微型计算机硬件系统
硬件系统
冯·诺依曼型计算机的硬件分成五大部件，包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
微处理器
性能指标
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主频
又称主时钟频率，表示CPU内数字脉冲信号振荡的速度。
主频越高，一个时钟周期里完成的指令数也越多，CPU的运算速度也就越快，执行程序的时间就能缩短
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外频
系统总线的工作频率，也是CPU与周边设备传输数据的频率。
目前绝大部分计算机系统中外频也是内存与主板之间同步运行的速度
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倍频
CPU和系统总线之间工作频率相差的倍数，当外频不变时，倍频越高，CPU主频也就越高。
主频=外频×倍频 主频 = 外频 \times 倍频 主频=外频×倍频
CPU主频的计算方式变为：主频=外频×倍频。倍频可以从1.5一直到23甚至更高，以0.5为一个间隔单位。例如当外频等于200MHz时，倍频为9，则主频为200MHz×9=1.8GHz。
前端总线(FSB)是处理器到北桥之间的总线
FSB数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8 FSB数据带宽 = (总线频率\times数据位宽) \div 8 FSB数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8
但是随着内存控制器的出现，北桥被淘汰，FSB也随之消失
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高速缓冲存储器（cache）
CPU与主存之间数据交换的速度成为整个计算机处理能力的瓶颈
Cache目的是协调主频和内存总线频率之间的差异。高速缓存的容量和工作速率对提高计算机的性能有着重要的作用。
CPU的缓存分为：
- Ll Cache(一级缓存)，CPU同频，内部
- L2 Cache(二级缓存)
- L3 Cache(三级缓存)
- L1 常采用哈佛结构，分为数据缓存和指令缓存
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核心电压
- 一般CPU的工作电压包括CPU的核心电压与I/O电压两部分
- 明显下降趋势，降低电压是CPU主频提高的重要因素之一
- 降低CPU的功耗，减少发热量
- （所以打游戏的可以给cpu降压超频来提高性能）
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封装形式
- 双列直插式封装技术，也叫DIP封装（Dual In-Line Package）
- Socket架构的常采用插针网格阵列封装技术（Ceramic Pin GridArrauPackage，PGA）、球栅阵列封装技术（Ball Grid ArrayPackage，BGA）或者触点阵列封装（Land Grid Array，LGA）封装
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制造工艺
• 1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.09微米（90纳米）、65纳米、45纳米，到现在14纳米（2016年，Core i7 Kabylake架构）以及用于移动平台的10纳米（2017年，高通Qualcomm骁龙835处理器）和7纳米（2018年，三星/台积电制程）
软件特性
工作模式
实模式、保护模式、虚拟实模式
指令系统
复杂指令集：CISC指令集，如AMD、VIA、x86-64等
精简指令集：RISC指令集
主板
主板（ Main Board Mother Board System Board ）是微型机各种硬件的载体。微型机的 CPU 、内存及芯片组等部件都安装在一块电路板上，这块电路板称为主机板（主板）。
芯片组
- 芯片组（ Chipset ）是主板的核心组成部分
- 几乎决定了主板的全部功能
- 包括控制芯片组、主板 BIOS 芯片和 CMOS 芯片等
芯片组用于控制局部总线和各种扩展卡，芯片组一开始由南桥芯片与北桥芯片组成，因为北桥的很多功能模块被集合进cpu内部所以北桥渐渐消失，芯片组也演变成CPU+南桥的单芯片组体系结构模式，称为平台控制器集线器(PCH)
南桥芯片主要负责I/O总线之间的通信，如PCI总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频管理器、键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等
- CPU+ 北桥 南桥的体系结构
- 内存控制器 北桥芯片
- I/O 控制器 南桥芯片
BIOS芯片
BIOS：Basic Input Output System，包含一组例行程序，由他们来完成系统与外设之间的输入输出工作，同时其中还包含自检程序
CMOS芯片
CMOS记录了系统的一些重要信息，使用RAM保存，由CMOS电池保持供电
多通道内存技术
单通道内存
单通道系统中，北桥芯片内部只有一个内存控制器，系统安装的多个内存条连接到同一个内存总线上。多个内存条相当于串行工作，一次只有一个内存条工作，内存条数目增多，只能增加容量，并不能增加带宽。
双通道内存
采用多通道内存同时连接多条内存时相当于提高了内存带宽，双通道要求按主板上内存插槽的颜色成对使用，如双通道系统中安装两条 2GB 的内存比安装一条 4GB 的效果要好
假定2条DDR 400内存条，工作在 200MHz频率下，每个时钟可以传送2次64位数据。单通道系统中内存总线的总带宽为?
- 需要以字节为单位，而这个是以位为单位，所以要除以8.
- 如果是双通道系统，总线宽度达到64 × 2=128 位
2×(2×64)×200M ÷ 8=6400MB/s=3.2GB/s 2\times(2\times64)\times200 M\text{ ÷ } 8=6400 MB/s = 3.2GB/s 2×(2×64)×200M ÷ 8=6400MB/s=3.2GB/s
三通道内存
•随着 Intel Core i7 平台发布而出现 是双通道内存技术的后续技术发展
•将同色的三根内存插槽插上内存即可，系统会自动识别，并进入三通道模式
•如果插上非 3 或非 6 条的内存，如 4 根内存，系统会自动进入单通道模式。
主板插槽
cpu、内存、电源、PCI和PCIE、IDE与SATA、机箱跳线等
CPU 插槽
接口方式有引脚式、卡式、触点式、针脚式
常见的 CPU 插槽类型可分为 Slot 架构和 Socket 架构两种
外部接口
主要包括用于操作控制、音视频输入 输出、网络接入、外置存储接入等接口
内存
基本概念
内存存放当前正在执行的程序和使用的数据
数据：
- bit：一个二进制位，0或1
- byte：字节，8比特长
- 字：16位，两个字节长
- 双字：32位，四个字节长
- 四字：64位，八个字节长
一般来说，Intel系列的cpu都采用小端方案存储数据，即低字节在低地址，高字节在高地址，比如双字的存储：
可以看到低字节存储在前高字节存储在后