总线(bus)是连接计算机中CPU、内存、外存、各种输入/输出控制部件的一组信号线及其相关的控制电路,它是计算机中用于在各部件间运载信息的公共设拖。
3.计算机的分类
计算机的分类有多种方法。从技术角度可以按其逻辑结构进行分类,如单处理机与多处理机(并行机)、16位机、32位机或64位计算机等。从应用角度可以按其性能和价格进行分类,把计算机分成下面的5大类。
①巨型计算机(supercomputer),也称为超级计算机,它采用大规模并行处理的体系结构,由数以百计、千计甚至万计的CPU共同完成系统软件和应用软件的运行任务,有极强的运算处理能力,速度达到每秒数万亿次以上。
②大型计算机(mainframe),指运算速度快、存储容量大、通信连网功能完善、可靠性高、安全性好、有丰富的系统软件和应用软件的计算机,通常含有4、8、16、32甚至更多个CPU。
③小型计算机(minicomputer),是一种供部门使用的计算机,以IBM公司AS/400为代表。近些年来,小型机逐步被高性能的服务器(部门级服务器)所取代。
④个人计算机(Personal Computer,PC),也称为个人电脑或微型计算机,它们是20世纪80年代初由于单片微处理器的出现而开发成功的。个人计算机的特点是价格便宜,使用方便,软件丰富,性能不断提高,适合办公或家庭使用。有一种特殊的个人计算机,称为工程工作站或简称工作站(workstation),它们具有高速的运算能力和强大的图形处理功能,通常运行UNIX操作系统,特别适合于工程与产品设计使用。
⑤嵌入式计算机(embedded computer),是安装在其他设备中的计算机,例如安装在智能仪表、电子玩具、计算机外部设备、家用电器、汽车、手机、数码相机、MP3播放器等产品中,它们执行着特定的任务。
2.PC的组成
无论系统多么复杂,任何计算机系统都是由硬件和软件组成的。计算机硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。计算机软件则是指在硬件上运行的程序和相关的数据及文档,其中程序是指计算机硬件完成特定功能的指令序列,数据则为程序处理的对象。PC的硬件主要包括中央处理器(central processing unit,CPU)、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等,它们通过总线互相连接。
(1)中央处理器(CPU)
迄今为止,我们所使用的计算机都是基于\存储程序\的原理进行工作的,计算机中能够按照各种指令的要求完成对数据运算处理的部件称为处理器。
处理器主要由运算器和控制器两部分组成。运算器用来对数据进行各种算术运算和逻辑运算,它也称为执行单元。控制器是指挥中心,它能解释指令的含义,控制运算器及其他部件的工作。
PC中通常包含多个不同的微处理器,它们各有不同的分工和任务,其中承担系统和应用软件运行任务的处理器称为CPU,它是任何一台计算机必不可少的核心部件。
(2)内存储器和外存储器
计算机中的存储器分为两大类:内存储器(简称内存)和外存储器(简称外存)。内存是存取速度快而容量相较小(因容量太大,成本将十分昂贵)的一类存储器,外存则是存取速度慢而容量相对很大的一类存储器。
内存直接与CPU相连接,是计算机中的工作存储器,当前正在运行的程序与数据都必须存储在内存中。CPU工作时,所执行的指令及操作数都是从内存中取出的,处理的结果也存放在内存中。
外存储器也称为辅助存储器,其存储容量很大,存放着计算机系统中几乎所有的信息。计算机执行程序和处理数据时,外存中的信息需要先调入内存后才能被CPU使用。
(3)输入设备
输入(input)是把信息送入计算机的过程,作为名词使用时,指的是向计算机输入的内容。输入可以由人、外部环境或其他计算机来完成。用来向计算机输入信息的设备通称为输入设备。输入设备有多种,例如鼠标器、键盘、扫描仪、麦克风等。
不论信息的原始形态如何,输入到计算机中的信息都使用二进位(0和1)来表示。
(4)输出设备
输出(output)表示把信息送出计算机,作为名词使用时,指的是计算机所产生的结果。计算机的输出可以是文本、语音、音乐、图像、动画等多种形式。
(5)总线
总线(bus)是连接计算机中CPU、内存、外存、各种输入/输出控制部件的一组信号线及其相关的控制电路,它是计算机中用于在各部件间运载信息的公共设拖。
3.PC的性能参数 (1)CPU的性能
计算机的性能在很大程度上依赖于CPU。CPU的性能主要体现为它的运算速度。测量CPU运算速度的传统方法是看它每秒钟能执行多少条指令。由于不同类型的指令所需要的执行时间不同,因而运算速度的计算比较复杂,也有许多不同的方法。例如,可以以单字长定点指令的平均执行时间来计算,单位是MIPS(million instructions per second),也可以以单字长浮点指令的平均执行速度来衡量,单位是MFLOPS(million floating instructions per second)。
CPU的运算速度与它的工作频率、cache容量、指令系统、运算器的逻辑结构等都有关系。CPU的工作频率也称为CPU的主频,它决定着CPU内部数据传输和指令执行的每一步的快慢。
(2)内存容量与速度
计算机中内存的容量是越大越好,速度是越快越好。
内存的速度用存取周期来衡量。存储器执行一次完整的读(写)操作所需要的时间称为存取周期,通常情况下也就是从存储器中连续存(写)或取(读)两个字所用的最小时间间隔。
(3)硬盘存储器性能
磁盘存储器的主要技术指标是磁盘的存储容量和平均访问时间。 (4)总线的传输速率
总线的传输速度直接影响到计算机内部各个部件相互间传输数据的速度,它与总线中的数据线宽度、总线工作频率、每次数据传输需要的总线周期数目等有关,以MBps或GBps为单位。
(5)系统的可靠性
系统的可靠性常常用平均无故障时间(mean rime between failures,MTBF)、平均故障修复时间(mean time to repair,MTTR)来表示,它们的单位是\小时\。若MTBF值很高,且MTTR值很低,则称该计算机具有高的可用性(availability)。
1.1.3 PC软件 1.软件的功能与分类
目前绝大多数计算机都是按照冯•;诺依曼\存储程序\的思想设计的。软件大致划分为系统软件和应用软件两大类。
2.系统软件
系统软件中最重要的是操作系统、语言处理程序、实用程序与工具软件等。 (1)操作系统