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计算机底层

计算机底层

①数据传输 首先大致描述一下 数据传输过程

A计算机(服务器)<-------->网络传输服务(各种协议与软硬件配合)<---------->B计算机(服务器)

信息传递:A计算机想要向外传输 要把数据变成可传输的类型,首先要通过传输信息ASCII码表转换为010101…然后通过 硬件把0和1 变成相应的电信号。

             注:表示电压 0和1   设置电压作为界限      低于此电压代表0,高于此电压代表1。               电压通过电缆传输到电压  B计算机(服务器)  B计算机相关硬件  把电信号 转变为 010101...通过ASCII码表编译成可                      查看字符信息。 

图示:

②数据存储 硬盘物理结构:https://blog.csdn.net/yehenhei/article/details/53033995

存储原理:

1、机械硬盘

硬盘是在硬盘通常是铝合金) IBM 也尝试在玻璃上涂一层薄薄的铁磁性材料。硬盘存储数据的原理与盒式磁带相似,但盒式磁带上的存储是模拟格式的音乐,而数字格式的数据存储在硬盘上。写入时,在磁头线圈上加电,在周围产生磁场,磁化下面的磁性材料;电流的方向不同,所以磁场的方向也不同,可以表示 0 和 1 的区别。读取时,磁头线圈切割磁场线产生感应电流,磁性材料的磁场方向不同,所以产生的感应电流方向也不同。 无论是什么计算机文件、歌曲、视频、图片、文档等,都存在于二进制序列中,即许多"10010001110011…"硬盘上存储的文件实际上存储在这些0和1序列中.硬盘的磁头可以根据指令读取相应位置的信号,并改变指定位置的磁场方向,即数据的读写。

2、SSD固态硬盘

SSD三个最重要的组件是NAND闪存,控制器和固件。NAND闪存负责重要的存储任务。控制器和固件需要配合管理数据存储和维护,以完成复杂和同样重要的任务SSD性能及使用寿命等。

重点是理解NAND Flash(数据持久话的地方),NAND Flash基于浮栅的非易失性随机访问存储介质(Floating Gate)晶体管设计,通过浮栅定电荷,电荷储存在浮栅中,无电源仍能保持。

③数据运算 1、主板 主板是所有计算机配件的总平台

它实际上是由几层树脂材料粘合在一起的,里面用铜箔布线。在电路板下,有四层电路布线;在上面,有明确的分工:插槽、芯片、电阻、电容等。当主机加电时,电流会在瞬间通过CPU、南北桥芯片,内存插槽,AGP插槽、PCI插槽、IDE串口、并口、接口、主板边缘PS/2接口等。然后,主板将是基础BIOS(基本输入输出系统)识别硬件,进入操作系统,发挥支持系统平台工作的作用。

详解:http://www.360doc.com/content/16/0331/07/415885_546712221.shtml

南北桥是主要部件

北桥芯片一般都是对的CPU主频、内存和最大容量的类型ISA/PCI/AGP插槽、ECC纠错等支持通常靠近主板CPU插槽的位置,因为这种芯片的热量一般较高,所以在这种芯片上安装了散热器。

南桥芯片主要用于和谐I/O设备及ISA设备连接,负责管理中断和管理DMA通道,使设备工作更顺畅,提供对KBC(键盘控制器),RTC(实时时钟控制器),USB(通用串行总线),UltraDMA/33(66)EIDE数据传输和ACPI支持(高级能源管理)等。PCI槽的位置。

2、CPU CPU详情:http://blog.chinaunix.net/uid-23069658-id-3563960.html

CPU从逻辑上讲,它可以分为控制单元、运算单元和存储单元三个模块。CPU连接内部总线。

控制单元:控制单元是整个CPU程序计数器PC(Program Counter), 指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)操作控制器OC(Operation Controller)等,协调整个计算机的有序工作非常重要。根据用户预先编制的程序,从存储器中取出各种指令,并将其放置在指令寄存器中IR通过指令译码(分析)确定应该做什么,然后通过操作控制器OC,微操作控制信号按确定的时间顺序发送到相应的部件。根据用户预先编制的程序,从存储器中取出各种指令,并将其放置在指令寄存器中IR通过指令译码(分析)确定应该做什么,然后通过操作控制器OC,微操作控制信号按确定的时间顺序发送到相应的部件。操作控制器OC主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路。

操作单元:是运算器的核心。可执行算术操作(包括加减乘数等基本操作及其附加操作)和逻辑操作(包括位移、逻辑测试或两个值比较)。与控制单元相比,操作员接受控制单元的命令,即操作单元的所有操作都由控制单元发出的控制信号指挥,因此它是执行器。

存储单元:包括CPU片内缓存和寄存器组CPU在暂时存储数据的地方,保存了等待处理的数据,或处理的数据,CPU访问寄存器的时间比访问内存的时间短。使用寄存器可以减少CPU访问内存的次数增加了CPU工作速度。但由于芯片面积和集成度的限制,寄存器组的容量不可能很大。寄存组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的功能是固定并分别存储相应的数据。通用寄存器用途广泛,程序员可以规定其用途。通用寄存器的数量因微处理器而异。这就是我们以后要介绍的重点,这里先提一下。

CPU物理结构

详情见:http://baijiahao.baidu.com/s?id=1603152055412866599&wfr=spider&for=pc

CPU主要物理结构分为内核 基板 填充物 封装,接口 五部分组成,下面我详细介绍一下这五部分;

内核 ;CPU中心的长方体或正方体是CPU由单晶硅制成的芯片,所有的计算、接受/存储命令,处理数据,CPU核心的另一面也就是被盖在陶瓷电路基板下的那面要和外部电路相连,目前CPU晶体管数亿。也许很多人会认为这么多晶体管是这样放进去的,他是用光刻蚀技术完成的。

基板;CPU基板是CPU他承载着核心电路板CPU核心芯片和相应的电阻电容,基本上所有的针脚和点都与核心电路相连。他负责核心芯片与外部的通信连接,并确定芯片的时钟频率,以及针脚或卡接口,用于连接基板的背面和下边缘。

填充物 ;CPU内核和基板之间有硅胶硅脂等填充物。填充物的主要功能是缓解散热器的压力,固定内核和基板。由于连接温差大,必须保证性能非常稳定,直接影响其质量CPU的质量。

封装; 目前大部分都是CPU都是用翻转核包装的,也就是说我们平时看到的CPU内核实际上是硅芯片的底部。翻转后包装在陶瓷电路板基板上。翻转内核的优点是可以使内核直接接触散热器,更有利于整体散热CPU总线基板额增加,功能增强,CPU同时,对散热和电气特性的要求逐年增加,这慢慢演变成LGA (Land Grid Array格栅阵列包装) Micro -FCBGA 微型倒装晶片球形格栅阵列,SPGA 交错针栅阵,PPGA 塑料针针栅阵等封装方式。

接口; CPU经过多年的发展变化,通过不同的接口与主板连接才能正常工作,CPU引脚接口 ,卡式, 触电式 ,针脚式 ,目前基本都是针脚型,因为CPU不同的类型和工艺在插孔数量、体积和形状上也有变化,因此不同的型号和针脚不能相互插入!

3、内存 早期的电脑CPU数据可以直接从硬盘上读取。随着科学技术的进步和时代的发展,计算机硬件的发展速度也非常快。CPU从单核到双核,再到多核,主频不断提升;CPU硬盘的读写速度越来越快,跟不上CPU读写速度后来增加了读写速度相对较快的缓存,内存也蓬勃发展,从SDRAM到DDR,从DDR到DDR2再到DDR三、再到现在DDR4。

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