《鸟哥的Linux私房菜（基础篇）》第0章 计算机概论

[qunzi0214]

中央处理器（Central Processing Unit, CPU）架构

精简指令集（Reduced Instruction Set Computer, RISC）

指令精简，单个指令运行时间短，复杂指令需要多个指令来完成（Oracle的SPARC、IBM的Power Architecture、ARM的 ARM CPU）。PS3是Power Architecture，而手机一般是ARM CPU

复杂指令集（Complex Instruction Set Computer, CISC）

指令数目多且复杂，可以处理的工作丰富（AMD，Intel，VIA等x86）。叫x86的原因是最早Intel研发的CPU代号8086，64位的个人电脑CPU又称为x86-64架构。位（bit）是指CPU一次可以读写的数据量

常用的计算单位

容量

1TB = 1024GB = 1024 ^ 2 MB = 1024 ^ 3 KB = 1024 ^ 4 Byte = 8 * 1024 ^ 4 bit

速度

CPU频率：1GHz = 1000 ^ 3 Hz
网络传输：20M/5M 其实是 20Mbit/s 5Mbit/s，理论上下载 2.5MB/s 上传 625KB/s

总线带宽

内存频率的限制主要来自CPU中的内存控制器，假设一个x86-64的CPU对内存的工作频率是 1600MHz，
那么理论上总线带宽 = 1600MHz * 64bit = 12.8GB/s

内存

动态随机存取内存（Dynamic Random Access Memory, DRAM）

SDRAM/DDR	型号	数据位宽（bit）	内部频率（MHz）	频率倍数	带宽
SCRAM	PC133	64	133	*1	1064MB/s
DDR	DDR-266	64	133	*2	2.1GB/s
DDR	DDR-400	64	200	*2	3.2GB/s
DDR	DDR2-800	64	200	*4	6.4GB/s
DDR	DDR3-1600	64	200	*8	12.8GB/s

同理，目前已经很流行的DDR4频率为3200MHz，带宽可以达到 33.6GB/s（Double Data Rate, DDR）

静态随机存取内存（Static Random Access Memory, SRAM）

使用SRAM来做成CPU内部的二级缓存（L2 Cache），把常用的程序或数据放入缓存中，可以大大提升性能

只读存储器（Read Only Memory, ROM）

通常用来写入固件，曾经BIOS（Basic Input Output System）也是写入ROM中的。特点是没有通电时也能记录数据。

显卡

主要用来处理图像，显存容量会影响到屏幕分辨率和颜色深度。同时，有专门的图像处理芯片，用于加速3D运算需求。目前显卡的插槽基本都是PCIe（PCI-Express）

规格	1x带宽	16x带宽
PCIe 1.0	250MB/s	4GB/s
PCIe 2.0	500MB/s	8GB/s
PCIe 3.0	1GB/s	16GB/s
PCIe 4.0	2GB/s	32GB/s

硬盘

机械硬盘（Hard Disk Drive, HDD）

一般由主轴马达、机械手臂、磁片柱和磁头组成。数据存储在磁片中，读写数据需要转动磁片，因此存在读写速度存在物理限制

SATA接口

版本	带宽（Gbit/s）	速度（MB/s）
SATA 1.0	1.5	150
SATA 2.0	3	300
SATA 3.0	6	600

因为 SATA 接口传输数据时，10bit 中仅 8bit 是数据，其余 2bit 作为校验用，因此换算（B转bit）是 1:10 而不是 1:8

USB接口

和SATA接口一样，仅仅是理论值

版本	带宽（Mbit/s）	速度（MB/s）
USB 1.0	12	1.5
USB 2.0	480	60
USB 3.0	5 * 1024	500
USB 3.1	10 * 1024	1000

固态硬盘（Solid state Disk, SSD）

最大的好处是，通过闪存直接读写的特性，不需要马达，无延时速度快且省电

操作系统

早期想让电脑执行程序需要参考一堆硬件功能函数，学习机械语言，并且程序迭代困难。操作系统的出现解决了这一问题：操作系统是一组程序，重点在于管理电脑的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。

内核（kernel）

对硬件的所有操作都由内核完成，内核程序通常在电脑启动后就常驻内存中，且在内存中的区块是受保护的

系统调用（System Call）

操作系统通常提供一套应用程序编程接口（Application Programming Interface, API），否则开发人员仅仅从参考硬件功能函数编程参考内核功能

兼容

综上所述，硬件规格 -> 系统内核 -> 操作系统 -> 系统调用 -> 应用程序，所以应用程序必须指定某一版本的操作系统