OS - 计算机基本组成

迈不过友情╰ 2022-10-28 04:57 172阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  生猛干货
 *  概
 *  基本硬件组成
 *   *  CPU
     *  内存
     *  主板
 *  冯·诺依曼体系结构
 *  搞定计算机基础内功

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# 生猛干货 #

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# 概 #

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# 基本硬件组成 #

2000年左右， 要自己组装一台计算机，要先有三大件，CPU、内存和主板。

## CPU ##

CPU (Central Processing Unit) 中央处理器 。 简单来说， CPU是一个超级精细的印刷电路版。

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## 内存 ##

第二个重要的配件，就是 内存（Memory）

程序读取的数据、计算得到的结果，也都要放在内存里

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内存通常直接可以插在主板上 。

存放在内存里的程序和数据，需要被CPU读取，CPU计算完之后，还要把数据写回到内存。然而CPU不能直接插到内存上，反之亦然。于是，最后一个大件—— 主板（Motherboard）

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## 主板 ##

主板是一个有着各种各样，有时候多达数十乃至上百个插槽的配件。

CPU要插在主板上，内存也要插在主板上。主板的 芯片组（Chipset）和 总线（Bus）解决了CPU和内存之间如何通信的问题。芯片组控制了数据传输的流转，也就是数据从哪里到哪里的问题。总线则是实际数据传输的高速公路。

因此， 总线速度（Bus Speed）决定了数据能传输得多快。

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有了CPU、内存、主板 ，那么只要配上 电 源供电，计算机差不多就可以跑起来了。

但是现在还缺少各类输入（Input）/输出 （Output）设备，也就是我们常说的I/O设备。

显示器我们才能看到计算机输出的各种图像、文字，这就是输出设备。 鼠标和键盘能输入，就是所谓的 输入设备。

最后还要配上一个硬盘。这样各种数据才能持久地保存下来。绝大部分人都会给自己的机器装上一个机箱，配上风扇，解决灰尘和散热的问题。

只不过机箱和风扇，算不上是计算机的必备硬件，拿个纸板或者外面放个电风扇，也一样能用。

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# 冯·诺依曼体系结构 #

冯·诺依曼提出的 冯·诺依曼体系结构，也叫存储程序计算机。

[First Draft of a Report on the EDVAC][] 描述了他心目中的一台计算机应该长什么样。这篇报告在历史上有个很特殊的简称，叫 First Draft 《第一份草案》。这样，现代计算机的发展就从祖师爷写的一份草案开始了。

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首先是一个包含算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和处理器寄存器（Processor Register）的处理器单元（Processing Unit），用来完成各种算术和逻辑运算。因为它能够完成各种数据的处理或者计算工作，因此也有人把这个叫作数据通路（Datapath）或者**运算器**。

然后是一个包含指令寄存器（Instruction Reigster）和程序计数器（Program Counter）的控制器单元（Control Unit/CU），用来控制程序的流程，通常就是不同条件下的分支和跳转。在现在的计算机里，上面的算术逻辑单元和这里的**控制器单元**，共同组成了我们说的CPU。

接着是用来存储数据（Data）和指令（Instruction）的内存。以及更大容量的外部**存储**，在过去，可能是磁带、磁鼓这样的设备，现在通常就是硬盘。

最后就是各种 **输入和输出设备**，以及对应的输入和输出机制。我们现在无论是使用什么样的计算机，其实都是和输入输出设备在打交道。个人电脑的鼠标键盘是输入设备，显示器是输出设备。我们用的智能手机，触摸屏既是输入设备，又是输出设备。而跑在各种云上的服务器，则是通过网络来进行输入和输出。这个时候，网卡既是输入设备又是输出设备。

任何一台计算机的任何一个部件都可以归到运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备中，而所有的现代计算机也都是基于这个基础架构来设计开发的。

而所有的计算机程序，也都可以抽象为**从 输入设备读取输入信息，通过 运算器和 控制器来执行存储在 存储器里的程序，最终把结果输出到 输出设备中**。而我们所有撰写的无论高级还是低级语言的程序，也都是基于这样一个抽象框架来进行运作的。

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# 搞定计算机基础内功 #

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[First Draft of a Report on the EDVAC]: https://en.wikipedia.org/wiki/First_Draft_of_a_Report_on_the_EDVAC
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