「Computer」- 计算机 | 电脑

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认识

计算机，Computer，是种能够按照程序指令自动、高速处理数据的电子设备，它通过执行预设程序或指令来自动完成数学运算、逻辑判断、数据存储、信息检索等任务，广泛应用于科学、工程、商业、教育及日常生活等领域。简而言之，计算机是种能够帮助我们完成复杂计算的设备。

组成

通常，计算机系统主要由硬件（Hardware）和软件（Software）两大部分构成。但是实际上，针对计算机软件，部分是我们用户自己安装的，部分是提供计算机运行的控制程序。针对用户安装的软件，其与计算机运行无关。针对计算机运行必须的软件，其属于具体硬件。所以，该部分我们仅讨论硬件组成，而该类软件将在学习具体硬件时，再进行讨论。

CPU：执行指令的“大脑”。

内存（RAM）：临时存储运行中的程序和数据。

存储设备：硬盘（HDD）、固态硬盘（SSD）等。

输入 / 输出设备：显示器、键盘、打印机等。

CPU | Central Processing Unit
Monitor
Keyboard
Computer data storage
Graphic card
Sound card
Speakers
Motherboard

硬件（Hardware）

硬件是计算机的物理组成部分，包括：
– 中央处理器（CPU）：负责执行程序指令，进行运算和控制。
– 内存（RAM）：临时存储运行中的程序和数据，断电后数据丢失。
– 存储设备：
– 硬盘（HDD）：机械硬盘，容量大但速度较慢。
– 固态硬盘（SSD）：速度快、耐用，但价格较高。
– 输入设备：键盘、鼠标、摄像头、麦克风等。
– 输出设备：显示器、打印机、音响等。
– 主板（Motherboard）：连接所有硬件组件的中枢电路板。
– 显卡（GPU）：处理图形计算，适用于游戏、AI、视频渲染等。

软件（Software）

软件是计算机运行的程序和数据的集合，分为：
– 系统软件：如操作系统（Windows、macOS、Linux）、驱动程序等。
– 应用软件：如浏览器（Chrome）、办公软件（Office）、游戏等。

原理

计算机基于冯·诺依曼体系结构，主要流程：
1、输入（Input）：用户通过键盘、鼠标等输入数据。
2、处理（Processing）：CPU 执行指令，进行计算和逻辑操作。
3、存储（Storage）：数据可存入内存（临时）或硬盘（长期）。
4、输出（Output）：结果通过显示器、打印机等输出。

所有数据，其均以二进制（0 和 1）形式存储和处理。

性质

输入（Input）：通过键盘、鼠标、传感器等接收数据。

处理（Processing）：由中央处理器（CPU）执行计算和逻辑操作。

输出（Output）：将结果通过屏幕、打印机等设备呈现。

存储（Storage）：临时（内存 /RAM）或长期（HDD / SSD）保存数据。

CPU 每次从内存中读取多少数据

DeepSeek / CPU 每次从内存中读取多少数据

简单直接的答案：这取决于具体情况，但最常见的是 64 字节。其背后有多层复杂的原因。最准确的答案是：CPU 的核心内存接口每次至少读取一个完整的缓存行，在现代主流 CPU 上，这个大小是 64 字节。

### 核心概念：缓存行

CPU 从内存中读取数据的最小单位不是一个字节或一个字，而是一个叫做 “缓存行” 的块。

  • 为什么？ 因为内存访问速度远远慢于 CPU 速度。如果 CPU 每次只读取需要的那几个字节，它就会花费大量时间等待数据从内存送来。基于 “局部性原理” （程序倾向于访问最近访问过的数据附近的数据），一次性读取一整块数据并保存在 CPU 内部的高速缓存中，可以极大地提高效率。当 CPU 需要下一个数据时，它很可能已经在缓存里了。

### 缓存行的大小

缓存行的大小是硬件决定的，最常见的大小是 64 字节。

在 Linux 上，使用以下命令来查看：

getconf LEVEL1_DCACHE_LINESIZE

cat /sys/devices/system/cpu/cpu0/cache/index0/coherency_line_size

在 Windows 上，通过 CPU-Z 等工具查询。

所以，对于绝大多数现代桌面、服务器 CPU（如 Intel, AMD, Apple Silicon）来说，答案是 64 字节。

### 更深层的细节：它不是一个单一的操作

虽然 CPU 最终会传输一个 64 字节的缓存行，但这个操作并不是“内存直接给 CPU 64 字节”那么简单。这是一个涉及多级缓存和总线的过程：

  1. CPU 请求：CPU 需要某个内存地址的数据，它首先检查各级缓存（L1, L2, L3）。
  2. 缓存未命中：如果数据不在任何缓存中（称为 “cache miss”），则必须从主内存获取。
  3. 总线传输：内存控制器会准备数据。数据通过 内存通道 和 前端总线 等传输。
    • 虽然总线位宽也很重要（例如，DDR 内存通道是 64 位宽），但它决定的是 每个时钟周期能传输多少数据，而不是一次性传输的总量。
    • 最终，为了填充整个缓存行，内存控制器会传输一整个 突发传输 来凑齐 64 字节。例如，在一个 64 位宽的总线上，需要 8 次传输（8 * 8 Bytes = 64 Bytes）来完成一个缓存行的填充。

### 其他影响因素

  1. 不同架构：
    • 一些较老的或嵌入式处理器可能有不同的缓存行大小，例如 32 字节。
    • GPU 通常有更宽的内存总线和不同的缓存结构。

  1. 指令集：虽然缓存行是基础，但 CPU 也有一次能处理多少数据的指令。
    • 现代 CPU 有 SIMD 指令（如 SSE， AVX），可以一次性加载、计算和存储 128位、256位 甚至 512位 的数据。例如，一个 AVX-512 指令可以操作 64 字节的数据，这正好是一个完整的缓存行！但请注意，这仍然是通过缓存系统来完成的，底层仍然是以缓存行为单位与内存交互。

  1. 预取器：现代 CPU 还有一个叫做 硬件预取器 的智能单元。它会分析程序的内存访问模式。如果它检测到你在顺序访问一个数组，它会在你真正需要数据之前，就提前把下一个或下几个缓存行从内存加载到缓存中，从而进一步隐藏内存访问的延迟。

构建

计算机产品 | 电脑 | 台式机 | 服务器 | 手机 | 笔记本

Wikipedia/Computer hardware

根据用途来实现

类型特点应用场景
超级计算机超强计算能力，每秒万亿次运算气象预测、核模拟、AI 训练
大型计算机高性能，支持多用户同时使用银行、政府、大型企业
服务器提供网络服务，24/7 运行网站托管、云计算
个人计算机（PC）通用计算，适合个人使用办公、学习、娱乐
嵌入式计算机集成在设备中，专用性强智能家电、汽车控制

按用途：通用计算机（如笔记本电脑）、专用计算机（如 ATM 机）。

– 通用计算机：可运行多种程序（如 PC、笔记本电脑）。
– 专用计算机：针对特定任务优化（如 ATM 机、游戏主机）。

按规模：超级计算机、大型机、服务器、个人电脑（PC）、智能手机等。—— 通常需求决定发明何种计算机设备，所以我们通常不会按照规模来研究计算机。

维护修理

笔记本电脑维修技能实训张石柱刘玉霞王金堂等编著著
https://www.zhihu.com/pub/book/119991390

笔记本电脑维修实用教程张兴伟等编著著
https://www.zhihu.com/pub/book/119983727

笔记本电脑维修从入门到精通陈迪茜印琳叶等著
https://www.zhihu.com/pub/book/120331814

笔记本拆解 / 维护——从入门到精通
https://zhuanlan.zhihu.com/p/39184669

电脑软硬件维修从入门到精通（第 2 版）王红军等著
https://www.zhihu.com/pub/book/120331001

应用

计算机的应用领域
– 科学计算：航天、气象预测、物理模拟。
– 数据处理：金融分析、大数据、人工智能（AI）。
– 自动化控制：工业机器人、智能家居。
– 通信与网络：互联网、5G、云计算。
– 娱乐：游戏、影视特效、虚拟现实（VR）。

改进

计算机的发展趋势
– 更快的计算能力：量子计算机、神经形态芯片。
– 更智能的 AI：ChatGPT、自动驾驶、机器学习。
– 更便携的设备：折叠屏手机、AR 眼镜。
– 更强的互联：物联网（IoT）、6G 网络。

参考

Wikipedia/Computer hardware
Wikipedia/Peripheral
DeepSeek / 介绍 computer

综合类

《深入理解计算机系统》，对应的英文版是《Computer Systems: A Programmer’s Perspective》

教育培训

红警维修培训基地：http://www.hjdn.cn/

博客社区

https://www.elecfans.com/