计算机系统基础知识（上）

目录

计算机系统的概述

计算机的硬件

处理器

存储器

总线

接口

外部设备

计算机的软件

操作系统

数据库

文件系统

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计算机系统的概述

        如图所示计算机系统分为软件和硬件：硬件包括：输入输出设备、存储器，处理器

软件则包括系统软件和应用软件。

计算机的硬件

处理器

通俗叫法cpu，是我们计算机的运算和控制的核心。我们的cpu已从最早的四位发展到现在的 64位。从单核发展到了现在的多核。cpu的指令集按复杂程度可以划分为复杂指令集(CISC和精简指令集（RISC）,由于历史原因的发展，现在任然存有CISC结构，但是随着计算机的发展，RISC是未来趋势，几乎所有后来出现的都是RISC结构。

存储器

顾名思义用来存储我们的数据，更具存储器的结构我们可以分为SRAM,DRAM,NVRAM,FLASH,EPRAM,DISK等等。

计算机的存储器采用的是分层的体系结构，我们按照距离处理器的距离分为：

片上缓存：直接在处理器核心中集成的缓存，一般是SRAM结构，它的容量很小一般就是16kb-512kb

片外缓存：这个是在处理器核心外的缓存，也是SRAM结构，容量是256kb-4MB

主存：也就是我们说的内存，这个一般是DRAM结构，以独立的部件或者芯片存在，容量一般在数百M和数十G之间。

外存：可以是磁盘、磁带什么的，访问速度比较慢，断电后能保持其数据。

总线

就是一种特定格式按照规定的控制逻辑实现部件之间的数据传输。

总线分为：内总线、外部总线、系统总线

我们常见的总线：并行总线(PCI\pcie)和串行总线（USB\sata\）

接口

用来计算机不同功能层之间的通信规则。显示类接口HDMI,dvi等。usb接口，sata接口等

外部设备

我们的键盘鼠标显示器摄像头，麦克风等等。这些外部设备都是通过接口来与计算机主体进行连接，并且通过指令、数据实现预期的功能。

计算机的软件

操作系统

他是我们系统的资源管理大师。它的作用就是通过cpu管理和存储管理等对各种资源进行合理的分配。最大限度的发挥计算机系统的工作效率。操作系统是配置在计算机硬件第一层的软件。向下管理裸机和极其文件，向上管理其他的软件（数据库管理系统）和大量的应用软件。给他们提供支持。还会提供让用户使用方便的接口。

数据库

数据库技术是目前最有效的数据管理技术。数据库分为：

关系型数据库：这是最传统的数据库类型，对数据的操作全部建立在表上，我们对表进行分类、合并，筛选、拉取，当然表与表之间都有联系。

键值数据库：非关系型数据库，相当于字典，键就是唯一标识。

列存储数据库：相对于传统关系型数据库的行式存储来说的，两者的区别就是对表中数据的存储形式的差异。

文档数据库：我们的json，xml等等。

我们最常用的就是关系型数据库：所以这里我们简单描述一下关系数据库设计得特点和方法：

      数据库设计就是给一个应用环境构造一个最优的数据库。让他能有效的存储数据，满足客户的需求。设计包括结构特性和行为特性设计两方面内容：

      数据库设计得特点：从数据模型（数据结构）开始,以数据模型为核心展开，静态结构设计和动态行为设计分离；反复性；多步性；

目前已经有的数据库设计方法可以分为四类：

直观设计法、规范设计法、计算机辅助设计法、自动化设计法

下图就是数据库的设计步骤

   我们先对现实世界的需求进行分析和调查围绕这些需求我们进行概念结构的设计，最著名的就是采用E-R方法。再进行逻辑结构设计，这一层我们就需要确定数据模型，将E-R图转换为指定的数据模型。确定完整性约束，

文件系统

文件的类型大致划分为：

（1） 按文件的性质和用途分类可将文件分系统文件、库文件和用户文件。
（2）按信息保存期限分类可将文件分为临时文件、档案文件和永久文件。

（3）按文件的保护方式分类可将文件分为只读文件、读/写文件、可执行文件和不保护文件。
（4）UNIX 系统将文件分为普通文件、目录文件和设备文件（特殊文件）。
目前常用的文件系统类型有FAT、VFAT、NTFS、Ext2 和 HPFS 等。
       文件分类的目的是对不同文件进行管理，提高系统效率，提高用户界面友好性。当然，根据文件的存取方法和物理结构的不同，还可以将文件分为不同的类型。

网络协议

 在计算机网络中要实现资源共享以及信息交换，必须实现不同系统中实体的通信。两个实体想要成功通信，他们必须具有相同的语言，在计算机网络中我们称为协议。我们常见的就是局域网协议：LAN，广域网协议：WAN,我们的互联网协议使用的是TCP/IP协议簇。

中间件

什么是中间件，比如我们开发了一个应用软件，我在这个操作系统上要运行我的软件我就要开发成A版本，在另外一种操作系统上运行我就要开发B版本，这大大的增加了我们的开发成本，所以这个时候我们的中间件应运而生。为我们起到承上启下的作用，我们可以开发一个应用软件可以在不同的系统上运行。中间件处在应用之下，网络、数据库操作系统之上，也有的人任务中间件应该属于操作系统的一部分。