计算机硬件基础

一 计算机基本组成

目前市面上的计算机几乎都是冯诺依曼体系计算机，冯·诺依曼计算机使用冯诺依曼体系机构的电子数字计算机。1945年6月，冯·诺依曼提出了在数字计算机内部的存储器中存放程序的概念，这是所有现代电子计算机的末班，被称为“冯·诺依曼结构”，按照这种结构构造的电脑称为存储程序计算机，又称为通用计算机。

冯·诺依曼体系的计算机的特点是：程序以二进制代码的形式存放在存储器中；所有的指令都是由操作码和地址码组成；指令在其存储过程中按照执行的顺序进行存储；以运算器和控制器作为计算机结构的中心等。冯诺依曼计算机广泛应用于数据的处理和控制方面。

冯诺依曼理论的要点是：数字计算机的数制采用二进制；计算机应该按照程序顺序执行。

根据冯诺依曼体系结构组成的计算机，必须具有如下功能：

把需要的程序和数据送至计算机中。

必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力。

能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力。

能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制机器的各部件协调操作。

能够按照要求将处理结果输出给用户。

为了完成以上功能，计算机必须具备以下五大基本组成部件：

1. 控制器：计算机的指挥系统。控制器通过数据地址来访问存储器，从存储器中取出指令，经过编译器编译或解释器解释后，根据结果得出相应的操作控制信号并作用于其他部件，使得各部件在控制器的严格控制下互相协调的工作。
2. 运算器：实现算术运算和逻辑运算的部件。
3. 存储器：计算机用来存储所有数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按照指定的存储地址存（写）入或取（读）出数据。
4. 输入设备：是向计算机中输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。常见的输入设备有：键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏等。
5. 输出设备：主要有显示器、打印机和绘图仪等。

现代计算机将上述五大部件分成三大核心组件：

1. CPU（控制单元+算数逻辑单元）
2. 主存储器
3. 输入输出设备

相关性如下

二 编程与计算机硬件的关系

为了使计算机能够理解人的意图，人类就必须将需解决的问题的思路、方法和手段通过计算机能够理解的形式告诉计算机，使得计算机能够根据人的指令一步一步去工作，完成某种特定的任务。这种人和计算体系之间交流的过程就是编程。

编写的程序经过译码器分析后得到的是一大堆的二进制指令，这些指令通过CPU读取从而产生相应的操作控制信号作用于其他的硬件上，从而完成相应的功能。

三 内存容量单位换算

1Byte=8bit

1KB=1024Bytes

1MB=1024KB

1GB=1024MB

四 CPU位数关系

现在市面上的计算机主要分为32位和64位两种规格，它们之间的区别只要为以下四点

1. 处理数据能力不同
2. 支持的内存不同（寻址不同）
3. 架构不同
4. 对配置的要求不同

五 操作系统基础

1 操作系统是什么？

操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。操作系统是一个协调管理控制计算机硬件资源与软件资源的一个控制程序。

2 为什么要有操作系统？

操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机硬件和其他软件的接口。操作系统的功能包括管理计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持，让计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，提供各种形式的用户界面，使用户有一个好的工作环境，为其它软件的开发提供必要的服务和相应的接口等。实际上，用户是不用接触操作系统的，操作系统管理着计算机软件资源，同时按照应用程序的资源请求，分配资源，如：划分CPU时间，内存空间的开辟，调用打印机等。

操作系统就是为了让使用者更加方便的使用计算机硬件资源和软件资源的一个工具。