《鸟哥的Linux学习：基础篇》第零章 计算机概论 读书笔记

1、电脑的五大单元

 

圖0.1.2、電腦的五大單元(註4)

 

2、精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）

RISC：微指令集较为精简，每个指令执行时间很短，完成动作很单纯，指令执行效能较佳。但是若要做复杂的事，就要由多个指令来完成。如：ARM，目前世界上使用最广泛的应该就是ARM架构的cpu

CISC：在微指令集的每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数目多且复杂，每个指令的长度并不相同。因为指令较为复杂所以每条指令花费的时间较长，但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。如：AMD等X86架构的CPU。

 

3、常用的计算单位

容量单位：

电脑对资料的判断主要依据有没有通电来记录信息，所以理论对于每个单位而言，它只认识0和1,0/1这两个二进制单位我们称为bit。到bit是在太小，所以在存储信息时每份信息都会使用8bit的大小来记录，因此定义出byte这个单位，他们的关系是：1byte=8bit。

不过同样，byte还是太小了，在较大的容量情况下，使用byte相当不容易判断资料大小，如：10000000bytes这样的显示，你能看出几个0吗？所以就有一些常见的简化单位表示法，如K代表1024byte，M代表1024K等。以下就是常见的单位与进制对应：

 

一般来说，文件容量使用的是二进制的方式，所以1GByte的文件大小为：1024×1024×1024Bytes这么大。速度 单位则常使用十进制，如1GHz就是1024×1024×1024Hz的意思。

 速度单位：

CPU的运算速度通常是使用MHz或GHz之类的单位，Hz就是/s（秒分之一）。在网络传输方面，由于使用的是bit为单位，因此网络使用的单位是：Mbps是Mbits persecond。即每秒多少Mbit。

4、CPU架构图

圖 0.2.1、Intel晶片架構

5、主板架构图

圖 0.2.2、ASUS 主機板 (圖片為華碩公司所有)

6、ROM

BIOS（Basicinput output system）是一套系统，这套系统写死在主板的存储晶片上，这个存储晶片在没有通电时也能够把资料记录下来，那就是唯读记忆体（Readonly Memory，ROM）

7、磁盘

圖0.2.5、磁碟盤上的資料格式(圖片取自維基百科)

磁盘碟同心圆上面切出的一个个小区块，这些小区块整合成一个圆形，让机械手臂的读写头去存取，这个小区块就是最小的物理存储单位，称为磁区（sector），同一个同心圆的磁区组合成的圆就是所谓的磁轨（track），由于磁盘里面可能有多个磁盘碟，因此在所有磁盘碟上面的同一个磁轨可以组合成所谓的磁柱（cylinder）

8、显示格式

（1）、VGA：针对传统影像管荧幕而来，只输出图像

（2）、DVI：液晶屏幕连接，只输出图像

（3）、HDMI：广泛用于电视和电脑屏幕，可输出图像和声音

 

9、十进制转二进制的方法

圖0.3.1、十進位轉二進位的方法

10、文字编码系统

圖0.3.2、資料參考編碼表的示意圖

常用的英文编码表ASCII系统，这个编码系统中，每个符号（英文、数字或符号）都会占用1bytes的记录，一次总共有28=256种变化。

 

11、软件程序运作

计算机只认识0/1，我们可以直接写让CPU能读懂的代码，这样CPU就能运行，但是这样做有以下难题：

（1）、需要了解机器语言

（2）、需要了解硬件相关函数

（3）、程序不具有可重用性

（4）、程序具有专一性

由于以上难题，就设计出了一种人类能看得懂的编程语言，然后创造一种“编译器”来讲人类能读懂的代码转化为机器能读懂的代码。如图

 

12、作业系统

作业系统（Operating System，OS）其实是一组程序，这组程序用来管理电脑的所有活动以及驱动系统中的所有硬件。我们说没有软件的电脑是一堆废铁，作业系统的功能可以让CPU可以开始判断逻辑与运算数值、让内存开始载入/读出文件和程序、让硬盘开始被存取、让网络卡开始传输资料、让所有周边的开始运转。总之，硬件的所有动作都通过这个OS来达成。

上述功能就是作业系统的核心（Kernel）了。你的电脑能不能做到某些事情，都与核心有关。

典型的分层结构，每一层只与上下层有关，这就使得程序具有通用性。

 

文中的重点回顾：

• 計算機的定義為：『接受使用者輸入指令與資料，經由中央處理器的數學與邏輯單元運算處理後，以產生或儲存成有用的資訊』；
• 電腦的五大單元包括：輸入單元、輸出單元、控制單元、算數邏輯單元、記憶單元五大部分。其中CPU佔有控制、算術邏輯單元，記憶單元又包含主記憶體與輔助記憶體；
• 資料會流進/流出記憶體是CPU所發佈的控制命令，而CPU實際要處理的資料則完全來自於主記憶體；
• CPU依設計理念主要分為：精簡指令集(RISC)與複雜指令集(CISC)系統；
• 關於CPU的時脈部分：外頻指的是CPU與外部元件進行資料傳輸時的速度，倍頻則是CPU內部用來加速工作效能的一個倍數， 兩者相乘才是CPU的時脈速度；
• 新的 CPU 設計中，已經將北橋的記憶體控制晶片整合到 CPU 內，而 CPU 與主記憶體、顯示卡溝通的匯流排通常稱為系統匯流排。 南橋就是所謂的輸入輸出(I/O)匯流排，主要在聯繫硬碟、USB、網路卡等周邊設備；
• CPU每次能夠處理的資料量稱為字組大小(word size)，字組大小依據CPU的設計而有32位元與64位元。 我們現在所稱的電腦是32或64位元主要是依據這個 CPU解析的字組大小而來的！
• 個人電腦的主記憶體主要元件為動態隨機存取記憶體(Dynamic Random Access Memory, DRAM)， 至於CPU內部的第二層快取則使用靜態隨機存取記憶體(Static Random Access Memory, SRAM)；
• BIOS(Basic Input Output System)是一套程式，這套程式是寫死到主機板上面的一個記憶體晶片中， 這個記憶體晶片在沒有通電時也能夠將資料記錄下來，那就是唯讀記憶體(Read Only Memory, ROM)；
• 目前主流的外接卡界面大多為 PCIe 界面，且最新為 PCIe 3.0，單通道速度高達 1GBytes/s
• 常見的顯示卡連接到螢幕的界面有 HDMI/DVI/D-Sub/Display port 等等。HDMI 可同時傳送影像與聲音。
• 傳統硬碟的組成為：圓形磁碟盤、機械手臂、 磁碟讀取頭與主軸馬達所組成的，其中磁碟盤的組成為磁區、磁軌與磁柱；
• 磁碟連接到主機板的界面大多為 SATA 或 SAS，目前桌機主流為 SATA 3.0，理論極速可達 600Mbytes/s。
• 常見的文字編碼為 ASCII，繁體中文編碼主要有 Big5 及 UTF8 兩種，目前主流為 UTF8
• 作業系統(Operating System, OS)其實也是一組程式， 這組程式的重點在於管理電腦的所有活動以及驅動系統中的所有硬體。
• 電腦主要以二進位作為單位，常用的磁碟容量單位為bytes，其單位換算為1 Byte = 8bits。
• 最陽春的作業系統僅在驅動與管理硬體，而要使用硬體時，就得需要透過應用軟體或者是殼程式(shell)的功能， 來呼叫作業系統操縱硬體工作。目前稱為作業系統的，除了上述功能外，通常已經包含了日常工作所需要的應用軟體在內了。

 

 

圖0.3.1、十進位轉二進位的方法