当前位置：首页 > news >正文

计算机基础

news 来源：原创 2025/7/27 19:49:41

今天不和大家分享算法了，最近为什么一直分享算法题，一个是因为最近很忙加上状态不太在线，第二个是因为我报了ICPC的比赛，也就是大学生程序设计大赛，所以平时刷算法比较多一些，虽然说结果上也没有很多的收获，但是每个人的进步都需要一个过程，可能我擅长的部分不在这个领域，虽略微平淡但是也算我这阵子的一部分输出吧，但是作为一个前端工程师，我还是想尽自己的能力多和大家分享一些除了算法外一些更实用的东西，所以今天和大家分享一下我最近在学的计算机基础，相信每个程序员都要了解到的一个技术

计算机的发展史：

什么是计算机：

计算机俗称电脑，是一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，具备存储记忆的功能，是可以按照程序进行，自动，高速进行海量数据的现代化智能电子设备

计算机的分类：

超级计算机：气象预测、核能模拟、基因分析、人工智能训练等
大型计算机：银行交易处理、政府数据中心、航空订票系统等
服务器：为其他设备（客户端）提供网络服务（如数据存储、网站托管）
小型机：企业资源管理（ERP）、科学计算等
工作站：高性能个人计算机，专为专业领域设计（如图形渲染、工程设计）
个人计算机：面向个人用户，包括台式机、笔记本电脑、平板电脑等
嵌入式计算机：集成在设备内部，执行特定功能（如智能家电、汽车控制系统、医疗设备

计算机的发展历史：

早期计算设备（19世纪 - 20世纪初）

机械计算机：“在19世纪，像巴贝奇的差分机这样的机械计算机，是那个时代对复杂计算需求的回应，虽然它们很笨重，但奠定了自动计算的基础。”
个人观点：可以谈谈机械计算机的局限性以及它们对后续电子计算机发展的启发意义。

电子计算机的诞生（20世纪中期）

电子管计算机（如ENIAC）：“二战期间和战后，电子管计算机的出现，如ENIAC，标志着计算速度的巨大飞跃，从机械时代的缓慢计算转变为电子速度，这对于军事计算、科学研究等领域产生了深远的影响。”
晶体管计算机：“晶体管的发明极大地提高了计算机的可靠性和效率，同时缩小了它们的体积，为计算机的商业化和更广泛的应用铺平了道路。”

集成电路与个人计算机革命（20世纪后期）

集成电路的发展：“集成电路的出现是计算机小型化的关键，摩尔定律描述了集成电路上可容纳的晶体管数量大约每两年翻一番，这推动了计算机性能的指数级增长。”
个人计算机的兴起：“20世纪70年代末和80年代，个人计算机如Apple II 和IBM PC的出现，使计算机从实验室和大型企业走进了普通家庭和小型办公室，这彻底改变了人们的工作和生活方式。”

互联网与现代计算（21世纪初至今）

互联网的普及：“互联网的普及使得计算机能够相互连接，共享信息，催生了全球化的数字经济。云计算和大数据技术的出现，进一步提高了资源利用率和数据处理能力。”
移动计算和人工智能：“智能手机和平板电脑的兴起，使得计算能力无处不在。同时，人工智能技术如机器学习和深度学习的突破，正在为各行各业带来智能化的变革。”

计算机的大脑 CPU：

什么是CPU：

“CPU，即中央处理器，是计算机的大脑，负责执行指令和处理数据。它是计算机系统中最核心的部件之一，几乎所有的计算任务都离不开CPU的参与。”

指令获取与执行：

“CPU通过读取存储在内存中的指令，然后对这些指令进行解码和执行来完成各种任务。它的工作过程可以类比为一个精确的生产线：先是获取指令，然后对指令进行分析（解码），接着执行相应的操作，最后将结果存储或输出。”
“我个人觉得，CPU的这个工作流程就像是我们在解决一个问题时的思考过程：先理解问题（获取和解码指令），然后思考解决方案（执行操作），最后得出答案（存储或输出结果）。”

主要功能单元：

算术逻辑单元（ALU）：“算术逻辑单元是CPU的心脏，专门负责执行所有的算术和逻辑运算，比如加减乘除、逻辑判断等。每一次计算操作都是在这里完成的。”
控制单元（CU）：“控制单元就像是CPU的大脑，它负责指挥和协调整个CPU的工作，包括从内存中取指令、解码指令以及控制其他部件执行指令等操作。”
寄存器：“寄存器是CPU内部的一组高速存储单元，用于暂时存储指令、数据和地址等信息。它们就像是CPU的‘临时记忆’，让CPU能够快速访问和处理当前正在使用的数据。”

性能指标：

主频：“主频是指CPU的工作频率，通常以GHz为单位。主频越高，CPU在单位时间内可以执行的指令就越多，处理速度就越快。这就好比是生产线的速度，速度越快，生产效率越高。”
核心数量：“现代CPU通常有多个核心，每个核心都可以独立执行任务。多核心设计就像是有多条生产线，可以同时处理多个任务，从而提高整体的处理能力。”
缓存：“CPU的缓存是位于CPU和主内存之间的高速存储器，用于临时存储频繁访问的数据。缓存的大小和速度直接影响CPU的性能，因为它可以减少CPU访问较慢主内存的次数。”
架构和指令集：“CPU的架构决定了它的基本工作方式和性能特点。不同的CPU架构有不同的指令集，指令集就像是CPU的语言，丰富的指令集可以让CPU更高效地完成各种任务。”

结尾：总结CPU的重要性并展望未来

“总的来说，CPU是计算机系统中至关重要的部件，它的发展历程见证了计算机技术的巨大进步。从早期的简单处理器到如今的多核心、高性能CPU，每一次技术革新都为计算机性能的提升奠定了基础。未来，随着人工智能、量子计算等领域的发展，CPU技术也将不断创新，为人类的数字化生活带来更多可能性。”

CPU的分类：

按制造商分类

Intel

提供多种类型的CPU，包括桌面、服务器和移动设备的处理器。其产品线丰富，如Core系列面向桌面和移动设备，Xeon系列用于服务器。

AMD

也是知名的CPU制造商，产品涵盖桌面、服务器和游戏主机等领域。AMD的Ryzen系列在桌面市场上与Intel的产品竞争，以其高性能和高性价比受到用户青睐。

ARM

主要提供基于ARM架构的处理器设计，广泛应用于移动设备和嵌入式系统。许多制造商基于ARM的架构设计生产自己的处理器，如苹果、高通等。

个人电脑CPU目前最著名的有:intel和 AMD两大家，其中Intel以稳定著称，AMD以速度快著称。所以一般工作的机器用Intel的多一些，玩游戏的玩家机器一般选购AMD CPU这个没有绝对的界限，看个人需求和爱好。

选购CPU的指标：

主频，缓存，核数

CPU的常见故障：

散热不良

故障表现：CPU在工作时产生大量热量，若散热不佳，会导致温度过高，使计算机运行不稳定、死机甚至自动重启。
解决方法：定期清洁CPU散热器和风扇，去除灰尘；检查散热风扇是否正常运转，必要时更换风扇或清理灰尘并添加润滑油；确保散热器安装正确且与CPU紧密贴合；检查导热硅脂是否干裂或过多，如有问题需清除旧硅脂并重新涂抹适量新硅脂。

超频问题

故障表现：超频后计算机可能出现无法通过自检、频繁死机、自动重启、蓝屏等现象。
解决方法：将CPU频率调回默认值，若仍想超频，需逐步小幅调整至稳定值。

针脚接触不良

故障表现：CPU针脚与主板插槽接触不良，可能导致计算机无法启动或频繁死机。
解决方法：重新安装CPU，确保针脚对准插槽；若针脚弯曲，需小心校正；检查插槽内是否有异物，如有需清理。

电压异常

故障表现：CPU电压设置不正确，会使CPU工作不稳定，影响使用寿命。
解决方法：进入BIOS检查CPU电压设置是否在正常范围（通常为1.1V至1.4V），若异常则调整至推荐值。

计算机的工作台内存：

内存简介：

内存是计算机硬件的重要组成部分，用于暂时存储CPU正在使用的数据和程序，以供快速访问。

内存的工作原理：

内存由一组半导体芯片组成，数据以二进制形式存储在内存单元中。每个内存单元都有一个唯一的地址，CPU通过这些地址来读写数据。当计算机启动时，操作系统和应用程序被加载到内存中，CPU从内存中逐条读取指令并执行。

内存的分类：

按功能分类：

RAM（随机存取存储器）： 数据可读可写，断电后数据丢失。常见类型如DDR4、DDR5。
ROM（只读存储器）： 数据只能读取，不能修改，用于存储计算机启动所需的固件。

按技术分类：

SDRAM（同步动态随机存取存储器）： 数据传输与系统时钟同步。
DDR SDRAM（双倍数据速率同步动态随机存取存储器）： 在时钟上升沿和下降沿各传输一次数据，提高数据传输速率。DDR5是目前较新的标准。

内存选购指南：

考虑主板兼容性： 根据主板的内存插槽类型选择DDR4或DDR5内存条。
关注内存容量和频率： 根据需求选择合适容量，如日常办公8GB起；频率越高性能越好，但需与主板和CPU兼容。
选择内存品牌和型号： 优先选择知名品牌，如金士顿、三星等，查看用户评价和专业评测。
关注时序和超频能力： 时序越低性能越好，如CL16优于CL18；部分内存支持超频，可提升性能。
内存常见故障及解决方法：
计算机无法启动或频繁死机： 可能因内存条松动或故障。尝试重新插拔内存条，确保安装牢固；若无效，可能需更换内存条。
蓝屏错误： 内存故障常导致蓝屏。使用内存诊断工具（如Windows内存诊断）检查；若发现问题，可尝试更换内存条。
性能下降： 内存不足或频率低可能导致性能问题。增加内存容量或更换高频率内存可提升性能。

内存介绍：

“内存是计算机系统中的一个关键组件，它就像是计算机的‘工作台’。CPU需要处理的数据和正在运行的程序都暂时存放在内存中，以便快速访问。它的速度比硬盘快得多，所以能让我们在使用计算机时感受到快速响应和流畅操作。不过，内存是易失性的，也就是说，当计算机关闭时，内存中的数据就会消失，这也是为什么我们需要硬盘来长期存储数据。”

工作原理：

“内存的工作原理可以想象成一个有许多小抽屉的柜子，每个抽屉都有一个编号。CPU会告诉内存它想要访问哪个编号的抽屉（这就是内存地址），然后内存会打开那个抽屉，取出数据送给CPU（读取操作），或者把数据放进那个抽屉（写入操作）。这个过程非常快，因为内存的设计就是为了支持CPU的高速数据需求。而且，内存的读写操作是同步进行的，就像一场精心编排的舞蹈，一切都按照计算机的时钟节奏进行。”

分类：

“内存可以分成几种类型，最常见的是RAM和ROM。RAM是‘随机存取存储器’，它很灵活，可读可写，是我们日常使用中主要打交道的内存类型。比如你打开一个软件，数据就会加载到RAM中。而ROM是‘只读存储器’，它里面的数据通常是固定的，计算机启动时用到的初始指令就存在ROM里。另外，内存还有不同的技术标准，比如DDR4和DDR5，这些就像是不同代的内存技术，每一代都有性能上的提升。”

选购：

“选购内存时，首先要考虑的是和主板的兼容性，这就像衣服得合身一样。主板支持DDR4还是DDR5，决定了你得选哪种内存。内存的容量也很关键，就好比你要根据自己的工作量来决定买多大的桌子。如果你只是日常办公，8GB可能就够了，但如果要做视频剪辑之类的重活，那可能需要16GB甚至32GB。还有内存的频率，这就像公路的限速，频率越高，数据传输得越快。当然，品牌也很重要，像金士顿、三星这些品牌，就像内存界的名牌衣服，质量和售后服务都有保障。”

常见故障：

“内存出现问题可能会让计算机变得很不稳定。比如计算机频繁死机或者蓝屏，这可能是因为内存条松动了，或者内存本身有故障。我之前就遇到过这种情况，结果发现是内存条没插紧。解决这个问题通常需要重新插拔内存条，就像重新整理一下工作台，让一切都归位。如果还是不行，可能得换一条内存条了。”

计算机的仓库硬盘：

硬盘介绍：

硬盘是计算机用于存储数据的设备，主要有机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD）两种类型。机械硬盘通过旋转的盘片和移动的读写头来存储和读取数据，而固态硬盘则使用闪存芯片来存储数据，没有机械部件。固态硬盘读写速度快、抗震性强、功耗低，但价格相对较高；机械硬盘则容量大、价格低，适合大量数据存储。

硬盘的种类：

机械硬盘是一种传统的数据存储设备，利用快速旋转的盘片和移动的读写头来存取数据。其主要特点是价格相对较低，适用于大容量存储需求。不过，由于内部有机械部件，机械硬盘的抗震性相对较差，读写速度也不如固态硬盘。

固态硬盘是一种新型的数据存储设备，采用闪存芯片存储数据，没有机械部件。其读写速度快、抗震性强、功耗低，但价格比机械硬盘高。固态硬盘特别适合对系统启动速度和数据读写速度有较高要求的用户，如游戏玩家和专业设计师。

硬盘选购要点：

硬盘常见故障：

系统不认硬盘

故障原因：可能是bios设置有问题，或者硬盘的数据线和电源线有松动；硬盘上的主从跳线设置错误，也会导致不识别硬盘。
解决方法：重新设置bios或者重新插拔硬盘的数据线和电源线；检查硬盘上的主从跳线设置是否正确。

硬盘无法读写或不能辨认

故障原因：一般是由于CMOS设置故障引起的，CMOS中的硬盘类型正确与否，直接影响硬盘的正常使用。
解决方法：进入CMOS设置，使用“IDE AutoDetect”功能自动检测硬盘类型；确保CMOS中的硬盘类型设置正确。

系统无法启动

故障原因：当硬盘引导文件丢失或错误的时候，或者操作系统文件被破坏的时候都会导致硬盘无法引导系统，硬盘无法启动系统。
解决方法：如果硬盘引导文件丢失或错误，可以使用硬盘修复工具进行修复；如果操作系统文件被破坏，可以通过U盘PE系统进行修复或重装系统。

硬盘出现坏道

故障原因：硬盘出现坏道分为硬盘逻辑坏道和物理坏道。逻辑坏道通常是由于软件问题或数据错误导致的，而物理坏道则是硬盘磁盘片或读写头等硬件部件损坏造成的。
解决方法：对于逻辑坏道，可以使用硬盘修复软件进行修复；如果存在物理坏道，建议送修，由专业数据恢复服务进行处理。

计算机的骨架主板：

主板是计算机硬件系统中最重要的组件之一，它就像是计算机的“骨架”，连接和支撑着计算机的各个部件，包括CPU、内存、硬盘、显卡等。主板上集成了各种电路和接口，负责协调和管理数据在各个部件之间的流动。主板的设计和质量直接影响到计算机的性能、稳定性和扩展能力。

主板的工作原理：

主板通过总线（Bus）系统连接各个硬件组件，总线是数据传输的通道，负责在不同部件之间传输数据和控制信号。主板的核心组件包括芯片组（Chipset）、BIOS（基本输入输出系统）、CPU插槽、内存插槽、扩展插槽（如PCIe插槽）、USB接口和电源接口等。

主板的分类：

主板可以根据不同的标准进行分类，常见的分类方式包括：

按形状和尺寸（Form Factor）分类： 常见的有ATX、Micro-ATX、Mini-ITX等，不同的形状和尺寸影响主板在机箱中的安装以及可扩展性。
按芯片组分类： 芯片组决定了主板的性能和兼容性，常见的芯片组包括Intel的Z系列、H系列和B系列，以及AMD的X系列等。

主板的选购：

考虑兼容性： 确保主板与CPU、内存和显卡等硬件兼容，包括CPU插槽类型、内存类型和显卡接口等。
考虑扩展能力： 根据需求选择主板的扩展插槽数量，如PCIe插槽。
关注品牌和质量： 选择知名品牌，如华硕（ASUS）、技嘉（Gigabyte）、微星（MSI）等，这些品牌在市场上拥有良好的口碑和完善的售后服务。
考虑特殊功能： 根据需求选择带有特定功能的主板，如USB 3.2、Wi-Fi和蓝牙功能等。
预期内预算： 主板的售价差异较大，从几百元到数千元不等，可根据预算和需求进行选择。

主板常见故障：

无法开机或启动： 主板故障可能导致计算机无法开机或启动，可能是由于电源供应问题或开机电路故障等。解决方法：检查电源连接是否正常，尝试更换电源线或电源适配器。
硬件无法识别： 主板可能无法识别某些硬件设备，如显卡、内存或硬盘等。解决方法：检查硬件设备是否正确安装，重新插拔相关设备，并确保主板驱动程序是最新的。
BIOS问题： 主板的BIOS存储固件程序，负责初始化硬件和引导操作系统。如果BIOS损坏或设置错误，可能导致计算机无法正常启动或硬件无法识别。解决方法：尝试进入BIOS设置界面，恢复默认设置或更新BIOS版本。
扩展插槽故障： 主板的扩展插槽可能出现接触不良或损坏，导致连接的设备无法正常工作。解决方法：清洁插槽或更换插槽。
接口故障： 主板上的各种接口可能出现故障，导致连接的外设无法正常使用。解决方法：尝试将外设连接到其他接口，检查接口是否损坏。

计算机的视觉神经显卡：

显卡介绍：

显卡（Graphics Processing Unit，简称 GPU）是计算机中用于处理图形相关运算的硬件设备，是现代计算机中不可或缺的重要组成部分。显卡的核心任务是生成计算机显示器上的图像，同时还广泛应用于人工智能、大数据计算和区块链等领域

显卡是计算机中最重要的图像输出设备，是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动显示器，并向显示器提供逐行或隔行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人计算机主板的重要组件，是“人机对话”的重要设备之一

显卡按照接口分类

1.ISA

2.PCI

3.AGP

4.PCI-E