study-area-cn
/
learn-computer-basic
2
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Projects Releases Wiki Activity

格式化文档

This commit is contained in:
Hmtsai 2024-07-07 08:22:53 +08:00
parent c27c4a6b41
commit 0823cf176d
7 changed files with 160 additions and 139 deletions
Show Stats Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

42
src/cpu.md
View File

@ -1,66 +1,74 @@
# 中央处理单元(CPU)
## CPU的功能
## CPU 的功能
好了﹐这里要说的是电脑的大脑。
`Central Processing Unit`(CPU) 我们翻译成中央处理器。一些专业的大型电脑，其CPU可以很大(不过绝大多数以计算机集群为主)﹐但在PC上面的CPU只是比饼干还要小的一片陶瓷片。只要打开电脑﹐把风扇拿掉，就可以一睹CPU的庐山真面目了。我们常问“您的机器是什么型号的啊？”﹐其实问的多指CPU的型号。或许您听过什么Intel I3,I5,I9等CPU﹐他们所代表的可以说是不同型号的CPU。事实上，除了Intel的CPU外，还有其它牌子的CPU可供选择。比方说：AMD,龙芯等等。
> 译者注: mainframe、CPU型号、品牌等为过时内容，已更改或删除
`Central Processing Unit`(CPU) 我们翻译成中央处理器。一些专业的大型电脑，其 CPU 可以很大(不过绝大多数以计算机集群为主)﹐但在 PC 上面的 CPU 只是比饼干还要小的一片陶瓷片。只要打开电脑﹐把风扇拿掉，就可以一睹 CPU 的庐山真面目了。我们常问“您的机器是什么型号的啊？”﹐其实问的多指 CPU 的型号。或许您听过什么 Intel I3,I5,I9 等 CPU﹐他们所代表的可以说是不同型号的 CPU。事实上，除了 Intel 的 CPU 外，还有其它牌子的 CPU 可供选择。比方说：AMD,龙芯等等。
CPU的功能如何呢？说来很复杂，主要为五个部分：
> 译者注: mainframe、CPU 型号、品牌等为过时内容，已更改或删除
CPU 的功能如何呢？说来很复杂，主要为五个部分：
1. 输入单元
用来读取给电脑处理的数据或程序
2. 处理单元
用来执行计算、比较和判断等运算功能
3. 输出单元
将电脑的运算结果和处理好的数据输出
4. 记忆单元
用来储存数据或程序的地方
5. 控制单元
按作业程序指挥上述单元的运作及交换数据信道的传送
## 不同年代的 CPU
我们常追求最新最快的CPU，但是不同年代的CPU究竟不同在哪里呢？如果真要解释清楚，恐怕要写一本书出来。不过，下面的表格相信也可以帮助我们了解一下。
我们常追求最新最快的 CPU，但是不同年代的 CPU 究竟不同在哪里呢？如果真要解释清楚，恐怕要写一本书出来。不过，下面的表格相信也可以帮助我们了解一下。
| 项目/类型 | [80486(1989)](https://baike.baidu.com/item/80486/7473784) | [Pentium(奔腾)4(2000)](https://baike.baidu.com/item/%E5%A5%94%E8%85%BE4/9113325) | [I5-6400(2010)](https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/sku/88185/intel-core-i56400-processor-6m-cache-up-to-3-30-ghz/specifications.html) | [I5-10400(2019)](https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/sku/199271/intel-core-i510400-processor-12m-cache-up-to-4-30-ghz/specifications.html) | [I5-14600(2023)](https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/sku/199271/intel-core-i510400-processor-12m-cache-up-to-4-30-ghz/specifications.html) |
| :------------ | :---------: | :-------------------: | :-----------: | :------------: | :---------------: |
| :--------- | :-------------------------------------------------------: | :------------------------------------------------------------------------------: | :------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------: | :----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------: | :----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------: |
| 指令集架构 | x86 | x86 | x86-64 | x86-64 | x86-64 |
| 核心数 | 1 | 1 | 4 | 6 | 6P(大)+8E(小) |
| 计算速度 | 33-100 MHz | 1.3-3.8 GHz | 2.7(3.3) GHz | 2.9(4.3) GHz | P:2.7 Ghz E:2 Ghz |
| 制程 | 1000nm | 65-180nm | 14nm | 14nm | 7nm (Intel 7) |
> 以上CPU链接均摘自Intel官网和百度百科。</br>
> 最新数据请在 [Intel官网](https://www.intel.cn) 查看。</br>
> 以上CPU均为Intel CPU，AMD CPU请在 [AMD官网](https://www.amd.com) 查看。</br>
> 以上 CPU 链接均摘自 Intel 官网和百度百科。</br>
> 最新数据请在 [Intel 官网](https://www.intel.cn) 查看。</br>
> 以上 CPU 均为 Intel CPU，AMD CPU 请在 [AMD 官网](https://www.amd.com) 查看。</br>
> 说明：1000 MHz = 1 GHz，计算速度括号内为睿频频率。</br>
---
> 译者注: 过时内容，当前数据选自 2024 年 5 月
在1980年末﹐IBM才开始大举进军个人电脑市场。在这之前﹐苹果在1976年就推出了 Apple I 个人电脑﹐之后 Apple II 也已经成功地拥有很大数量的用户了。IBM PC使用的CPU厂商Intel其实早在1976年也推出了一款型号叫8086的CPU，其后不久的8088和它很相近﹐比起现代的CPU来说，它们可以说是慢得像蜗牛了：最快的只有8MHz！Intel相继8086和8088之后还推出了80186和80188，但不是很成功。但是Intel打算将系统部件合并到CPU去的概念却对后来生产更快的CPU，如80286/80386，起到很重要的作用。从80386起人们就把80给去掉了，直接称为x86了。当Intel在推出486其后下一代的产品时，厂商将CPU型号命名为Pentium，从此，PII、PIII、P4等不同年代的CPU也都以Pentium命名。但在程序界中，仍有不少人继续称Pentium CPU为586，686的，只是越来越少人坚持如此了。
在 1980 年末﹐IBM 才开始大举进军个人电脑市场。在这之前﹐苹果在 1976 年就推出了 Apple I 个人电脑﹐之后 Apple II 也已经成功地拥有很大数量的用户了。IBM PC 使用的 CPU 厂商 Intel 其实早在 1976 年也推出了一款型号叫 8086 的 CPU，其后不久的 8088 和它很相近﹐比起现代的 CPU 来说，它们可以说是慢得像蜗牛了：最快的只有 8MHz！Intel 相继 8086 和 8088 之后还推出了 80186 和 80188，但不是很成功。但是 Intel 打算将系统部件合并到 CPU 去的概念却对后来生产更快的 CPU，如 80286/80386，起到很重要的作用。从 80386 起人们就把 80 给去掉了，直接称为 x86 了。当 Intel 在推出 486 其后下一代的产品时，厂商将 CPU 型号命名为 Pentium，从此，PII、PIII、P4 等不同年代的 CPU 也都以 Pentium 命名。但在程序界中，仍有不少人继续称 Pentium CPU 为 586，686 的，只是越来越少人坚持如此了。
AMD在2005年5月推出了速龙64位处理器。这是首个消费级的x86-64(可简称x64)架构的处理器，在此之后的CPU大多都是x64架构的了。
AMD 在 2005 年 5 月推出了速龙 64 位处理器。这是首个消费级的 x86-64(可简称 x64)架构的处理器，在此之后的 CPU 大多都是 x64 架构的了。
所有年代的CPU都有一个特性：向后（旧）兼容。也就是说：486的CPU可以跑386的程序，但不能跑“专为”586写的程序，甚至现在的 I5、I7 都可以运行为386编写的程序！故此，许多程序员在发布程序版本的时候，仍将32位的程序冠以`i386`的名字（其中的i就是Intel的意思）。由于 AMD 发明了64位架构，于是64位的程序就被叫做`amd64`（或`x86-64`）了。
所有年代的 CPU 都有一个特性：向后（旧）兼容。也就是说：486 的 CPU 可以跑 386 的程序，但不能跑“专为”586 写的程序，甚至现在的 I5、I7 都可以运行为 386 编写的程序！故此，许多程序员在发布程序版本的时候，仍将 32 位的程序冠以`i386`的名字（其中的 i 就是 Intel 的意思）。由于 AMD 发明了 64 位架构，于是 64 位的程序就被叫做`amd64`（或`x86-64`）了。
> 译者注: 补充 x64 架构的内容
## 如何发挥CPU的效率？
## 如何发挥 CPU 的效率？
要真正发挥CPU的效率，与其他配件的配合是密不可分的。因为他们要在同一速率上才能工作，时间上必须要配合默契。当CPU完成了一个运算之后，I/O也要同时将产生的运算结果传达出去，也同时传给CPU下一个运算数据。这情形就像接力赛那样，如果时间不吻合，接力棒就会丢了。不过，CPU处理数据往往要比单纯的数据交接更须时间。聪明的CPU设计工程师想出了一道绝招：就是将CPU运行于比总线（BUS，所有系统数据的运送信道）快一定倍数的速度上。这样等周边反应过来的同时，CPU也率先完成运用了，（时至今日，CPU的速度远远快过周边，掉过来往往是CPU等它们了）。
要真正发挥 CPU 的效率，与其他配件的配合是密不可分的。因为他们要在同一速率上才能工作，时间上必须要配合默契。当 CPU 完成了一个运算之后，I/O 也要同时将产生的运算结果传达出去，也同时传给 CPU 下一个运算数据。这情形就像接力赛那样，如果时间不吻合，接力棒就会丢了。不过，CPU 处理数据往往要比单纯的数据交接更须时间。聪明的 CPU 设计工程师想出了一道绝招：就是将 CPU 运行于比总线（BUS，所有系统数据的运送信道）快一定倍数的速度上。这样等周边反应过来的同时，CPU 也率先完成运用了，（时至今日，CPU 的速度远远快过周边，掉过来往往是 CPU 等它们了）。
据说，CPU在生产的时候都是一样的，之后厂家经过测试，按照尽可能稳定情况下的最高速度原则来定型号的。有些用家买了低速的CPU回来，然后经过改变CPU电压、频率以求更快的速度﹐这就是所谓的“超频”了。不过，阁下看到这里可别忙着去修改自己的电脑哦，否则要有什么元件损坏，作者可概不负责的哦～
据说，CPU 在生产的时候都是一样的，之后厂家经过测试，按照尽可能稳定情况下的最高速度原则来定型号的。有些用家买了低速的 CPU 回来，然后经过改变 CPU 电压、频率以求更快的速度﹐这就是所谓的“超频”了。不过，阁下看到这里可别忙着去修改自己的电脑哦，否则要有什么元件损坏，作者可概不负责的哦～
现在的CPU一般会有睿频功能，相当于CPU自带的“超频”，可以智能调整电压和频率，不过睿频相比一般的超频是十分安全的，不会搞坏你的CPU。
现在的 CPU 一般会有睿频功能，相当于 CPU 自带的“超频”，可以智能调整电压和频率，不过睿频相比一般的超频是十分安全的，不会搞坏你的 CPU。
> 译者注: 删除过时的计算CPU速度的内容，并更改标题
> 译者注: 删除过时的计算 CPU 速度的内容，并更改标题
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_cpu.htm)</br>
> study-area-cn

11
src/input_and_output.md
View File

@ -16,26 +16,27 @@
当我们买了电脑回家，第一件事情要做的不是插上电源然后按开关，而是先帮电脑装上输入输出设备。如果有机会，不妨看看电脑的背后，您就会发现有很多的接口，他们的规格是不一样的，所以也无需要担心接错了。不信您试试就知道了，当然不要硬来哦～
然而，有些设备的类型还是会有所不同的。 比如，键盘的接口就有两种：AT（过时） 和 PS/2（现在还多了个 USB ）。怎么分别呢？上面要是有标记当然好办，要不然数数那些孔的数目也可以知道。通常 AT 会是 5 孔，PS/2 却有 6 孔（准确说是7孔，只不过那个方孔仅是用来作固定用的），且接口直径比AT要小很多。鼠标的接口也有分 SERIAL（串口，过时） 和 PS/2 以及 USB 等型。 PS/2 的接口跟键盘的是一样的，如果没有标记的话，就要开机才知道了，如果您还在使用PS/2的设备，并且机器告诉您诸如 Keyboard Error 的信息，关机后把它们掉过来接就是了。
然而，有些设备的类型还是会有所不同的。 比如，键盘的接口就有两种：AT（过时） 和 PS/2（现在还多了个 USB ）。怎么分别呢？上面要是有标记当然好办，要不然数数那些孔的数目也可以知道。通常 AT 会是 5 孔，PS/2 却有 6 孔（准确说是 7 孔，只不过那个方孔仅是用来作固定用的），且接口直径比 AT 要小很多。鼠标的接口也有分 SERIAL（串口，过时） 和 PS/2 以及 USB 等型。 PS/2 的接口跟键盘的是一样的，如果没有标记的话，就要开机才知道了，如果您还在使用 PS/2 的设备，并且机器告诉您诸如 Keyboard Error 的信息，关机后把它们掉过来接就是了。
现在的电脑大部份都标识得非常清楚，而且还有颜色配合。 这样接起设备来就更轻松容易了。 万一还是不知到怎么接，千万别乱来，最好仔细看说明书或打电话请较厂商或朋友啰。
惯例上，我们把带针的接口叫做“公”，而把带孔的那端叫做“母”，相信这样很容易分辨吧？至于为什么要这样称呼？相信不用多解释吧！ ^_^
惯例上，我们把带针的接口叫做“公”，而把带孔的那端叫做“母”，相信这样很容易分辨吧？至于为什么要这样称呼？相信不用多解释吧！ ^\_^
再看看电脑背后还有好多的接口，它们都是给输入输出设备用的（除了靠近风扇的那个（有些是两个）黑黑大大的是给电源用的）。
下面就简单介绍一下：
- 通常 PS/2 母插头都是一对的，很容易分辨。
- 另外有两个(可能不止两个)小小的扁扁的方孔，那就是USB接口。
- 另外有两个(可能不止两个)小小的扁扁的方孔，那就是 USB 接口。
- SERIAL（串口） 插头有时候是两个 9 针的公接口（但也有时候是一个 9 针，另外一个长长的 25 针的），现在在家用电脑上几乎见不到了。
- 在一些老电脑中，另外一个长长的 25 孔的母插头叫“并口”，通常较老的打印机就是接到那里的。
- 有一个 15 孔分三行排列的母插头，就是我们说的 VGA 接口，把屏幕接到这里就对了。
>注:现在的大部分不算过于落后的电脑都拥有HDMI(即下条所说的接口),从一般情况下来讲,应优先使用HDMI接口而并非VGA
> 注:现在的大部分不算过于落后的电脑都拥有 HDMI(即下条所说的接口),从一般情况下来讲,应优先使用 HDMI 接口而并非 VGA
- 现在有了 HDMI（扁长，左上右上两个缺口） 和 DP（右上一个缺口） 接口，在一些较新的电脑上可能会有，也是连接屏幕的。
- 要是还有网络卡的话，您会看到一个比 MODEM（俗称“猫”，连接电话线上网拨号上网，已经过时）接头稍大一点的 RJ45 母接头。 通常网线就是接到那上面的。接上之后就可以联网了呢。
假如您还加了些其他的插卡的话，您还会看到更多的接口，但已经很难在这里指出了。不过有用一种比较旧的SCSI接口跟并行都是25孔母接口的，那就要非常小心了，不然接错了有可能会损坏装置呢。不过，现在要找到这么旧的 SCSI 卡还真不容易呢！
假如您还加了些其他的插卡的话，您还会看到更多的接口，但已经很难在这里指出了。不过有用一种比较旧的 SCSI 接口跟并行都是 25 孔母接口的，那就要非常小心了，不然接错了有可能会损坏装置呢。不过，现在要找到这么旧的 SCSI 卡还真不容易呢！
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_io.htm)</br>
> study-area-cn

61
src/memory.md
View File

@ -4,79 +4,82 @@
## 内存的作用
为什么内存这么重要呢？其实，电脑真正工作的场所是在内存上面，包括所有系统的驱动程序、操作系统、工作数据、成品/半成品等等，都必须先加载到内存上面才能给CPU读取。尤其对Windows或比较大型的程序，要求的内存也越多。而且，内存永远都只会嫌少不会嫌多的，就像钱对于我来说 ^_^
为什么内存这么重要呢？其实，电脑真正工作的场所是在内存上面，包括所有系统的驱动程序、操作系统、工作数据、成品/半成品等等，都必须先加载到内存上面才能给 CPU 读取。尤其对 Windows 或比较大型的程序，要求的内存也越多。而且，内存永远都只会嫌少不会嫌多的，就像钱对于我来说 ^\_^
## 如何计算内存的容量？
内存的最小单位是位(bit)，每个位可以代表1或0（开或关），而8个bit则组成1字节(byte)。byte可以说是电脑最基本的计算单位了，再往后则每乘以1024来增加单位。也就是说：
> ||||
内存的最小单位是位(bit)，每个位可以代表 1 或 0（开或关），而 8 个 bit 则组成 1 字节(byte)。byte 可以说是电脑最基本的计算单位了，再往后则每乘以 1024 来增加单位。也就是说：
> | | | |
> | -------------: | :-: | :------- |
> | 1KB(Kilo Byte) | = | 1024Byte |
> | 1MB(Mage Byte) | = | 1024KB |
> | 1GB(Giga Byte) | = | 1024MB |
> | 以此类推…… | | |
很早就和大家说过了：电脑只认识0和1，任何程序语言要交由电脑运算，最终的还要换成0和1才能够让电脑读得懂。我们在键盘上敲进一个字母 `A`，真正传给电脑的是`01000001`这个byte(8bit)，我们称这种字母对应方法为ASCII(America Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换码)。通常我们以纯文字(英文)所处理的文章，就是使用ASCII字母的了。
很早就和大家说过了：电脑只认识 0 和 1，任何程序语言要交由电脑运算，最终的还要换成 0 和 1 才能够让电脑读得懂。我们在键盘上敲进一个字母 `A`，真正传给电脑的是`01000001`这个 byte(8bit)，我们称这种字母对应方法为 ASCII(America Standard Code for Information Interchange，美国标准信息交换码)。通常我们以纯文字(英文)所处理的文章，就是使用 ASCII 字母的了。
究竟内存的需求量是怎样计算出来的呢？如果以纯文字来算，一页A4纸大约能有5000多字节（包括标点和空白），即5KB，那么1MB就有超过二百页了。但如果要做出更漂亮的文字，每个字还需要更多的内存来储存其字形字体、特殊效果、行段格式等等，那么1MB也只能储存数十页，有时更少。总之，越漂亮越复杂的文件，所需的内存也越多。
究竟内存的需求量是怎样计算出来的呢？如果以纯文字来算，一页 A4 纸大约能有 5000 多字节（包括标点和空白），即 5KB，那么 1MB 就有超过二百页了。但如果要做出更漂亮的文字，每个字还需要更多的内存来储存其字形字体、特殊效果、行段格式等等，那么 1MB 也只能储存数十页，有时更少。总之，越漂亮越复杂的文件，所需的内存也越多。
下面再拿一个比较实际的例子来算算内存的使用量﹕
我们在选购显卡(Video Adapter)的时候，常常听说某卡有多少多少显存，究竟多少才够用呢﹖
先拿一个古老的单色显卡来说，假设它的分辨率是640x480，也就是说屏幕上横有640个显示点，竖则有480个点，而每个点只有两种变化：亮(白/黄/绿等单色)或不亮，这可用1个bit($2^{1}$)的开关来表示。那么
先拿一个古老的单色显卡来说，假设它的分辨率是 640x480，也就是说屏幕上横有 640 个显示点，竖则有 480 个点，而每个点只有两种变化：亮(白/黄/绿等单色)或不亮，这可用 1 个 bit($2^{1}$)的开关来表示。那么
`640x480x1` bit</br>
= `307200` bit</br>
= `38400` byte</br>
= `37.5` KB</br>
= `0.036621` MB
= `307200` bit</br>
= `38400` byte</br>
= `37.5` KB</br>
= `0.036621` MB
您看只需要很少的显存就够了。然而，用的如果是彩色显卡的话，如果要显示简单的16色，每个点就需要4bit($2^{4}=16$)来显示了，那么就需要
您看只需要很少的显存就够了。然而，用的如果是彩色显卡的话，如果要显示简单的 16 色，每个点就需要 4bit($2^{4}=16$)来显示了，那么就需要
`640x480x4` bit</br>
= `228800` bit</br>
= `153600` byte</br>
= `150` KB</br>
= `0.15` MB
= `228800` bit</br>
= `153600` byte</br>
= `150` KB</br>
= `0.15` MB
如果要显示 256(8bit) 色，则需要 `840x480x8` bit = `0.29` MB 了。
假如您的显卡可以显示 1024x768 的分辨率和 32bit 颜色(目前市面上的最低水准)的话，您最少需要`1024x768x32` bit = `3` MB 的RAM。而现在市面上的显卡还有自己的程序处理功能(如3D加速，AI计算加速)，那么则需要更多的显存了。
假如您的显卡可以显示 1024x768 的分辨率和 32bit 颜色(目前市面上的最低水准)的话，您最少需要`1024x768x32` bit = `3` MB 的 RAM。而现在市面上的显卡还有自己的程序处理功能(如 3D 加速，AI 计算加速)，那么则需要更多的显存了。
不过，请您要分清楚的是：这里以显存为例子，并不是电脑系统上面的内存，而是显卡本身的（虽然某些核心或板载显卡会共享电脑的内存）。同时，这里虽然只作为一个计算例子而已，不过也适合计算一个 BMP 图像文件的大小
> 注：bmp 图像和 png 等图像不同，没有经过压缩，文件大小就是实际的分辨率大小，而 png 图像通常小于同分辨率的 bmp。
## 内存的管理
不同的操作系统，对内存的管理也不相同，下面以传统的DOS来看看内存的分配情形。由于传统设计的限制和向后兼容的考虑，DOS主要运用的是内存的前1MB。而且，真正工作的区域也只是前面的640K（然而哪怕早期的Windows也已经打破了这个限制了）。
不同的操作系统，对内存的管理也不相同，下面以传统的 DOS 来看看内存的分配情形。由于传统设计的限制和向后兼容的考虑，DOS 主要运用的是内存的前 1MB。而且，真正工作的区域也只是前面的 640K（然而哪怕早期的 Windows 也已经打破了这个限制了）。
| 0-640KB | 640-</br>768KB | 768-</br>832KB | 832-</br>896KB | 896KB-</br>1MB | 1MB-</br>16MB/4G |
| ------- | --------- |---------- | ---------- | ----------- | ---------- |
| &ensp;&ensp;&ensp;基本内存&ensp;&ensp;&ensp; | 显存</br>预留 | 适配器</br>内存 | EMS</br>Window | 主板BIOS</br>内存 | &ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;扩展内存&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp; |
| -------------------------------------------- | -------------- | --------------- | -------------- | ------------------ | -------------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| &ensp;&ensp;&ensp;基本内存&ensp;&ensp;&ensp; | 显存</br>预留 | 适配器</br>内存 | EMS</br>Window | 主板 BIOS</br>内存 | &ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;扩展内存&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp; |
离开了内存，电脑一点东西都做不到，但如果RAM给扰乱了或是超出了范围，电脑也会不工作，通常电脑的宕机或蓝屏(out of memory)就是这样形成的。
离开了内存，电脑一点东西都做不到，但如果 RAM 给扰乱了或是超出了范围，电脑也会不工作，通常电脑的宕机或蓝屏(out of memory)就是这样形成的。
一般来说，当一个程序被启动的时候，所有其必须运用的数据都会先加载到内存上面，当程序被关闭的时候，也将所占用的空间腾空出来好给其它程序使用。但有些被称为“驻留程序(后台程序)”的程序，即使是“关闭”了依然还会存留在RAM里面。不过，这种程序为数不多，且都是些经常要用到的一些程序(大部分系统程序)。另外，有些电脑病毒也是这样躲在RAM里面而将继续开启的文件感染。
一般来说，当一个程序被启动的时候，所有其必须运用的数据都会先加载到内存上面，当程序被关闭的时候，也将所占用的空间腾空出来好给其它程序使用。但有些被称为“驻留程序(后台程序)”的程序，即使是“关闭”了依然还会存留在 RAM 里面。不过，这种程序为数不多，且都是些经常要用到的一些程序(大部分系统程序)。另外，有些电脑病毒也是这样躲在 RAM 里面而将继续开启的文件感染。
好的操作系统有较完善的内存管理，能避免因内存错误而当机的能力也比较好。通常我们在Windows（尤其是Windows95一类的较老的操作系统）上面看到什么 `'Illegal operation'`(非法指令，emm，学习C++的可能会遇到过)之类的信息，就多是因为内存错误而引起的。幸运的话，用 Ctrl+Alt+Del 打开任务管理器将受影响的程序结束掉，还可以继续工作；然而有时除了关机就别无它途，更糟糕的是连错误信息都没有就不动了。但相同的情形，如果在一个Unix（或Linux）系统上面，它们对内存的管理非常棒。就算本机的键盘不能操作，您还可以从另外的机器使用telnet或ssh进去然后将问题程序结束(kill)掉也还可以继续工作，未必一定要关机的。不过，现在的Windows也做到了这一点。
好的操作系统有较完善的内存管理，能避免因内存错误而当机的能力也比较好。通常我们在 Windows（尤其是 Windows95 一类的较老的操作系统）上面看到什么 `'Illegal operation'`(非法指令，emm，学习 C++的可能会遇到过)之类的信息，就多是因为内存错误而引起的。幸运的话，用 Ctrl+Alt+Del 打开任务管理器将受影响的程序结束掉，还可以继续工作；然而有时除了关机就别无它途，更糟糕的是连错误信息都没有就不动了。但相同的情形，如果在一个 Unix（或 Linux）系统上面，它们对内存的管理非常棒。就算本机的键盘不能操作，您还可以从另外的机器使用 telnet 或 ssh 进去然后将问题程序结束(kill)掉也还可以继续工作，未必一定要关机的。不过，现在的 Windows 也做到了这一点。
## 内存的分类
凡是能利用电子性能来作记录的元件都可以称为内存(Memory)，也分为只读存储器即ROM(Read Only Memory)和随机储存内存(这也就是上面大多数所提到的的内存)：RAM(Random Access Memory)。
凡是能利用电子性能来作记录的元件都可以称为内存(Memory)，也分为只读存储器即 ROM(Read Only Memory)和随机储存内存(这也就是上面大多数所提到的的内存)：RAM(Random Access Memory)。
其实几乎所有的主板和扩展卡(包括显卡等)及其它设备都有它们的ROM，主要是记录一些控制程序和协议等，也有各自的RAM来储存数据。
其实几乎所有的主板和扩展卡(包括显卡等)及其它设备都有它们的 ROM，主要是记录一些控制程序和协议等，也有各自的 RAM 来储存数据。
而我们通常说到的电脑内存就多指系统的RAM，早期的RAM都是直接焊接在主板上面的，而现在RAM已经模块化成为内存条，便于更换。不过，某些设备，例如某些型号的笔记本电脑和所有手机，内存还集成在主板上甚至CPU内部。假如您翻看前面CPU的叙述，不同年代的CPU其最大内存地址也是不同的。x86的CPU的最大内存地址是大约4GB，但x86-64架构的CPU的最大内存地址是大约64TB($2^{46}$Byte)。
而我们通常说到的电脑内存就多指系统的 RAM，早期的 RAM 都是直接焊接在主板上面的，而现在 RAM 已经模块化成为内存条，便于更换。不过，某些设备，例如某些型号的笔记本电脑和所有手机，内存还集成在主板上甚至 CPU 内部。假如您翻看前面 CPU 的叙述，不同年代的 CPU 其最大内存地址也是不同的。x86 的 CPU 的最大内存地址是大约 4GB，但 x86-64 架构的 CPU 的最大内存地址是大约 64TB($2^{46}$Byte)。
RAM的速度是以ns（纳秒，nanoseconds，`1000000ns = 1ms`）做单位，以数据的储存速度为标准，数值越低越快。以前的SIMM有些是70ns，十分古老的DIMM最快都可以到10ns了。而现在主流的DDR4 的RAM，速度就更快了(没有找到确切的数据，但据说传输速度达到了 17-25GB/s)。同时，为配合CPU的外频速度，也需要不同外频速度的RAM才能发挥性能。
RAM 的速度是以 ns（纳秒，nanoseconds，`1000000ns = 1ms`）做单位，以数据的储存速度为标准，数值越低越快。以前的 SIMM 有些是 70ns，十分古老的 DIMM 最快都可以到 10ns 了。而现在主流的 DDR4 的 RAM，速度就更快了(没有找到确切的数据，但据说传输速度达到了 17-25GB/s)。同时，为配合 CPU 的外频速度，也需要不同外频速度的 RAM 才能发挥性能。
>以目前写者现在使用的内存来说 2666MHz * 128bit（双通道） / 8（位到字节单位转换） = 42.656GB/s。当然这只是理论速度，实际发挥还要看内存控制器
> 以目前写者现在使用的内存来说 2666MHz \* 128bit（双通道） / 8（位到字节单位转换） = 42.656GB/s。当然这只是理论速度，实际发挥还要看内存控制器
ROM虽然说是只读的，但现在的主板甚至显卡的ROM多数是可以重复刷写的，也就是通过程序可以对里面的内容进行更新。不过，如果自己升级固件就要非常小心了，尤其是在升级过程的一半断电的话可就难堪了。比如很久以前的CIH病毒，就可以进入到ROM里面去改写数据，以致机器打不开。如果拿去修理，有些奸商会趁机叫您将主板换掉，其实只要有适当设备，将数据重新写进ROM就可以救回的了，再不然，买一个新的ROM换掉也可以。
ROM 虽然说是只读的，但现在的主板甚至显卡的 ROM 多数是可以重复刷写的，也就是通过程序可以对里面的内容进行更新。不过，如果自己升级固件就要非常小心了，尤其是在升级过程的一半断电的话可就难堪了。比如很久以前的 CIH 病毒，就可以进入到 ROM 里面去改写数据，以致机器打不开。如果拿去修理，有些奸商会趁机叫您将主板换掉，其实只要有适当设备，将数据重新写进 ROM 就可以救回的了，再不然，买一个新的 ROM 换掉也可以。
然而，RAM有一共同特性，就是有电才能维持记忆，如果电源关掉了，里面所有的数据都会回复到全部为正或负。如果打开台式机的机器盖子去看看主板的话，上面应该都有颗钮扣电池，它就是用来维持主板时钟和CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，用来储存和维护一些机器的基本设定数据）的工作的。一旦机器很久没用，重启的时候或许会显示警告或者开不起来，可能就是CMOS的电池用完了,在重新插拔或更换电池后，以前的设定也就消失掉了，此时只能再进入BIOS（Basic Input Output System）在厂家预设的基础上进行修改后才能让机器回复工作。有时候如果忘记了BIOS的密码，也可以通过取出电池或通过跳针将原有的设定清除掉，再重新设定。不过现在的CMOS大部分已经采用了非易失性存储器，断电不会丢失数据。所以主板上的电池只剩下了维持时钟工作的功能。不过为了保留传统，大部分厂商的主板也保留了扣下电池清除BIOS配置的功能，只是已经不能清除密码了。
然而，RAM 有一共同特性，就是有电才能维持记忆，如果电源关掉了，里面所有的数据都会回复到全部为正或负。如果打开台式机的机器盖子去看看主板的话，上面应该都有颗钮扣电池，它就是用来维持主板时钟和 CMOS（Complementary Metal-Oxide Semiconductor，用来储存和维护一些机器的基本设定数据）的工作的。一旦机器很久没用，重启的时候或许会显示警告或者开不起来，可能就是 CMOS 的电池用完了,在重新插拔或更换电池后，以前的设定也就消失掉了，此时只能再进入 BIOS（Basic Input Output System）在厂家预设的基础上进行修改后才能让机器回复工作。有时候如果忘记了 BIOS 的密码，也可以通过取出电池或通过跳针将原有的设定清除掉，再重新设定。不过现在的 CMOS 大部分已经采用了非易失性存储器，断电不会丢失数据。所以主板上的电池只剩下了维持时钟工作的功能。不过为了保留传统，大部分厂商的主板也保留了扣下电池清除 BIOS 配置的功能，只是已经不能清除密码了。
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_mem.htm)</br>
> study-area-cn

36
src/motherboard.md
View File

@ -6,12 +6,12 @@
## 主板的芯片组
如果您留意到电脑广告上的主板，Intel的通常都是以X，B，C等字母开头的。 究竟这型号怎么来的呢？其实这型号是主板上面的一块芯片我们通常称为桥片的型号，就好像我们称呼 CPU 型号为电脑型号一样。 同样的，桥片通常都是由CPU的厂家生产的，比如英特尔的CPU就组搭配英特尔的桥片...
如果您留意到电脑广告上的主板，Intel 的通常都是以 X，B，C 等字母开头的。 究竟这型号怎么来的呢？其实这型号是主板上面的一块芯片我们通常称为桥片的型号，就好像我们称呼 CPU 型号为电脑型号一样。 同样的，桥片通常都是由 CPU 的厂家生产的，比如英特尔的 CPU 就组搭配英特尔的桥片...
> 译者注：
> 其实这桥片的名字很形象，它实际上就是整个系统硬件的“桥”，要想深入了解，就请继续往下看吧！
这桥片的功能可大了，它几乎就是整个系统的信息交通指挥官。 它负责将I/O和 RAM 的要求和数据传送给 CPU，也负责将 CPU 的命令和数据传给它们。 比如 CPU 要将信息传给， 就负责该把这信息送到正确地址了。 注意，其实每一个设备都有自己地址的，比如打印口 LPT1 通常是 0x378;通讯口 COM1 通常是 0x3F8 等等。 CPU 只是给出地址，但怎么传达却是桥片负责。
这桥片的功能可大了，它几乎就是整个系统的信息交通指挥官。 它负责将 I/O 和 RAM 的要求和数据传送给 CPU，也负责将 CPU 的命令和数据传给它们。 比如 CPU 要将信息传给， 就负责该把这信息送到正确地址了。 注意，其实每一个设备都有自己地址的，比如打印口 LPT1 通常是 0x378;通讯口 COM1 通常是 0x3F8 等等。 CPU 只是给出地址，但怎么传达却是桥片负责。
## 如何挑选主板﹖
@ -19,39 +19,40 @@
### 1.处理器
当然是指这主板支持的 CPU 类型了。 比如此主板是给E5还是14th Core用的？而且不同类型的CPU使用的电压也不同，比如有些是2.8v，有些则是3.3v或3.5v等等的分别。 有些主板可以通过调整 跳线 来适合不同的 CPU 电压要求。
当然是指这主板支持的 CPU 类型了。 比如此主板是给 E5 还是 14th Core 用的？而且不同类型的 CPU 使用的电压也不同，比如有些是 2.8v，有些则是 3.3v 或 3.5v 等等的分别。 有些主板可以通过调整 跳线 来适合不同的 CPU 电压要求。
### 2.处理器插槽
不同的处理器有不同的插槽规格，比如E5v4所使用的是LGA2011，14th Core使用的是LGA1700，也有其他的插槽,您购买时可要注意一下。
不同的处理器有不同的插槽规格，比如 E5v4 所使用的是 LGA2011，14th Core 使用的是 LGA1700，也有其他的插槽,您购买时可要注意一下。
### 3.内存支持
如今主流的内存类型也就DDR3，DDR4，DDR5这些了。DDR3在一些比较老旧的平台上还看得到，新的电脑基本都是DDR5了。DDR4因为市场保有量很大，所以目前市面上还有得卖。这些插槽和协议可是互不兼容的，您挑选的时候要注意。
如今主流的内存类型也就 DDR3，DDR4，DDR5 这些了。DDR3 在一些比较老旧的平台上还看得到，新的电脑基本都是 DDR5 了。DDR4 因为市场保有量很大，所以目前市面上还有得卖。这些插槽和协议可是互不兼容的，您挑选的时候要注意。
> 注：原来还有叫「DDR3L」的，它使用的电压要低一些，在笔记本上有时候会见到，如果插到了标准DDR3槽位，可能会把内存连主板一起送走，还是要小心为好。
> 注：原来还有叫「DDR3L」的，它使用的电压要低一些，在笔记本上有时候会见到，如果插到了标准 DDR3 槽位，可能会把内存连主板一起送走，还是要小心为好。
### 4.总线类型
emm...恐怕这东西也不是个容易说清楚的问题。简单来说，一般电脑常见的总线有两种类型：PCI和PCIe。这些东西都是用来插一些扩展设备的，如网卡、RAID卡、显卡等等。这俩玩意儿长得一样，基本上只是协议不同，现在用的最多的还是PCIe，PCI都已经少见了
emm...恐怕这东西也不是个容易说清楚的问题。简单来说，一般电脑常见的总线有两种类型：PCI 和 PCIe。这些东西都是用来插一些扩展设备的，如网卡、RAID 卡、显卡等等。这俩玩意儿长得一样，基本上只是协议不同，现在用的最多的还是 PCIe，PCI 都已经少见了
PCIe分为好几个版本，还有x1，x4等通道之分，一般来说，版本越新，通道越多，速度越快。
PCIe 分为好几个版本，还有 x1，x4 等通道之分，一般来说，版本越新，通道越多，速度越快。
|版本|PCIe 1.0|PCIe 2.0|PCIe 3.0|PCIe 4.0|PCIe 5.0|
|--------|---------|--------|--------|--------|--------|
|x1|250MB/s|500MB/s|984.6MB/s|1.969GB/s|3.9GB/s|
|x4|1GB/s|2GB/s|3.938GB/s|7.877GB/s|15.8GB/s|
|x8|2GB/s|4GB/s|7.877GB/s|15.754GB/s|31.508GB/s|
|x16|4GB/s|8GB/s|15.754GB/s|31.508GB/s|63GB/s|
>其实，Nvme本质上就是PCIe x4，最新的PCIe 5.0 x4速度已经达到将近16GB每秒了，实在是太快了
| 版本 | PCIe 1.0 | PCIe 2.0 | PCIe 3.0 | PCIe 4.0 | PCIe 5.0 |
| ---- | -------- | -------- | ---------- | ---------- | ---------- |
| x1 | 250MB/s | 500MB/s | 984.6MB/s | 1.969GB/s | 3.9GB/s |
| x4 | 1GB/s | 2GB/s | 3.938GB/s | 7.877GB/s | 15.8GB/s |
| x8 | 2GB/s | 4GB/s | 7.877GB/s | 15.754GB/s | 31.508GB/s |
| x16 | 4GB/s | 8GB/s | 15.754GB/s | 31.508GB/s | 63GB/s |
> 其实，Nvme 本质上就是 PCIe x4，最新的 PCIe 5.0 x4 速度已经达到将近 16GB 每秒了，实在是太快了
### 5.BIOS (Basic Input Output System)
在电脑刚刚启动的时候，BIOS一定比操作系统先工作起来，顾名思义，BIOS管理的就是电脑最基本的IO设备了。包括系统日期、显示模式、硬盘类型、系统启动顺序,以及一些内存的设置。如果这些东西设置不正确的话，你的电脑极有可能没办法启动操作系统或者十分不稳定。BIOS的作用就是将不标准的硬件设备整合，提供一个标准的接口给系统使用。
在电脑刚刚启动的时候，BIOS 一定比操作系统先工作起来，顾名思义，BIOS 管理的就是电脑最基本的 IO 设备了。包括系统日期、显示模式、硬盘类型、系统启动顺序,以及一些内存的设置。如果这些东西设置不正确的话，你的电脑极有可能没办法启动操作系统或者十分不稳定。BIOS 的作用就是将不标准的硬件设备整合，提供一个标准的接口给系统使用。
现在的 BIOS 还多了一些 Nvme、APM (Advanced Power Management，高级电源管理)，以及 PCIe 拆分等较新的功能。
今天我们的BIOS基本都是主板厂商深度定制的产品了，而且还有了UEFI的支持，以前传统的BIOS现在叫做Legacy BIOS，现在的基本都是UEFI BIOS了。
今天我们的 BIOS 基本都是主板厂商深度定制的产品了，而且还有了 UEFI 的支持，以前传统的 BIOS 现在叫做 Legacy BIOS，现在的基本都是 UEFI BIOS 了。
### 6.内置设备
@ -66,5 +67,6 @@ PCIe分为好几个版本，还有x1，x4等通道之分，一般来说，版本
好了，现在您应该也对主板有了一个大致的了解了，接下来就让我们来学习 **操作系统** 的知识吧！
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_mb.htm)</br>
> study-area-cn

31
src/operating_system.md
View File

@ -1,6 +1,6 @@
# 操作系统（Operating System，OS）
哇！终于来到我们平时最常接触的部分——操作系统了！以前使用的DOS、Windows 98、XP，和现在的Windows 7、Windows 10及 Windows 11，都属于操作系统（Opereating System）。不过，却不要误会操作系统就只有微软（Microsoft）的，其实有很多其它系统都比Microsoft的操作系统更强大、更稳定，只是由于他们的功能和行应用场合不同，一般人较少接触到而已。或许您听说过Unix、Linux、FreeBSD、MacOS等名字，其实它们也是操作系统哦～
哇！终于来到我们平时最常接触的部分——操作系统了！以前使用的 DOS、Windows 98、XP，和现在的 Windows 7、Windows 10 及 Windows 11，都属于操作系统（Opereating System）。不过，却不要误会操作系统就只有微软（Microsoft）的，其实有很多其它系统都比 Microsoft 的操作系统更强大、更稳定，只是由于他们的功能和行应用场合不同，一般人较少接触到而已。或许您听说过 Unix、Linux、FreeBSD、MacOS 等名字，其实它们也是操作系统哦～
## 操作系统的角色
@ -24,44 +24,44 @@
> 用户程序 --> 操作系统 --> 硬件
操作系统本身就是一个大型程序，它就负责直接和硬件沟通。而我们通常指的程序大多指应用程序（applications，简称APP，手机上的APP就是这个意思），比如Word、Excel、Chrome、微信等等。程序是必须安装在操作系统上面的，而且是可以卸载或移除的，就好像是买了台汽车回来，您可以把里面的音响都拿掉换新的进去一样。以前Microsoft被美国政府状告法庭，说其违反商业公平原则，罪状之一就是将IE加进Windows98里面，有强迫使用者使用IE之嫌，而对其它的浏览器不公平。因为您不能把IE从Windows98中拿走：总不成我把CD音响拿掉，汽车就开不起来的道理吧？（不过即使是到了Windows11的时候微软也只是屏蔽了IE的入口，不能完全移除，因为IE还被很多软件调用着）不过这是题外话了。
操作系统本身就是一个大型程序，它就负责直接和硬件沟通。而我们通常指的程序大多指应用程序（applications，简称 APP，手机上的 APP 就是这个意思），比如 Word、Excel、Chrome、微信等等。程序是必须安装在操作系统上面的，而且是可以卸载或移除的，就好像是买了台汽车回来，您可以把里面的音响都拿掉换新的进去一样。以前 Microsoft 被美国政府状告法庭，说其违反商业公平原则，罪状之一就是将 IE 加进 Windows98 里面，有强迫使用者使用 IE 之嫌，而对其它的浏览器不公平。因为您不能把 IE 从 Windows98 中拿走：总不成我把 CD 音响拿掉，汽车就开不起来的道理吧？（不过即使是到了 Windows11 的时候微软也只是屏蔽了 IE 的入口，不能完全移除，因为 IE 还被很多软件调用着）不过这是题外话了。
## 揭开操作系统的神秘面纱
不知道大家有没有听过DOS（Disk Operating System）。它可以说是Windows的前身，也是由微软开发的。DOS系统没有我们现在常用的图形界面，就是一个黑底的上面有着许多文字的界面。你不能使用鼠标，只能通过键盘敲击命令复杂的进行操作。不过DOS非常的小，只有5M左右。不过现在的Windows，动辄几个GB（Windows11多版本安装映像甚至大于5GB），相比以前的DOS真的非常大了。
不知道大家有没有听过 DOS（Disk Operating System）。它可以说是 Windows 的前身，也是由微软开发的。DOS 系统没有我们现在常用的图形界面，就是一个黑底的上面有着许多文字的界面。你不能使用鼠标，只能通过键盘敲击命令复杂的进行操作。不过 DOS 非常的小，只有 5M 左右。不过现在的 Windows，动辄几个 GB（Windows11 多版本安装映像甚至大于 5GB），相比以前的 DOS 真的非常大了。
我们在安装任何软件游戏，包括操作系统前最好了解一下系统要求(System Requirement) ：
DOS 6.22：
- 512KB RAM
- 8088（早于前文提到的80286）或更先进的处理器
- 至少 5MB 的硬盘空间 (推荐5-10MB)
- 8088（早于前文提到的 80286）或更先进的处理器
- 至少 5MB 的硬盘空间 (推荐 5-10MB)
- 软盘
- EGA/VGA 显示器/显卡
- 鼠标（可选）
> 相信各位几乎找不到不支持DOS的系统要求的电脑了吧
> 相信各位几乎找不到不支持 DOS 的系统要求的电脑了吧
Windows 11:
- 4GB RAM
- 1 GHz 以上的处理器
- 64GB 的硬盘空间 &ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;~~_（吐槽：实际15G足够）_~~
- 64GB 的硬盘空间 &ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;~~_（吐槽：实际 15G 足够）_~~
- 支持 UEFI 安全启动的主板 &ensp;&ensp;&ensp;~~_（吐槽：可以绕过）_~~
- TPM 2.0 支持 &ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;~~_（吐槽：也可以绕过，满足Windows10要求即可）_~~
- 720P 以上的显示器，DX12以上支持的显卡
- TPM 2.0 支持 &ensp;&ensp;&ensp;&ensp;&ensp;~~_（吐槽：也可以绕过，满足 Windows10 要求即可）_~~
- 720P 以上的显示器，DX12 以上支持的显卡
- 网络连接 &ensp;&ensp;&ensp;~~_（吐槽：家庭版必须用来激活，可以绕过）_~~
我们称Windows的界面为GUI（Grahpic User Interface），其功能也是充当翻译罢了（又一层界面），真正操作系统需要的还是命令行（command line）。GUI让那些不会（或懒得）用命令行的使用者可以对操作系统进行指令输入，其作用一如操作系统为我们和硬件之间担当翻译一样。比如，您用鼠标按“此电脑（我的电脑）”和您在命令提示符（cmd.exe）下打“explorer”并回车的结果是一样的。不过时至今日的Windows系统，也很难分清楚命令行和GUI输入的界限了。
我们称 Windows 的界面为 GUI（Grahpic User Interface），其功能也是充当翻译罢了（又一层界面），真正操作系统需要的还是命令行（command line）。GUI 让那些不会（或懒得）用命令行的使用者可以对操作系统进行指令输入，其作用一如操作系统为我们和硬件之间担当翻译一样。比如，您用鼠标按“此电脑（我的电脑）”和您在命令提示符（cmd.exe）下打“explorer”并回车的结果是一样的。不过时至今日的 Windows 系统，也很难分清楚命令行和 GUI 输入的界限了。
无可否认的是，GUI的确是非常好用的东西，比如用鼠标一拖一放来复制档案，比起用DOS的copy加一堆路径和选项方便多和进步多了。个人电脑能有今天这么快的普及，GUI的确是功不可没。GUI已经将操作系统包装的漂漂亮亮方便用户使用。
无可否认的是，GUI 的确是非常好用的东西，比如用鼠标一拖一放来复制档案，比起用 DOS 的 copy 加一堆路径和选项方便多和进步多了。个人电脑能有今天这么快的普及，GUI 的确是功不可没。GUI 已经将操作系统包装的漂漂亮亮方便用户使用。
## 操作系统和应用程序的关系
我们平时想要用Word打打报告、玩电脑游戏、还要连上网和朋友们聊天，这些可以说是应用程序的功能。
不过现在的操作系统功能都会包含了越来越多的应用功能，它们之间的界定也更加模糊，所以现在的操作系统可以说是一个包而非单纯的OS了。
应用程序一定要在先装好了操作系统之后才可以安装，而且也有不同的版本给不同的平台（platform，即操作系统的构架）。很明显﹕给Windws98用的Office2000就硬是不可能装在Window3.1上面，更不要说装在Linux上面使用了。而且，应用程序只能在操作系统准备妥当之后才能使用，在开机的过程之中，操作系统先必须先于应用程序被加载启动。
我们平时想要用 Word 打打报告、玩电脑游戏、还要连上网和朋友们聊天，这些可以说是应用程序的功能。
不过现在的操作系统功能都会包含了越来越多的应用功能，它们之间的界定也更加模糊，所以现在的操作系统可以说是一个包而非单纯的 OS 了。
应用程序一定要在先装好了操作系统之后才可以安装，而且也有不同的版本给不同的平台（platform，即操作系统的构架）。很明显﹕给 Windws98 用的 Office2000 就硬是不可能装在 Window3.1 上面，更不要说装在 Linux 上面使用了。而且，应用程序只能在操作系统准备妥当之后才能使用，在开机的过程之中，操作系统先必须先于应用程序被加载启动。
## 选择操作系统
@ -69,8 +69,9 @@ Windows 11:
在学习操作系统的时候，应该抱着开放的态度，不要墨守成规和先入为主。不要站在一个操作系统的角度去看另外的操作系统，这样是不公平的。别忘记一点，就是：不管何种操作系统，都是服务我们的工具而已。工若善其用，必先利其器。请好好了解您的操作系统吧。
不过我们在“学习Linux”章节会谈到一个Linux发行版（在后面会解释，简单来说就是对操作系统的一个小的封装）Rocky Linux。
不过我们在“学习 Linux”章节会谈到一个 Linux 发行版（在后面会解释，简单来说就是对操作系统的一个小的封装）Rocky Linux。
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_os.htm)</br>
> study-area-cn

73
src/storage_device.md
View File

@ -2,11 +2,11 @@
好了，到这里相信我们都知道电脑是怎样运作的了：它会吃会拉（输入和输出），它还有脑子（CPU）才能工作，若是没有记忆（Memory）就等于白痴～
但是，其中的RAM要没电就什么都打回原形。虽然我们可以在屏幕或是打印机上看到结果，不过，我们还希望把这些结果给储存起来供以后需要再提取，又或者将程序和其他数据储存起来，就不用每次输入都要忙着敲键盘或动用其他的输入设备了…… OK！这里要说的储存设备就是这么用的了。
但是，其中的 RAM 要没电就什么都打回原形。虽然我们可以在屏幕或是打印机上看到结果，不过，我们还希望把这些结果给储存起来供以后需要再提取，又或者将程序和其他数据储存起来，就不用每次输入都要忙着敲键盘或动用其他的输入设备了…… OK！这里要说的储存设备就是这么用的了。
## 定义
凡是能够反映数据特征的无须靠电源维持的方法来储存电脑数据的媒介，我们一律可以称之为储存设备。最常见的储存设备是U盘，移动硬盘等等。然而，最经常用到的却是藏在机器里面的硬盘。我们一般看不到它，而且也最好别去碰它，因为硬盘可以说是最容易坏的电脑零件之一了（天啊﹗我们竟将数据放在上面？！）。不过到现在，硬盘的故障率已经大大降低了。但是，数据丢失的风险还是有的。所以 **“数据备份”** 这种意识，是作为一个信息人的最基本的素养。
凡是能够反映数据特征的无须靠电源维持的方法来储存电脑数据的媒介，我们一律可以称之为储存设备。最常见的储存设备是 U 盘，移动硬盘等等。然而，最经常用到的却是藏在机器里面的硬盘。我们一般看不到它，而且也最好别去碰它，因为硬盘可以说是最容易坏的电脑零件之一了（天啊﹗我们竟将数据放在上面？！）。不过到现在，硬盘的故障率已经大大降低了。但是，数据丢失的风险还是有的。所以 **“数据备份”** 这种意识，是作为一个信息人的最基本的素养。
## 如何安装？
@ -20,32 +20,33 @@
2. 固态硬盘（SSD）
固态硬盘通常比机械硬盘要小的多，形式也多样。通常有 条型的电子元件裸露M.2硬盘（裸露的电子元器件不要碰哦） 和 方形的一般拥有规整外壳SATA硬盘。
固态硬盘通常比机械硬盘要小的多，形式也多样。通常有 条型的电子元件裸露 M.2 硬盘（裸露的电子元器件不要碰哦） 和 方形的一般拥有规整外壳 SATA 硬盘。
硬盘接口分为以下几种：
1. SATA
这是我们最常见的接口，我们见到的绝大部分的机械硬盘和一部分的固态硬盘都是这种接口。这种硬盘体型一般比较大，通常为3.5寸或2.5寸。您会看到一排金手指，中间有一个**两边向上突起，中间分开的凹槽**，把金手指分为左右两个部分，短的是数据线，长的部分就是电源了。
这是我们最常见的接口，我们见到的绝大部分的机械硬盘和一部分的固态硬盘都是这种接口。这种硬盘体型一般比较大，通常为 3.5 寸或 2.5 寸。您会看到一排金手指，中间有一个**两边向上突起，中间分开的凹槽**，把金手指分为左右两个部分，短的是数据线，长的部分就是电源了。
再看看硬盘的侧面（没有螺丝孔的其中一面），在SATA接口上，长的部分就是电源。那些从电源箱引出来的电源线就是接到这里的，不用担心您会接错正负极，因为安反了是插不进去的（记住，防呆设计不犯傻！不要大力出奇迹！）。
再看看硬盘的侧面（没有螺丝孔的其中一面），在 SATA 接口上，长的部分就是电源。那些从电源箱引出来的电源线就是接到这里的，不用担心您会接错正负极，因为安反了是插不进去的（记住，防呆设计不犯傻！不要大力出奇迹！）。
然后在另外一端，短的接头就是数据排线接口了。排线的接头有个凹进去的方块，那样的话要是掉反了方向是插不进去的（又是防呆！）。
> 对于部分光驱来说安装方式和SATA硬盘相同。
> 对于部分光驱来说安装方式和 SATA 硬盘相同。
2. M.2
M.2 的接口相比SATA很短，因此硬盘的体积也很小。您会在一排金手指上看见一个或两个缺口，有的在左，有的在右。不同协议的硬盘有着不同的缺口，选购时请参考您的电脑主板。
M.2 的接口相比 SATA 很短，因此硬盘的体积也很小。您会在一排金手指上看见一个或两个缺口，有的在左，有的在右。不同协议的硬盘有着不同的缺口，选购时请参考您的电脑主板。
你只需要斜着把硬盘（有贴纸的面朝上）插进主板上的接口，不需要数据线，然后压下去（不用担心压坏了），如果有盖子把盖子装上。拧上螺丝（不用拧到头，有的有快拆设计，不需要拧螺丝，只需要轻轻一压就好了，还有另一种需要旋转一下螺丝位上的小手柄的）。
3. SAS SAS属于企业级硬盘接口，我们基本见不到。此处不再说明。
3. SAS SAS 属于企业级硬盘接口，我们基本见不到。此处不再说明。
4. PCIE 同上。
5. IDE IDE是老式硬盘接口，此处不再说明。[原链接](http://www.study-area.org/compu/compu_storage.htm)
5. IDE IDE 是老式硬盘接口，此处不再说明。[原链接](http://www.study-area.org/compu/compu_storage.htm)
老式的IDE硬盘在电源接口和数据线接口之间还会有一些跳针，但在新电脑上已经消失了。这里不再说明。
老式的 IDE 硬盘在电源接口和数据线接口之间还会有一些跳针，但在新电脑上已经消失了。这里不再说明。
## 如何计算容量？
@ -57,14 +58,15 @@
然后将金属磁盘旋转，磁头不移动的在表面相对所画出来的一圈，可以说是一个磁道（Track）。那么从圆心向外以一定距离进行测量，将所有表面上的相同圆周的磁道从上到下叠起来，抽象地看就是一个磁柱（Cylinder）了。
然后，也是由圆心开始，在同一表面上分别画出无数条半径，然后每两条半径所分割的磁道，我们称为扇区（Sector）。每一扇区通常可携带512byte(0.5KB)的数据。
然后，也是由圆心开始，在同一表面上分别画出无数条半径，然后每两条半径所分割的磁道，我们称为扇区（Sector）。每一扇区通常可携带 512byte(0.5KB)的数据。
现今制造技术的不断提高，机械硬盘的磁盘越来越薄，磁头也越来越小，那么磁盘就可以越装越多（相对的是可擦写表面越来越多），甚至一块硬盘能够达到 10T！而且表面的密度也不断提高和读写精度越来越高（相对的是 Track 和 Sector 也越来越多），所以硬盘容量也越来越大。
现今制造技术的不断提高，机械硬盘的磁盘越来越薄，磁头也越来越小，那么磁盘就可以越装越多（相对的是可擦写表面越来越多），甚至一块硬盘能够达到10T！而且表面的密度也不断提高和读写精度越来越高（相对的是Track和Sector也越来越多），所以硬盘容量也越来越大。
- 固态硬盘
如果你看见过M.2硬盘或者打开的SATA硬盘，你应该会看到上面密密麻麻的电子元器件。固态硬盘就是靠这些元器件进行存储的。
如果你看见过 M.2 硬盘或者打开的 SATA 硬盘，你应该会看到上面密密麻麻的电子元器件。固态硬盘就是靠这些元器件进行存储的。
其中，你应该能看见许多较大的黑色芯片。其中有一个正方形的，那个是硬盘的主控，负责管理整个硬盘。数量较多，其他较大的长方形的的就是存储芯片（闪存），你的数据都被存放到了这里。U盘通常也就是这种构造。
其中，你应该能看见许多较大的黑色芯片。其中有一个正方形的，那个是硬盘的主控，负责管理整个硬盘。数量较多，其他较大的长方形的的就是存储芯片（闪存），你的数据都被存放到了这里。U 盘通常也就是这种构造。
固态硬盘同样有扇区等等，只不过大多都是主控模拟出来的，不再具有实际意义了。
@ -74,62 +76,65 @@
磁头数量 * 磁柱数量 * 扇区数量 = 硬盘容量
```
电脑的BIOS会自动获取硬盘的配置和容量，无需像很早以前一样手动填写了。
电脑的 BIOS 会自动获取硬盘的配置和容量，无需像很早以前一样手动填写了。
现今的制造技术的不断提高，机械硬盘的磁盘越来越薄，磁头也越来越小，那么磁盘就可以越装越多，而且表面的密度也不断提高和读写精度越来越高（相对的是Track和Sector也越来越多），所以硬盘容量也越来越大。
现今的制造技术的不断提高，机械硬盘的磁盘越来越薄，磁头也越来越小，那么磁盘就可以越装越多，而且表面的密度也不断提高和读写精度越来越高（相对的是 Track 和 Sector 也越来越多），所以硬盘容量也越来越大。
而固态硬盘由最开始的SLC，发展出了MLC、TLC、QLC等技术。这些技术可以让一个存储单元存下更多Bit的数据，SLC是1位，MLC是2位，TLC是3位，QLC是4位。这些技术使用存储寿命和读写速度换来了固态硬盘价格的降低和容量的提高。
而固态硬盘由最开始的 SLC，发展出了 MLC、TLC、QLC 等技术。这些技术可以让一个存储单元存下更多 Bit 的数据，SLC 是 1 位，MLC 是 2 位，TLC 是 3 位，QLC 是 4 位。这些技术使用存储寿命和读写速度换来了固态硬盘价格的降低和容量的提高。
## 格式化和分区
任何磁盘都要先经过格式化才可以使用，因为不同的文件系统使用的格式也不同。但一块硬盘在刚生产出来的时候，磁盘的表面可以说是空白一片，要进行低级格式化（简称低格，Low Level Format），机械硬盘需要写上track和sector，固态硬盘需要写上固件之后才可以使用（通常厂家在出厂的时候已经为我们做好了），但是进行低格通常需要专业的工具/软件才可以。
任何磁盘都要先经过格式化才可以使用，因为不同的文件系统使用的格式也不同。但一块硬盘在刚生产出来的时候，磁盘的表面可以说是空白一片，要进行低级格式化（简称低格，Low Level Format），机械硬盘需要写上 track 和 sector，固态硬盘需要写上固件之后才可以使用（通常厂家在出厂的时候已经为我们做好了），但是进行低格通常需要专业的工具/软件才可以。
平时我们常说的格式化，多指高级格式化（High Level Format），只是给已经初始化的硬盘上再建构一些供文件系统使用的逻辑块，同时还会建立文件系统，如`FAT`/`NTFS`/`exFAT`/`ext`、引导（开机）扇区、以及每个逻辑磁盘的根目录等等。
不过，在硬盘的低格和高格之间，我们还不能少了一个工序﹕分区（Partition），建立磁盘分区表（Disk Partition Table）。常用的分区表有MBR和GPT。（不用担心，选择好分区表以后是可以转换的）
不过，在硬盘的低格和高格之间，我们还不能少了一个工序﹕分区（Partition），建立磁盘分区表（Disk Partition Table）。常用的分区表有 MBR 和 GPT。（不用担心，选择好分区表以后是可以转换的）
分区表就是在一个完整的磁盘上，分割开数个逻辑区域。就算您只想将整个磁盘拿来做单一的分区，也必须要有一个单一的分区需要建立。
- MBR分区表是一种较老的分区表格式，被绝大部分电脑所支持（极少数过于新的电脑不支持MBR引导操作系统。MBR最多允许分 4 个实分区。如果想要分更多的区怎么办？那答案就是使用逻辑分区。逻辑分区不限制数量。但是分区最大只能是2TB（在当时人们做梦都不会想到现在有10TB的硬盘）。MBR分区可以支持Legacy引导和UEFI引导。
- GPT（GUID）是一种新兴的分区格式。在大部分较新的电脑上被支持并作为首选项。但是在Windows XP及以前Windows的系统都无法读取GPT分区表。GPT没有实分区和逻辑分区的区分，因为GPT最多支持256个分区（但是谁会用那么多呢？）。GPT分区只支持UEFI引导。
- MBR 分区表是一种较老的分区表格式，被绝大部分电脑所支持（极少数过于新的电脑不支持 MBR 引导操作系统。MBR 最多允许分 4 个实分区。如果想要分更多的区怎么办？那答案就是使用逻辑分区。逻辑分区不限制数量。但是分区最大只能是 2TB（在当时人们做梦都不会想到现在有 10TB 的硬盘）。MBR 分区可以支持 Legacy 引导和 UEFI 引导。
- GPT（GUID）是一种新兴的分区格式。在大部分较新的电脑上被支持并作为首选项。但是在 Windows XP 及以前 Windows 的系统都无法读取 GPT 分区表。GPT 没有实分区和逻辑分区的区分，因为 GPT 最多支持 256 个分区（但是谁会用那么多呢？）。GPT 分区只支持 UEFI 引导。
不过以小弟愚见，最好还是分割数个磁盘，自有其好处﹕
1. 方便管理，比如可以将磁盘分割为boot，system，data等分区(Windows基本别想了)，这样相同种类的文件都可以集中在一起，整齐易理。（不过现在由于文件夹的优化，已经比分区方便多了）
2. 减少损失，要是因为系统故障（如升级失败）等原因并且必须重新格式化的话，将system或boot分区格式化就可以了，你的data还不至于跟着消失。（PS：linux确实方便很多，只要保留home目录，Windows的注册表和system也一起灰飞烟灭了）
3. 可安装多个操作系统。利用分区，我们可以在同一硬盘上面安装多个操作系统，比如Windows 7、Windows 10、Ubuntu（Linux的发行版之一）等等。虽然有些系统可以安装在同一个分区里面，但毕竟是不可取的。而且不同的操作系统使用不同的文件系统（Windows使用NTFS，Linux使用ext/xfs），也不可能都使用同一分区。
1. 方便管理，比如可以将磁盘分割为 boot，system，data 等分区(Windows 基本别想了)，这样相同种类的文件都可以集中在一起，整齐易理。（不过现在由于文件夹的优化，已经比分区方便多了）
2. 减少损失，要是因为系统故障（如升级失败）等原因并且必须重新格式化的话，将 system 或 boot 分区格式化就可以了，你的 data 还不至于跟着消失。（PS：linux 确实方便很多，只要保留 home 目录，Windows 的注册表和 system 也一起灰飞烟灭了）
3. 可安装多个操作系统。利用分区，我们可以在同一硬盘上面安装多个操作系统，比如 Windows 7、Windows 10、Ubuntu（Linux 的发行版之一）等等。虽然有些系统可以安装在同一个分区里面，但毕竟是不可取的。而且不同的操作系统使用不同的文件系统（Windows 使用 NTFS，Linux 使用 ext/xfs），也不可能都使用同一分区。
然而大容量的硬盘也给分区带来不便，比如有些朋友在安装多系统的时候，由于将一些操作系统的开机目录安装在1024磁柱后面，就会碰到找不到那个系统的情形了。不过，新的BIOS已解决这个问题了。
然而大容量的硬盘也给分区带来不便，比如有些朋友在安装多系统的时候，由于将一些操作系统的开机目录安装在 1024 磁柱后面，就会碰到找不到那个系统的情形了。不过，新的 BIOS 已解决这个问题了。
当初MS-DOS在使用FAT(16)文件系统的时候，为了增加读写的速度，引入了一个叫簇（cluster）的概念，一个簇往往是有好几个sector来组成的。因为一般的文件大小都超过0.5K（一个sector的容量），如果以簇作为最小分配单位的话，那么在读写的时候就可以顺着一次过读写多个连续的sector，比起逐个逐个的sector读写要快些。
当初 MS-DOS 在使用 FAT(16)文件系统的时候，为了增加读写的速度，引入了一个叫簇（cluster）的概念，一个簇往往是有好几个 sector 来组成的。因为一般的文件大小都超过 0.5K（一个 sector 的容量），如果以簇作为最小分配单位的话，那么在读写的时候就可以顺着一次过读写多个连续的 sector，比起逐个逐个的 sector 读写要快些。
在以前硬盘容量比较少的情况之下，这样的方法的确比较见效，不过，在后来硬盘容量大幅度增加之后，FAT16由于自身的设计已经不能一次性分配超过2G容量了。而且由于簇空间也不是全部都利用尽，其浪费也很惊人，越是大容量越是厉害。在Windows95之后所推出的FAT32文件系统，可以提供更多的分配单位，也就能管理更大的容量了，不过还是因为自身缺陷，不能分配超过4G的容量。
在以前硬盘容量比较少的情况之下，这样的方法的确比较见效，不过，在后来硬盘容量大幅度增加之后，FAT16 由于自身的设计已经不能一次性分配超过 2G 容量了。而且由于簇空间也不是全部都利用尽，其浪费也很惊人，越是大容量越是厉害。在 Windows95 之后所推出的 FAT32 文件系统，可以提供更多的分配单位，也就能管理更大的容量了，不过还是因为自身缺陷，不能分配超过 4G 的容量。
再之后的NTFS（NT Files System，WindowsNT文件系统），将簇体积基本上降低到一定的sector单位（常见的单位是4KB，所以通常叫4K对齐），所利用的空间也就更有效。NTFS可以支持更大的文件，理论可达2TB。
再之后的 NTFS（NT Files System，WindowsNT 文件系统），将簇体积基本上降低到一定的 sector 单位（常见的单位是 4KB，所以通常叫 4K 对齐），所利用的空间也就更有效。NTFS 可以支持更大的文件，理论可达 2TB。
以下是一些常见文件系统的兼容表：
| 项目 | NTFS | exFat | ext2/3/4 | xfs |
| -------------- | ---- | ----- | -------- | ------- |
| Windows 兼容性 | 好 | 好 | 不支持 | 不支持 |
| Linux 兼容性 | 中 *i*| 中 *i* | 好 | 好 |
| Linux 兼容性 | 中 _i_| 中 _i_ | 好 | 好 |
| MacOS 兼容性 | 不支持 | 好 | 不支持 | 不支持 |
> *i*: Linux内核仅支持读取，写入需要使用第三方软件包。但大部分发行版已经自带，不过Ubuntu并没有自带exfat支持。
> _i_: Linux 内核仅支持读取，写入需要使用第三方软件包。但大部分发行版已经自带，不过 Ubuntu 并没有自带 exfat 支持。
---
> 无论如何，使用UEFI启动时，其EFI分区必须是FAT(32)格式的。
> 无论如何，使用 UEFI 启动时，其 EFI 分区必须是 FAT(32)格式的。
## 虚拟内存/内存盘
储存设备，就好比是电脑的仓库。不过除了用来保存数据之外，还可以当RAM用哦～
储存设备，就好比是电脑的仓库。不过除了用来保存数据之外，还可以当 RAM 用哦～
或许您也听过什么“虚拟内存”（Virtual Memory）”这词了吧？这究竟怎么样的东东呢？理论上电脑工作的地方都在内存上面，但有时候程序太大或同时开的程序太多，就很容易超过了内存的容量了，这样系统就无法工作，就会导致“蓝屏死机”。
为解决这一问题，我们就在硬盘上面划出一个地盘，用来储存超出内存容量的部份，通常是那些暂时还不处于工作状态的数据。如果电脑需要处理那些数据的时候，然后再从硬盘上把数据抄到RAM里面，同时也将另外一些暂时不处理的数据搬到硬盘上面，这个动作叫做SWAP。如果RAM的体积小，电脑就整天都忙着这样搬过来搬过去，效率就大打折扣了。这就是为什么增加RAM会提高电脑的整体表现的原因了。Windows会把程序“申请”但还没有使用的内存放到SWAP中，等待程序使用时才拿出来。
为解决这一问题，我们就在硬盘上面划出一个地盘，用来储存超出内存容量的部份，通常是那些暂时还不处于工作状态的数据。如果电脑需要处理那些数据的时候，然后再从硬盘上把数据抄到 RAM 里面，同时也将另外一些暂时不处理的数据搬到硬盘上面，这个动作叫做 SWAP。如果 RAM 的体积小，电脑就整天都忙着这样搬过来搬过去，效率就大打折扣了。这就是为什么增加 RAM 会提高电脑的整体表现的原因了。Windows 会把程序“申请”但还没有使用的内存放到 SWAP 中，等待程序使用时才拿出来。
和虚拟内存相反，RAM Disk（内存盘）则是利用RAM模拟出一个虚拟磁盘。不仅读写速度快多了，而且在还没有划分磁盘但又需要一些空间临时储存程序的时候，就特别有用。在Win98的时候就有虚拟磁盘功能了。甚至整个操作系统（RAM OS）都可以被放进内存中（比如说Windows PE和Linux LiveCD）！
和虚拟内存相反，RAM Disk（内存盘）则是利用 RAM 模拟出一个虚拟磁盘。不仅读写速度快多了，而且在还没有划分磁盘但又需要一些空间临时储存程序的时候，就特别有用。在 Win98 的时候就有虚拟磁盘功能了。甚至整个操作系统（RAM OS）都可以被放进内存中（比如说 Windows PE 和 Linux LiveCD）！
好了，关于硬盘，暂时说到这里，接下来要讲的是电脑的一个非常重要的部件——主板。
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_storage.htm)</br>
> study-area-cn

3
src/what_is_computer.md
View File

@ -16,10 +16,11 @@
## 和电脑交个朋友
学习电脑就像交朋友一样，贵在相处了解和真诚付出。 如果有一天您发现电脑不跟您合作了，可不要生它的气哦。其实它也很想帮您解决问题（这是电脑的终身使命），只是，有时侯它不能了解您（或程序）所交给它的信息而已。 比方说您在键盘上输入：1+1=? ，您很有可能得到 Bad command or file name 的回应。 呵，知道老师为什么说电脑是蠢东西了吧？^_^ 更有甚者，若你把它的思维绕了，它还会发呆呢，也就是我们说的'宕机'了（千年虫 —— Y2K bug，就是最好的例子了）。
学习电脑就像交朋友一样，贵在相处了解和真诚付出。 如果有一天您发现电脑不跟您合作了，可不要生它的气哦。其实它也很想帮您解决问题（这是电脑的终身使命），只是，有时侯它不能了解您（或程序）所交给它的信息而已。 比方说您在键盘上输入：1+1=? ，您很有可能得到 Bad command or file name 的回应。 呵，知道老师为什么说电脑是蠢东西了吧？^\_^ 更有甚者，若你把它的思维绕了，它还会发呆呢，也就是我们说的'宕机'了（千年虫 —— Y2K bug，就是最好的例子了）。
那么，我们要如何交这朋友呢？慢慢来，由基础开始。继续看下面的文章相信对您有所帮助。
---
> 原文: [netman](http://www.study-area.org/compu/compu_defi.htm)</br>
> study-area-cn