你真的了解自己的电脑吗?

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Friday, January 17, 2020

前言

我们现在基本上人手一台电脑,无论你是Mac、Windows还是Linux,你真的了解你手头上的电脑么?当你在选购新电脑或者购买部件的时候,是否了解该怎么挑选呢?接下来我们一起了解下最常见也是容易搞不懂的电脑/计算机。

什么是计算机

一般地,接受用户输入命令与数据,经由中央处理器的数学与逻辑单元运算处理后,以产生或存储成有用的信息的机器,我们就称之为计算机。从这个意义上讲,我们日常用的计算器、手机、GPS卫星定位系统、ATM取款机、台式电脑、笔记本电脑、iPad、Apple Watch等都是计算机。我们常说的计算机是其中的台式或笔记本电脑。

电脑硬件

电脑的三大部分(以台式电脑为例)包括:

  • 输入单元:包括键鼠、读卡器、扫描仪、手写板、触控屏幕等

  • 主机部分:即系统单元,在主机机箱内,里面含有一堆板子、CPU与内存等

  • 输出单元:屏幕、打印机等

主机里面最重要的就是一块主板,上面安装了中央处理器(Central Processing Unit, CPU)以及内存、硬盘(或存储卡)还有一些适配卡设备。大部分智能手机是将这些组件直接焊接在主板上面而不是插卡。

CPU

整台主机的重点在于CPU,CPU为一个具有特定功能的芯片,里面含有指令集,如果你想要让主机进行什么操作,就得要参考这块CPU是否有相关内置的指令集才可以。由于CPU的工作主要在于管理和运算,因此在CPU内又可分为两个主要的单元,分别是算术逻辑单元和控制单元。其中算术逻辑单元主要负责程序运算与逻辑判断,控制单元则主要协调各周边组件与各单元间的工作。CPU是整个电脑系统的最重要部分。

CPU依设计理念不同,主要分为:

  • 精简指令集(RISC)系统:ARM公司的ARM CPU系列等。我们常使用的各品牌手机、导航系统、路由器等,几乎都是使用ARM架构的CPU。

  • 复杂指令集(CISC)系统:AMD、Intel等x86架构的CPU。由于x86架构CPU被大量用于个人电脑,因此个人电脑常被称为x86架构电脑。64位的个人电脑CPU又被统称为x86-64架构。x86架构的称呼来源于Intel最早研发出来的CPU代号。所谓的位(bit),指的是CPU一次读取数据的最大量。64位CPU表示CPU一次可以读写64位的数据,一般32位CPU所能读写的最大数据量大概是4GB。

电脑上面常用的计算单位(容量、速度等)

  • 容量单位:电脑对数据的判断主要依据有没有通电来记录信息,所以理论上对于每一个记录单位而言,电脑只认识0与1而已。0/1这个二进制的单位我们称之为位(bit,比特)。但位实在太小,因而每份数据都使用8个位来记录,8位为一字节(Byte)。同样的,字节依然太小,因而有K代表1024B,M代表1024K,G代表1024M,T代表1024G,P代表1024T,E代表1024P。一般来说,数据容量使用二进制,所以1GB的文件大小为102410241204B。

  • 速度单位:CPU的命令周期常使用MHz或GHz之类的单位,这个Hz是“次数/秒”的意思。而在网络传输方面,由于网络使用的是位为单位,因此网络常使用的单位为Mbit/s(每秒多少Mbit)。大家常听到的“20M/5M”光纤传输速度,如果转成数据容量的字节时,其实理论最大传输值为:每秒2.5MB/每秒625KB的下载或上传速度。

假设你今天购买了一块500GB的硬盘,但是格式化完毕后只剩下460GB左右的容量,这是为什么呢?一般硬盘制造商使用十进制的单位,所以500GB代表50010001000*1000B,转成数据的容量单位时使用二进制(1024为基数),所以就成为466GB左右的容量了。并非厂商骗人,只是因为硬盘的最小物理量为512B,最小的组成单位为扇区(sector),通常硬盘容量的计算采用多少个扇区,所以才会使用十进制来处理。

内存

CPU读取的数据完全从内存中来(无论是程序还是一般文件数据),如果要读取硬盘中的数据,也要将数据挪到内存当中,再交由CPU来读取。内存中的数据则是从输入单元所传输进来的,而CPU处理完毕的数据也必须要先写回内存,最后数据才从内存传输到输出单元。

这就是我们常说的,要加快系统性能,通常将内存容量加大就可以获得相当好的效果。因为所有的数据都是要经过内存的传输,所以内存的容量如果太小,数据读写性能就不足,对性能的影响相当大,尤其在Linux作为服务器操作系统的环境下。这也是为什么在买手机时,人们对可用内存(运行内存)的要求都很高的原因。