连接
优点
第一:便于部件和设备的扩充
第二:制定了统一的总线标准，使不同设备间实现互联
按传递的信息分类
数据总线(DB)
数据信号
双向总线
地址总线(AB)
地址信号
单向总线
控制总线(CB)
控制信号
按在计算机中所处位置
内部总线
计算机内部跟外围芯片与处理器之间的总线， 用于芯片一级的互连
系统总线
计算机中各插件板与系统板之间的总线， 用于插件板一级的互连
外部总线
计算机和外部设备之间的总线， 计算机通过该总线和其他设备进行信息与数据交换， 用于设备一级的互连
接口
显卡
主机系统与显示器之间的接口
提供对图像数据的快速处理
声卡
多媒体技术中最基本的组成部分
实现声波/数字信号相互转换的一种硬件
网卡
是局域网中连接计算机和传输介质的接口
总线带宽计算公式
总线的带宽(字节/秒)＝数据位宽÷8×总线的工作频率
IO设备
按传输方式分
字符设备
块设备
按速度分
高速设备
低速设备
按数据的流向分
输入设备
扫描仪，摄像头
鼠标
机械鼠标
光学鼠标
鼠标的主要参数是分辨率(dpi)移动一英寸所测量出的点数
键盘
标准输入设备用于编辑程序，输入数据，发出命令等
按键101~104个
按其工作方式分
薄膜式
机械式
键盘的四个区域
主键盘区
功能键区
控制键区
小键盘区
输出设备
绘图仪，音箱
显示屏
液晶显示屏
CRT显示器
主要性能
像素
屏幕上图像的分辨率或清晰度取决于能在屏幕上独立显示点的直径
点距
屏幕上两个像素之间的距离
分辨率
每帧的线数和每线的点数的乘积就是显示器的分辨率
显示器储存(显存)
所需显存＝图形分辨率×色彩精度/8
打印机
将主机处理结果以书面形式打印到纸介质上的输出设备
点阵式打印机
喷墨打印机
激光打印机
同时集成了输入输出两种功能
调制解调器，光盘刻录机
认识计算机内存
随机访问存储器RAM
存放操作系统指令，软件指令，处理数据
CMOS存储器
存放计算机的配置信息，如日期和时间，硬盘容量RAM容量等
虚拟内存
计算机使用磁盘空间来模拟内存的能力
ROM BIOS小型指令集合
例如CIH病毒
存储器与存储系统
存储器是一种具有保存和存储信息的设备/器件，是计算机系统不可或缺的资源
三级存储系统
中央处理器CPU
高速缓冲内存Cache
主存储器(即内存)
外存
1)硬盘
内部结构:硬盘是由磁盘片，读写控制电路和驱动机构组成
工作原理:根据电磁学原理，使得磁性材料被磁化时具有两种极性来记录二进制信息
性能指标:容量和转速
硬盘容量＝磁头数(H)×柱面数(C)×磁道扇区数(S)×每扇区字节数(B)
2)快闪存储器
Flash是一种非易失性半导体存储器(通常称U盘)及掉电后信息不丢失且存储速度快，采用USB接口，支持热插拔
3)光盘
工作原理:通过激光照射染料层呈现结晶和非结晶两种状态记录进制信息
类型划分:只读型和可记录型
性能指标:容量和倍数，一倍速率＝150KB/秒
