用户工具

站点工具


侧边栏

information_technology:basics:hardware:hardware_components

计算机系统的组成

通用计算机

所有计算机都是围绕主板制造的,主板包括所有允许各种不同子系统交互的连接器。总线是一组在计算机上的主电路板导线,它是组件之间数据流动的途径。大多数设备通过控制器与总线连接,该控制器协调设备与总线的活动。图中展示了中中央处理器、主存储器(内存)、辅助存储器(硬盘等)、输入(键盘、鼠标、麦克风、条码读取器、图形输入板等)和输出(显示器、打印机、扬声器等)设备。


LGA 1366主板包含南桥和北桥,这是最后一代使用双芯片的主板

嵌入式系统、单片机和片上系统


Soekris net4801适用于网络应用程序

根据英国电气工程师协会( U.K. Institution of Electrical Engineer)的定义,嵌入式系统(Embedded System)为控制、监视或辅助设备、机器或用于工厂运作的设备。与个人计算机这样的通用计算机系统不同,嵌入式系统通常执行的是带有特定要求的预先定义的任务。


micro:bit是基于ARM架构的嵌入式系统

嵌入式系统最核心的层次是中央处理单元部分,它包含运算器和控制器模块,在cpu的基础上进一步配上存储器模块、电源模块、复位模块等就构成了通常所说的最小系统。由于技术的进步,集成电路生产商通常会把许多外设做进同一个集成电路中,这样在使用上更加方便,这样一个芯片通常称之为微控制器。在微控制器的基础上进一步扩展电源传感与检测、执行器模块以及配套软件并构成一个具有特定功能的完整单元,就称之为一个嵌入式系统或嵌入式应用。


Arduino Uno R3是典型的单片机

单片机,全称单片微型计算机(英语:single-chip microcomputer),又称微控制器(microcontroller,MCU),是把中央处理器、存储器、定时/计数器(timer/counter)、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。

绝大多数现在的单片机都是基于冯·诺伊曼结构的,这种结构清楚地定义了嵌入式系统所必需的四个基本部分:一个中央处理器核心,程序存储器(只读存储器或者闪存)、数据存储器(随机存储器)、一个或者更多的定时/计数器,还有用来与外围设备以及扩展资源进行通信的输入/输出端口——所有这些都被集成在单个集成电路芯片上。

从经典定义来看,显然嵌入式系统相比单片机更为高级和完整,事实上,现在各种硬件功能都能被做进单片机之中。所以,嵌入式系统和单片机之间的硬件区别越来越小,分界线也越来越模糊。


Raspberry Pi 4的SoC规格 – Broadcom BCM2711四核Cortex-A72(ARMv8)@ 1.5GHz,具有支持OpenGL ES 3.0图形的VideoCore VI GPU

SoC(System on Chip)称为系统级芯片,也称为片上系统,意指它是一个产品,是一个有专有目标的集成电路,其中包含完整系统并嵌入软件的全部内容。如其他公司根据ARM提供的CPU添加上自己所需要的各种外设控制器,这就是SoC。SoC常常应用在嵌入式系统中。

学习资源

通常,我们了解一下通用计算机的基本结构就可以了,不过有兴趣可以延伸阅读以掌握更多。

Central Connecticut State University的Introduction to Computer Science using Java中有简要讲到计算机系统概论https://chortle.ccsu.edu/java5/index.html

计算机系统概论 Introduction to computing systems from bits and gates to C and beyond by Yale N. Patt, Sanjay J. Patel

information_technology/basics/hardware/hardware_components.txt · 最后更改: 2019/11/18 23:20 (外部编辑)