[计算机基础知识]2.硬件系统

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• 冯 · 诺依曼结构图如下，包含五大部分：
  • CPU（存储器、运算器）、控制器、输入设备、输出设备
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• 中央处理器CPU（Central Processing Unit）
  • 组成：运算器（算术、逻辑）、控制器（分析指令、发出信号）
  • 性能指标：主频、字长（64位 / 32位）
• 存储器
  • （1）主存（内存）：属于主机一部分
    • 随机存取存储器 RAM（Random Access Memory） ：是一种可读写存储器，断电后会丢失信息
    • 只读存储器 ROM（Read-Only Memory） ：是一种只读存储器，断电后不会丢失信息
    • 高速缓冲存储器 ℎCache：由于 RAM的读写速度难以满足高速CPU，故在两者之间设置高速小容量存储器，即ℎCache（分1、2L1​、L2​级别）
  • （2）外存（辅存）：属于外接设备
  • （3）存储单元
    • 位（bit）：每一位存放着一个二进制数据
    • 字节（Byte，简称B）：8位组成1个字节，即1=81Byte=8bit
    • 其他：KB（Kilo）/MB（Mega）/GB（Giga）/TB（Tera）/PB（Peta）
    • Copy

      1 B = 8 bit 1 KB = 1024 B 1 MB = 1024 KB 1 GB = 1024 MB 1 TB = 1024 GB 1 PB = 1024 TB 

    • 其中，1024==210
• 输入设备：键盘、鼠标、麦克风等
• 输出设备：显示器、打印机、音响等

• 总线结构
  • 1、总线（Bus）：是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线
  • 2、分类：
    • 数据总线（DataBus，简称DB）
    • 地址总线（AdressBus，简称AB）
    • 控制总线（ControlBus，简称CB）

• 主要性能指标
• 1、字长：指CPU能够同时处理的二进制位数的个数
  • 其中字是指用于表示其数据单位的术语，是用来表示一次性处理事务的固定长度
  • 字长越长，能表示的数值范围越大，能表示的信息越多
  • 目前常用的有16位（2个字节的长度）、32位（4个字节）、64位（8个字节）

• 习题
  • 1、现有一张分辨率为2048 * 1024像素的64位真彩色图像，请问其占用多大的存储空间（）
    • 64位指一个像素的所占的存储空间大小，故总的大小为2048∗1024∗∗1024∗64bit，换算得1616MB
  • 2、某微型计算机的CPU和内存之间的地址总线宽度是16位，这台计算机最多可以使用（）的内存
    • 宽度为16位，表示内存中每个单元都是由16位二进制数来标识的，即寻址能力最大为字节(地址码单位为字节)，换算得6464KB
  • 3、3232KB的存储器用十六进制表示，它的最大地址码是（）
    • 32=21532KB=215 字节，故最大地址码为15位二进制数1111(2)1111(2​)，换算得7(16)7FFF(16​)，即070x7FFF