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信息学奥赛知识点(二)—计算机结构及硬件

Allen Best
2023-08-08 / 0 评论 / 0 点赞 / 15 阅读 / 1,679 字
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一、计算机系统构成

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  • 计算机硬件

计算机硬件主要由五大部分构成:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。其中运算器和控制器都在CPU中。

  1. 中央处理器(CPU)

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(1)有运算器、控制器和一些寄存器组成

运算器进行各种算术运算和逻辑运算。

控制器是计算机的指挥系统。

寄存器是用来存放数据小型存储区域,用来暂时运算数据和结果。

(2) CPU的主要性能指标包括:时钟主频、字长、高速缓存容量、指令合集和动态处理技术。

主频:指的是CPU的时钟频率,一般来说,主频越高,一个时钟周期内完成的指令越多,速度越快。主频的单位是MHz和GHz。通常所说的2.8GHz和3.8GHz就是主频。

**字长:**指的是CPU能够同时处理的二进制位数的个数。一般来说,字长越长越好。8位字长的CPU有8位寄存器,每次能处理8位的数据。目前计算机通常都是32位和64位。

**高度缓存:**也称为“RAM缓存”,是一种具有高速度的特殊内部存储器,与主板上的其他位置相比,能够使微处理器更快的获得数据。

(3)CPU的历史品牌:

1971年,英特尔公司推出世界上第一款微处理器4004,是4位微处理器

1978年,英特尔公司生产8086是第一个16位微处理器

1985年,英特尔公司生产80386是32位处理器

补充:CPU,显卡主要产品

产品公司名称主要品牌
CPU英特尔(intel)CORE(酷睿)、PenTlum(奔腾)、Celeron(赛扬)、
AMDPhenom、Ryzen(锐龙)
龙芯(国产)龙芯3A4000
显卡英伟达(NVIDIA)GTX系列、RTX系列、Tian系列、GT系列
AMDRadeon、Radeon R200、RX
英特尔(intel)HD3000、HD4000
2.存储器

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(1)内部存储器

​ 内存又称主存,和CPU一起构成了计算机的主机部分,它的存储的信息可以被CPU直接访问。内存中有很多的存储单元,每个单元可以存放1个8位的二进制。即1个字节(Byte)。内存中的每个字节各有一个固定的编号,这个编号称为地址。CPU在存取器中的数据是按地址进行的。容量指的是所包含的字节数,通常用KB,MB,GB,PB作为单位

1KB=1024B 1MB=1024KB

1GB=1024MB 1PB=1024TB

**RAM:**又称随机存储器。其内容可以随时根据需要进行读写。当掉电时,RAM中内容全部丢失。

ROM:是一种内容只能被读出而不能写入的内容。其存储信息在制作时就已经被写入的。计算机断电后,信息不会丢失。主要用来检查计算机系统的配置情况并提供基本的IO控制程序。

**Cache:**是CPU与内存之间设置的一级或者两家高速小容量存储器,固化在主板上,由于CPU的速度不断提高,RAM的速度很难满足CPU的要求,所以有了缓存。在计算机工作时,系统先将外存数据读入RAM中,再由RAM读入Cache中,然后CPU直接从Cache中读取数据进行操作。

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(2)外存储器

​ 外存一般容量比较大,大部分可以移动。

​ 软盘:已经淘汰,体积小,能存储几M东西。

​ 硬盘:分为机械硬盘和固态硬盘(SSD)。

​ 闪存:一般指的是U盘。

​ 光盘:分为只读光盘、一次性写入光盘、可擦写光盘。

(3)输入设备

​ 输入设备是外界向计算机传送信息的装置。常见的输入设备有键盘,鼠标,麦克风,扫描仪,摄像头等。

(4)输出设备

​ 输出设备的作业是将计算机的数据信息传送到外部媒介。常见的输出设备入显示器、打印机等。

二、总线结构

​ 按照总线上传输信息的不同,总线可以分为数据总线(DB)、地址总线、和控制总线(CB)三种。

  • 数据总线:用来传输数据信息。主要连接的CPU与各个部件,是他们之间交换信息的通路。
  • 地址总线:用来传输地址信息。CPU通过地址总线中的传送的地址信息访问存储器,通常地址总线是单向的。同时,地址总线的宽度决定可以访问的存储器容量大小。如20条地址总线可以控制1MB的存储空间。
  • 控制总线:用来传送控制信号,以协调各部件之间的操作。控制信号包括CPU对内存器和接口电路的读写控制信号、中断响应信号,也包括其他部件传送给CPU信号,如中断申请信号。

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