第0章 计算机概论
0.计算机的五大单元
书中给出的分类是输入单元，输出单元，中央处理器（CPU）内部的控制器单元、算数逻辑单元和内存五大部分。一般冯诺依曼型计算机我还是比较习惯写成以下五个部分：
- 输入：将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标器、光电输入机、磁带机、磁盘机、光盘机等。
- 输出：它把计算机的计算结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。常见的输出设备有打印机、激光印字机、绘图仪及磁带、光盘机等。
- 控制器：对程序规定的控制信息进行解释，根据其要求进行控制，调度程序、数据、地址，协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。
- 运算器：对数据进行算术运算和逻辑运算。
- 存储器：存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息，一般指内存，外部存储设备等。
1.CPU的种类
按照CPU内部的微指令集可以分为精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。
- 精简指令集（Reduced Instruction Set Computing，RISC）
- 特点：微指令集精简，每个指令的执行时间短，操作单纯，指令性能较佳。
- 应用：Sun公司的SPARC架构系列（应用于大型工作站，银行金融体系的主要服务器），IBM的Power Architecture，PowerPC（应用于Sony的PS3），ARM系列（收集，导航系统，网络设备等）。
- 复杂指令集（Complex Instruction Set Computing，CISC）
- 特点：指令数目多，复杂，指令长度不同，每条指令花费时间长，可以处理的工作比较丰富。
- 应用：AMD，Intel等x86架构的CPU。
2.计算机的分类
按照复杂度和运算能力，可以分为：超级计算机，大型计算机，迷你计算机，工作站和微电脑。
3.计算机架构
- Intel芯片架构：有两个桥接器控制各组件的通信，北桥连接速度较快的CPU、内存和显存等，南桥连接速度较慢的周边接口，如硬盘，USB，网卡等。
- AMD芯片架构：内存与CPU直接通信，不经过北桥，加速了两者的通信，将内存控制组件集成到了CPU中，理论上加速了CPU与内存的传输速度。
4.About CPU
- CPU性能的衡量：频率，即CPU每秒可以进行的工作次数。
- CPU的外频：CPU与外部组件进行数据传输或运算时的速度。
- CPU的倍频：CPU内部用来加速工作性能的一个倍数，CPU频率=CPU外频×CPU倍频。
- CPU的超频：将CPU的外频或倍频通过主板的设定功能更改成较高频率的一种方法，倍频通常在出厂时被锁定无法修改，因此通常修改外频来实现超频。但因为频率并非正常速度，可能会出现死机等问题。
- 系统总线：北桥的总线，内存传输的主要信道，速度快。北桥支持的频率称为前端总线速度（Front Side Bus，FSB），每次传输的位数是总线宽度。总线频率=FSB×总线宽度，每秒可以传送的最大数据量。常见的总线宽度有32/64位（bit）。
- 输入输出（I/O）总线：南桥的总线。
- 字组大小（word size）：CPU每次能够处理的数据量。通常用CPU的字组大小来称呼架构。
5.About 内存
- 内存的主要组件是动态随机访问内存（Dynamic Random Access Memory，DRAM），只有在通电时才能记录和使用，断电后数据就消失了，挥发性内存。
- CPU内部的第二层高速缓存使用静态随机访问内存（Static Random Access Memory，SRAM）。
- 只读存储器：BIOS（Basic Input Output System）程序写死到主板的内存芯片上中，这个芯片在没有通电时就能够将数据记录下来，就是只读存储器（Read Only Memory，ROM）。
6.About 显卡
- 显卡（Video Graphic Array，VGA）通过北桥芯片与CPU、内存等通信。
7.About 硬盘
- 硬盘由盘片、机械臂、磁头和主轴马达组成。运行时，主轴马达让盘片转动，机械臂伸展让读取头在盘片上进行读写操作。
- 扇区：磁盘的最小存储单位，每个扇区大小是512bytes。
- 柱面：分割硬盘时的最小单位。
- 硬盘的存储量=读取头个数×每个读取头负责的柱面数×每个柱面的扇区数×扇区容量（即512bytes）。
8.文字编码系统
- 类似于“字码对照表”。
- 常用英文编码表是ASCII，每个符号（英文、数字或符号）占用1B。
- 常用中文编码是gb2312，每个中文占用2B。
- 为解决乱码问题，使用Unicode编码系统，称为UTF8或统一码。
9.计算机系统
- 软件分类：系统软件和应用程序。
- 操作系统：管理计算机的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。
- 内核：管理硬件，提供合理的计算机系统资源分配（CPU资源、内存使用资源等）。
- 内核的功能：
- 系统调用接口：方便程序员通过与内核通信，将硬件资源进一步利用。
- 程序管理：CPU资源有效分配。
- 内存管理：提供虚拟内存功能，内存不足时提供内存交换（swap）功能。
- 文件系统管理。
- 设备驱动。