1計算機基礎


1、馮·諾依曼體系結構

  • 數字計算機的數制采用二進制
  • 計算機應該按照程序順序執行
  • 計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五部分組成

2、二進制轉換

2.1、二進制轉換成十進制

方法一:人工計算方法

記住幾個常用2的次方數據

  • 2^0=1
    2^1=2
    2^2=4
    2^3=8
    2^4=16
    2^5=32
    2^6=64
    2^7=128
    2^8=256
    2^9=512

范例:二進制 101001 轉換成十進制

image-20210925220343054

方法二:linux bc程序
[root@master1 ~]# bc
bc 1.06.95
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'. 
ibase=2 # i表示input的意思,這里表示輸入的將是二進制
101001 # 輸入二進制
41 # 自動計算出十進制換算結果

2.2、十進制裝換成二進制

方法一:人工計算

image-20210925223139577

方法二
[root@master1 ~]# bc
bc 1.06.95
Copyright 1991-1994, 1997, 1998, 2000, 2004, 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'. 
obase=2 # o表示output的意思,這里表示輸出的將是二進制
92
1011100

3、64位、32位

​ 指的是一次能處理的多少位的數據

確認當前系統數32位還是64位

[root@master1 ~]# getconf LONG_BIT
64

4、常見單位

  • 10的18次方 E
  • 10的15次方 P
  • 10的12次方 T 二進制 2^40
  • 10的 9次方 G 二進制 2^30
  • 10的 6次方 M 二進制 2^20
  • 10的 3次方 K 二進制 2^10=1024

5、摩爾定律

由英特爾(Intel)創始人之一戈登·摩爾於1965年提出,當價格不變時,集成電路上可容納的元器件的數目,約每隔18-24個月便會增加一倍,性能也將提升一倍

6、小b、大B

小b bit 位

大B byte 字節

1B=8b

7、服務器硬件

7.1 CPU

CPU 架構

  • CISC:復雜指令集。例如:Intel和AMD的CPU
  • RISC:精減指令集。ARM、RISC-V、MIPS、PA-RISC、PowerArchitecture(包括PowerPC)、DECAlpha和SPARC等。ARM架構在手機的CPU用的特別多

CPU類型

  • X86:CISC
  • ARM:Acorn RISC Machine 高通,華為麒麟
  • RISC-V 阿里玄鐵910
  • MIPS 龍芯
  • Power:IBM
  • Powerpc:apple,ibm,moto
  • Ultrasparc :Sun
  • Alpha:HP
  • 安騰:compaq

CPU主頻:主頻是CPU的時鍾頻率(CPU Clock Speed),是CPU運算時的工作的頻率(1秒內發生的同步脈沖數)的簡稱。單位是Hz。一般說來,主頻越高,CPU的速度越快,由於內部結構不同,並非所有的時鍾頻率相同的CPU的性能都一樣

外頻系統總線的工作頻率, CPU與外部(主板芯片組)交換數據、指令的工作時鍾頻率

倍頻:倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數

image-20210925224258469

三者關系是:主頻=外頻x倍頻

高速緩存(cache):高速交換的存儲器。CPU緩存分為一級,二級,三級緩存,即L1,L2,L3

內存總線速度(Memory-Bus Speed):一般等同於CPU的外頻,指CPU與二級(L2)高速緩存和內存之間的通信速度

地址總線寬度:決定了CPU可以訪問的物理地址空間

7.2 內存

內存帶寬:內存帶寬是指內存與北橋芯片之間的數據傳輸率,B byte 字節 b bit位

單通道內存控制器一般都是64-bit的,8個二進制位相當於1個字節,換算成字節是64/8=8,再乘以內存的運行頻率,如果是雙通道內存就要再乘以2

計算公式:內存帶寬=內存總線頻率×數據總線位數/8

范例:

#單通道DDR(Double Data Rate雙倍速率)內存帶寬計算
DDR4-4000:4000MHz*64bit/8=32000MB/S=32G/s
DDR4-3600:3600MHz*64bit/8=28800MB/S

#雙通道:
DDR4-4000:4000MHz*64bit*2/8=64000MB/S=64G/s

7.3 硬盤

常見的磁盤接口種類:

  • IDE:Integrated Drive Electronics,電子集成[驅動器,早期家用電腦常用接口
  • SCSI:Small Computer System Interface,小型計算機系統接口,早期的服務器常用接口
  • SATA:Serial ATA (Advanced Technology Attachment 高技術配置),家用電腦常用的接口
  • SAS:Serial Attached SCSI,是目前服務器上主流的接口
  • 光纖通道:Fiber Channel,高性能服務器上采用的接口
  • M.2 :固態硬盤接口,性能更強
7.3.1 機械硬盤
  • 存儲介質(Media)——盤片
    盤片的基板是金屬或玻璃材質制成,為達到高密度高穩定的質量,基板要求表面光滑平整,不可有任何暇疵
  • 讀寫磁頭(Read Write Head)——磁頭
    磁頭是硬盤讀取數據的關鍵部件,它的主要作用就是將存儲在硬盤盤片上的磁信息轉化為電信號向外傳輸
  • 馬達( Spindle Motor & Voice Coil Motor )
    馬達上裝有一至多片盤片,以7200,10000,15000 RPM等定速旋轉,為保持其平衡不可抖動,所以其質量要求嚴謹,不產生高溫躁音

機械硬盤基本參數:

  • 容量:容量是硬盤最主要的參數。單位有MB、GB、TB,常見容量:500GB,1T,2T,3T,4T,6T
  • 轉速:轉速是指硬盤盤片每分鍾轉動的圈數,單位為rpm。常見:7200rpm,10000rpm,15000rpm
  • 傳輸速率:傳輸速率(Data Transfer Rate) 。硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度,單位為兆字節每秒(MB/s),常見:6Gb/s,12Gb/s
  • 緩存:硬盤緩存的目的是為了解決系統前后級讀寫速度不匹配的問題,以提高硬盤的讀寫速度
  • 磁盤尺寸:3.5”/2.5”/1.8”
  • 是否支持熱插拔
7.3.1 SSD硬盤

沒有機械結構,快的一批

8、各種硬件處理速度和性能優化

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