计算机基础

 

1 计算机的三大核心组件

   组成计算机的五大单元运算器、控制器、储存器、输入设备、输出设备可以合并成为三大核心组件：CPU、io设备、主储存器。

1、控制单元+算数逻辑单元 =>CPU

2、主存储器，即主记忆器

3、输入单元input+输出单元output=>IO设备

2 CPU工作流程

1、计算机五大组成部分的基本工作流程就是：输入单元=>主存储器=>CPU=>主存储器=>输出单元

2、CPU的基本工作是执行存储的指令，即程序。程序的执行过程是不断取出指令、分析指令（指令译码）、执行指令 如此周而复始、反复循环，使得计算机能够自动工作。除非遇到停止的命令。（如下图）

 

 

 

3 CPU指令集

1、CPU是计算机的大脑，大脑集成一系列具体控制计算机组件的指令集。程序员的目的是控制计算机工作，所以程序员的代码会转换成cup的指令集控制计算机组件工作。

2、CPU按照指令集分为精简指令集CPU与复杂指令集CPU，区别在于前者的指令集精简，每个指令的运行时间都很短，完成的动作也很单纯，指令的执行效能较佳；但是若要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。后者的指令集每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数目多而且复杂，每条指令的长度并不相同。因为指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长，但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。

3、X86架构64位，X86是对CPU型号或架构的统称。cpu的位数指的是cpu一次性能从内存中取出多少位二进制指令，64bit指的是一次性能从内存中取出64位二进制指令

4 运算器与控制器

运算器和控制器合称中央处理器（Central Processing Unit, CPU）

其中运算器用来主要负责程序运算与逻辑判断，控制器则主要协调各组件和各单元的工作，所以CPU的工作主要在于管理和运算。可以说计算机的大脑就是CPU

5 内存

 1、内存是一个临时存储数据进程（进程）的地方（临时存储器）。

 2、程序运行时会被调度到内存中执行，当程序关闭时，会在内存中释放掉。

 3、电脑关机时候，内存都被清空

 4、内存是计算机运行中间一个介质

 5、内存的运算速度比硬盘快，内存是电子的，磁盘是机械的。

 6 程序与进程

 1、程序是放在电脑上的文件，存储在磁盘里。例如电影

 2、进程是正在运行的程序，存储在内存里。就像播放的影片

 3、守护进程 为了处理一项任务或者提供任务，而持续运行的程序。例如QQ

7 Buffer与cache

 1、将数据写入到内存里，这个数据内存的空间在Linux系统中一般被称为缓冲区（buffer）

写入到内存的（buffer）缓冲区，即写缓冲

数据====》内存（buffer）====》磁盘

  2、从内存里读取数据，这个存数据的内存空间在Linux中一般称为缓存区（cache）

从内存cache读取,即读缓存

读取《====内存（cache）《=====磁盘

缓存无处不在

 8 磁盘

  1 磁盘分类

  （1）磁盘的接口包括IDE、SCSI、SAS、SATA等种类，其中IDE、SCSI已退出历史舞台。 

  （2）磁盘的类型又分为机械磁盘和SSD固态硬盘两种。

  （3）现在个人电脑：SATA，SSD固态盘。

       现在服务器：SAS,SSD固态盘,偶尔用SATA

  （4）性能|价格：SSD>SAS>SATA

      不差钱、需要高性能企业 选SSD更多

      性价比的企业，SSD和SAS搭配。

   2 IO

     IO:输入输出
     I INPUT 输入
     O OUTPUT 输出
     iops，即input/output per second（每秒的输入输出）

 

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  3 Raid卡（阵列卡）磁盘冗余阵列

   （1)Raid优点

     （a）把多块盘合成一块盘。
     （b）实现冗余（备份）
     （c）提升性能

   (2) Raid 级别

     Raid0 Raid1 Raid5 Raid10

 （3）Raid 0

        RAID0原理：
   （a）把多块盘合成一块盘，可用容量是所有盘之和。优点
     (b)  没有冗余，即坏一块盘，整个RAID就坏，数据都会丢失。缺点
     (c)  性能是所有盘之和 优点

    RAID0使用情况：
    （a）不太重要的数据。
      (b)  性能要求高的。
    （c）容量要求高。

 （4）Raid 1

      RAID1原理:
     （a）只能是两块盘整合到一起，容量还是一块盘容量。
     （b）冗余100%，即坏一块数据不丢失。
     （c）性能减半，只是一块盘性能。

      RAID1工作情况
      （a）很重要的数据。
      （b）性能要求不高。
      （c）容量要求不高。

9  冯 .诺依曼 计算机结构的有3条重要的设计思想

  1、计算机应由运算器、控制器、储存器、输入设备和输出设备5大部分组成。

   2、以二进制的形式表示数据命令。

   3、程序预先存入储存器中，使计算机哎工作中能自动地从储存器中取出程序指令并加以执行。

 10 计算机数据记录单位

     计算机是通过电位记录信息的，仅能识别0和1。故用二进制的形式存储和运算。下面是计算机数据的常用单位。

  1、位（bit）

     数据存储最小的单位为位，中文称为比特。一个二进制位只能表示0或1，要表示更多的信息就要把多个位组合成一个整体。一般以8位二进制组成一个基本单位，比特单位太小，应用不多

  2、字节（Byte)

     字节是计算机数据处理的基本单位。字节（Byte）简记为B，规定一个字节为8位，即1B=8bit。每个字节由8个二进制单位组成。

  3、1Byte = 8bit   1KB=1024B  1MB=1024KB  1GB=1024MB   1TB=1024GB  1PB=1024TB  1EB=1024PB  1ZB=1024EB

11 计算机常用计数制

   1、十进制   逢十进一（加法运算）借一当十（减法运算）

   例： 123456 = 1x 10^5 +2x10^4+3x10^3+4X10^2+5x10^1+6x10^0

   2、二进制 

    （1）两个数码 0 、1

     （2）基数为 2

     （3）逢二进一 （加法运算）借一当二 （减法运算）

   例 ：二进制数1101转换为十进制数的计算方式

       1x2^0+0x2^1+1x2^2+1x2^3=13

    3、八进制

     （1）有八个数码 1 2 3 4 5  6 7 8 

     （2）基数为8

     （3）逢八进一 （加法运算）借一当八 （减法运算）

     例：八进制数123表示为十进制的计算式

       3x8^0 +2x8^1+3x8^2=83

    4、十六进制

     （1）有16个数码 1 、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、 C 、D、 E、F 。A B C D E F 分别代表10  11 12 13 14 15

     （2）基数为16

     （3）逢十六进一（加法运算） 借一当十六（减法运算）

       例：十六进制5F3A的表示的十进制计算式为

        10x16^0 +3x16^1+16x16^2+5x16^3=24634