计算机基础知识（看了都说好）系列之计算机系统的基本构造，希望大家能耐心看完。

First·概述

计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件系统是计算机的“躯干”，是物质基础。而软件系统则是建立于这个“躯干”上的“灵魂”，没有安装任何软件的计算机称为裸机。

1.宏观角度

从宏观角度来看，计算机最底层的基础是各种硬件设备，然后在裸机上安装操作系统，子后再在操作系统下安装各种应用软件，最后用户只需要使用各种应用软件即可。

 

 

2.微观角度

 从微观角度来看，计算机组成及各部分的功能如上图所示。值得注意的是外部设备与主机之间、主机的各个部分之间的存储速度不一样，存储速度由慢到快依次是外存、内存、Cache、CPU。可见CPU的存储速度是最快的。

Second·计算机硬件系统

计算机硬件部分由五大部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 

（一）处理器

1.中央处理器（CPU——Central Processing Unit）

由运算器、控制器和一些寄存器组成；

运算器进行各种算术运算和逻辑运算；

控制器是计算机的指挥系统；

CPU的主要性能指标是主频和字长。

2.图形处理器（GPU——Graphics Processing Unit）

图形处理器（GPU），又称显示核心、视觉处理器、显示芯片，是一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备（如平板、我滴手机）上做图像和图形相关运算工作的微处理器。

3.张量处理单元（TPU——Tensor Processing Unit）

张量处理单元（TPU），是一款为机器学习而定制的芯片，经过了专门深度机器学习方面的训练，具有更高效能（每瓦计算能力）。

（二）存储器

存储器的主要功能是用来保存各类程序的数据信息。

存储器可以分为主存储器和辅助存储器两类。

1.主存储器（也称为内存储器），属于主机的一部分。用于存放在系统当前正在执行的数据和程序，属于临时存储器。

2.辅助存储器（也称为外存储器），它属于外部设备。用于存储暂不用的数据和程序，属于永久存储器。存储器与CPU的关系表示如下：

（1）内存存储器

内存储器又称为主存，它和CPU一起构成了计算机的主机部分，并且存储的信息可以被CPU直接访问。内存由半导体存储器组成，存取速度极快，但一般容量较小。内存中含有很多的存储单位，每一个单位可以存放1个8位二进制数，即一个字节。内存中的每个字节各有一个固定的编号，这个编号称为地址。CPU在存取存储器的数据时是按地址进行的。所谓存储器容量即存储器中所包含的字节数，通常用KB、MB、GB、TB、和PB作为存储器的容量单位。他们之间的关系为：

1KB=1024MB         1MB=1024KB        1GB=1024MB        1TB=1024GB          1PB=1024TB

内存储器通常可以分为随机存储器RAM、只读存储器ROM和高速缓冲存储器Cache三种。

 

 （2）外存储器

外存储器又称为辅助存储器，它的容量一般都比较大，而且大部分可以移动，便于在不同计算机之间进行信息交流。在微型计算机中，常用在的外存有硬盘、闪存和光盘几种

 

那么外存和内存存储器我们来进行一个对比：

内存储器存取速度>外存储器存取速度                but                   内存储器容量<外存储器容量

 1.固态硬盘存储器

固态硬盘在接口的规范和定义、功能及使用方法上与普通硬盘完全相同，在产品外形和尺寸上也是基本与普通硬盘一致。但其采用闪存作为存储介质，读取速度相对于机械硬盘更快。

2.机械硬盘存储器

机械硬盘存储器由电机和硬盘组成，一般置于主机箱内。机械硬盘是涂有磁性材料的磁盘组件，用于存放数据。他是一个非常精密的机械装置，磁道间只有百万分之几英寸的间隙，磁头传动装置必须把磁头快速而准确的移到指定的磁道上。

3.闪存

闪存又称优盘，是在存储速度与容量上介于软盘与硬盘之间的外部存储器。

4.光盘

光盘的存储介质不同于磁盘，它属于另一种存储器。根据其制造材料和记录信息方式的不同一般分为三类：只读光盘、一次写入型光盘和可擦光盘。

（三）输入设备

输入设备是外界向计算机传送信息的装置。在微型电脑系统中，最常用的输入设备是键盘和鼠标，此外还有光电笔、数字化仪、图像扫描仪、触摸屏、麦克风、视频输入设备、条形码扫描器等。

（四）输出设备 

输出设备的作用是将计算机中的数据信息传送到外部媒介，并转换成某种为人们所认识的表示形式。在微型计算机中，最常用的输出设备是显示器和打印机。

（五）总线结构 

按照总线上传输信息的不同，总线可以分为数据总线（DB），地址总线（AB）和控制总线（CB）三种。

1.数据总线

用来传送数据信息，它主要连接了CPU与各个部件，是他们之间交换信息的通路。

2.地址总线

用来传送地址信息。CPU通过地址总线中传送的地址信息访问存储器，通常是单向的。

3.控制总线

用来传送控制信号，以协调各种部件之间的操作。

（六）主要的性能指标

计算机常用的指标：

1.字长

字长是值一台计算机所能处理的二进制代码的位数。计算机的字长直接影响到他的精度。功能和速度。字长俞长，表示的数值范围就越大，计算出的结果的有效位数也就越多；字长俞长，能表示的信息就越多，机器的功能就更强。

2.运算速度

运算速度是指计算机每秒钟所能执行的指令条数，一般用MIPS(Million of Instructions Per Second,即每秒百万条指令)为单位。

3.主频

主频是指计算机CPU的时钟频率，它在很大程度上决定了计算机的运行速度。一般时钟频率越高，运算的速度就越快

4.内存容量

内存容量是指内存储器中能够存储信息的总字节数，一般以GB为单位。内存容量反映内存储器存储数据的能力。目前计算机的内存容量有4GB、8GB、16GB。