2021-09-03 《鸟叔Linux私房菜》阅读纪录 第零章-计算机概论-个人计算机架构

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文章目录

  • List
  • 个人计算机架构
    • X86架构
    • 相关设备组件
      • CPU
        • CPU频率
        • CPU等级
        • 超线程 (Hyper-Threading ,HT)
      • 内存(主存储器 || DRAM)
        • DRAM与SRAM
        • 只读存储器(ROM)
      • 显示适配器VGA(Video Graphics Array)
        • 与主板的连接口
        • 与显示屏的连接口
      • 硬盘与存储设备
        • 硬盘的分类
        • 硬盘的构成
        • 硬盘的数据
      • 电源供应器
        • 能量转换效率

个人计算机架构

X86架构

以下为Intel 的主板架构
在这里插入图片描述

2015年Intel芯片架构
在这里插入图片描述

早期芯片通常分为两个网桥来控制各组件的沟通

  • 南桥

南桥负责链接速度较慢的装置接口,包括硬盘、USB、网络卡等组件

  • 北桥

北桥负责连接链接速递较快的CPU、主存储器、与显示适配器

但是到目前的架构中,大多会将内存控制器整合到CPU的封装中

相关设备组件

CPU

CPU频率

CPU频率是指CPU每秒钟可以进行的工作次数

  • 外频

外频是指CPU与外部组件进行数据传输时的速度

  • 倍频

倍频是指CPU内部用来加速工作效能的一个倍数

二者相乘就是CPU的频率速度

  • CPU超频

超频是指将CPU的倍频或者外频透过主板的设定功能更改成较高频率的一种方式,但因CPU的倍频通常在出厂时已经被锁定而无法修改,因此较常被超频的为外频。

  • 32位和64位CPU与总线宽度
  • 总线宽度

每次能够传输的数据量 32位就是指每次能够传32bits,64bits亦然
主存储器也有其工作频率,这个频率限制来自于CPU的内存控制器所决定,CPU内建的内存控制芯片对主存储器的工作频率最高可以达到1600MHZ, 如果是64位那么CPU可以从内存中取得的最快带宽就是 1600MHZ * 64bit ÷ 8bytes = 12.8Gbyte/s

  • 字组大小

CPU每次能够处理的数据量称为字组大小,字组大小依据CPU的设计有32位和64位
如 :
32位 最大支持的内存为 2^32 = 4GBytes
64为 则 为 2^64 ≈ 171亿GBytes

我们现在所称的计算机是32位还是64位主要就是依据这个CPU解析的字组大小而来的

CPU等级

由于x86架构的CPU的脚位与设计并不统一,为了将不同种类的CPU的规范等级,所以就有i386、i586、i686等等
但是目前的64位CPU则统称为x86_64等级。
CPU等级向下兼容。

超线程 (Hyper-Threading ,HT)

内存(主存储器 || DRAM)

Dynamic Random Access Memory:动态随机存取内存
DRAM更新迭代,目前市场上流行的有两种,分别是

  • SDRAM
  • DDR SDRAM
    这两种的内存,出了电压,脚位不一样以外,在传输速度上也不同
    DDR就是所谓的双倍数据传输速度(Double Data Rate),它可以在在工作周期中进行两次数据的传送,下图列出了型号与频率及带宽之间的关系。

SDRAM与DDR SDRAM的型号与频率及带宽之间的关系
在这里插入图片描述

DRAM与SRAM

SRAM(Static Random Access Memory):静态随机存取内存
SRAM在设计上使用的晶体管数量多,价格高,且难以做成大容量,但由于器频率速度快,所以和作为一个CPU的快取。

在这里插入图片描述
内存相关性

如上图所示
我们知道,CPU和主存储器会进行数据交互,CPU的所有数据都由主存储器提供,但主存储器和CPU之间还需要通过
内存控制器才能将数据读入CPU,这需要一个时间,而某些常驻的程序和数据放到CPU内部不需要经过内存控制器的话,CPU数据的读取便不需要跑到主存储器重新读取了,这将会大大的提升性能,这就是L2 cache(快取) 的设计理念。SRAM便理所当然的成为了L2 cache的选择。
新一代CPU中有着内建容量不等的L2快取,以加快CPU的运作效能。

只读存储器(ROM)
  • CMOS芯片

CMOS是用来纪录各个设备组件的参数的,如是否启动等等。

  • CMOS数据的更新和读取

CMOS是通过一个名叫BIOS的程序进行数据读写和更新的,这套程序是写死在主板内存芯片里面的,在没有通电的时候也能将数据纪录下来哦,这种用来没有通电时也能将数据纪录下来的芯片叫做只读存储器(Read Only Memory)也就是ROM

显示适配器VGA(Video Graphics Array)

显示适配器承担着图形影像显示的关系性角色。
显示适配器也是拥有内存容量的,这个容量将会影响到你的屏幕分辨率与颜色深度

与主板的连接口

显示适配器主要是通过CPU的控制芯片来与CPU、主存储器等进行沟通。
目前显示适配器在主板上有两种插槽分别是 PCI 和 PCI-Express,以下是两种插槽的参数
在这里插入图片描述

PCIe的已经非常流行,现在的个人计算机已经普遍使用了PCIe
在这里插入图片描述

与显示屏的连接口

而显示适配器又是透过什么格式与计算机屏幕连接的呢,目前主流的连接接口有

  • D-Sub(VGA)端子
  • DVI
  • HDMI(最广泛)
  • Display port

硬盘与存储设备

硬盘的分类
硬盘的构成
硬盘的数据

电源供应器

电源供应器需要注意的是,电源本身也会吃掉一部分电力的

能量转换效率

能量效率是指输入功率/输出功率

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