大脑属于什么系统的器官_大脑里的电脑系统
1.电脑的大脑是什么?
2.什么是整个电脑的神经系统
3.操作系统:现代汽车的大脑
电脑主机是个人电脑系统中的核心部分,它由多个组件组成,每个组件都有不同的功能。以下是电脑主机的几个主要组成部分及其用途:
1. 中央处理器(CPU):中央处理器是电脑的大脑,负责执行计算机指令和处理数据。它控制并执行各种计算和逻辑操作,并决定电脑的性能。
2. 主板(Motherboard):主板是所有其他组件的连接中枢,它提供电源和数据传输的接口。主板上集成了各种芯片组和插槽,用于连接CPU、内存、扩展卡、存储设备等。
3. 内存(RAM):内存用于临时存储正在运行的程序和数据。它提供了快速的读写访问速度,对于电脑的性能和多任务处理至关重要。
4. 硬盘驱动器(Hard Disk Drive 或 Solid-State Drive):硬盘驱动器用于永久存储操作系统、应用程序和用户数据。传统的硬盘驱动器使用旋转的磁盘和磁头来读写数据,而固态驱动器则使用闪存存储器,具有更快的读写速度和更低的访问延迟。
5. 显卡(Graphics Card):显卡负责处理和渲染图形和图像。它能够将处理后的图像信号发送给显示器,显示高质量的图形和。
6. 电源供应器(Power Supply Unit):电源供应器将电源的交流电转换为电脑所需的直流电,并向各个组件提供所需的电能。
7. 扩展卡:扩展卡用于增加电脑的功能和性能。常见的扩展卡包括声卡、网卡、无线网卡和图形加速卡等。
总结:
电脑主机由中央处理器、主板、内存、硬盘驱动器、显卡、电源供应器和扩展卡等多个组件组成。中央处理器负责计算和处理数据,主板提供连接和接口,内存用于临时存储,硬盘驱动器用于永久存储,显卡处理图形和图像,电源供应器提供电能,扩展卡增加功能和性能。这些组件共同协作,构成了电脑主机的核心,实现了电脑的功能和性能。
电脑的大脑是什么?
1、含义不同:
(1)微处理器由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。
(2)微型计算机简称“微型机”、“微机”,由于其具备人脑的某些功能,所以也称其为“微电脑”。微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。它是以微处理器为基础,配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的电路而构成的裸机。
(3)微型计算机系统简称“微机系统”,由微型计算机、显示器、输入输出设备、电源及控制面板等组成的计算机系统。配有操作系统、高级语言和多种工具性软件等。
2、分类不同:
(1)微处理器:
根据微处理器的应用领域,微处理器大致可以分为三类:通用高性能微处理器、嵌入式微处理器和数字信号处理器、微控制器。
(2)微型计算机:
网络计算机、工业控制计算机、个人计算机、嵌入式计算机。
(3)微型计算机系统:
第五代计算机是人类追求的一种更接近人的人工智能计算机。它能理解人的语言,以及文字和图形。人无需编写程序,靠讲话就能对计算机下达命令,驱使它工作。新一代计算机是把信息集存储处理、通信和人工智能结合在一起的智能计算机系统。它不仅能进行一般信息处理,而且能面向知识处理,具有形式化推理、联想、学习和解释的能力,将能帮助人类开拓未知的领域和获得新的知识。
3、组成不同:
(1)微处理器:
微处理器由算术逻辑单元(ALU,Arithmetic Logical Unit);累加器和通用寄存器组;程序计数器(也叫指令指标器);时序和控制逻辑部件;数据与地址锁存器/缓冲器;内部总线组成。其中运算器和控制器是其主要组成部分。
(2)微型计算机:
从外观上看,微型计算机的基本配置是主机箱、键盘、鼠标和显示器4个部分。另外,微型计算机还常常配置打印机和音箱。
(3)微型计算机系统:
一台完整的微型计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。
百度百科 - 微处理器
百度百科 - 微型计算机
百度百科 - 微型计算机系统
什么是整个电脑的神经系统
可以说计算机大脑就是(中央处理器)cpu;而心脏这是存储介质(内存,硬盘);手脚就相当于键盘鼠标,整个身体的支架就是主板了。
中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心(Core)和控制核心( Control Unit)。它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
中央处理器主要包括运算器(算术逻辑运算单元,ALU,Arithmetic Logic Unit)和高速缓冲存储器(Cache)及实现它们之间联系的数据(Data)、控制及状态的总线(Bus)。它与内部存储器(Memory)和输入/输出(I/O)设备合称为电子计算机三大核心部件。
操作系统:现代汽车的大脑
电脑主板就可以称为电脑的神经系统。
主板是一种高科技、高工艺融为一体的集成产品,大家在攒机的时候难免有认知上的迷惑。所以先了解一些主板的基本知识对大家攒机是大有裨益的。
大家喜欢将CPU比作电脑的大脑或心脏,那么电脑主板就可称为电脑的神经系统。
主板:英文“mainboard”,它是电脑中最大的一块电路板,是电脑系统中的核心部件,它的上面
布满了各种插槽(可连接声卡/显卡/MODEM/ 等)、接口(可连接鼠标/键盘等)、电子元件,它
们都有自己的职责,并把各种周边设备紧紧连接在一起。它的性能好坏对电脑的总体指标将产生举足轻重的影响。
什么是操作系统
可以把一个计算机系统简单地分为三层:底层硬件、中间层操作系统、上层应用程序。操作系统位于中间,管理底层的硬件,为上层应用程序提供服务。
几乎所有桌面电脑、嵌入设备都是这种三层模式。但在一些特殊场景,工程师会直接使用裸机(就是没有安装操作系统的计算机),这种往往是对计算机性能要求极其苛刻的场景,苛刻到甚至嫌弃操作系统拖慢了性能,于是干脆不用操作系统自己写代码直接控制硬件。
一个标准的计算机,主要的硬件有:CPU、内存、持久存储如硬盘、其他设备,那么一个标准的操作系统要管理这些硬件,就会有这些功能:
(1)任务调度,进程和线程,管CPU;
(2)内存管理,每个进程有独立的虚拟地址空间,管内存;
(3)存储管理,文件系统,管持久存储;
(4)设备驱动,字节设备、块设备、网络设备,管各种设备。
操作系统有很多,大家比较熟悉的有:Windows、Linux、Mac?OS、iOS、Android等。我们可以从不同的角度来划分这些操作系统,例如:
1、阵营
两大阵营:Windows阵营、类Unix阵营。
Windows阵营的操作系统都是微软公司的,其系统一般是封闭的,主要有Windows?2000、Windows?XP、Windows?7、Windows?10等;
而类Unix阵营的操作系统所属公司有谷歌、苹果等,系统很多是开源的,主要有Unix、Linux、Mac?OS、iOS、Android等。
2、设备
两大类:桌面电脑、智能设备。安装在桌面电脑上的操作系统,称为通用操作系统,如Windows、Linux、Mac?OS等;安装在手机和其他各种电子设备上的操作系统,称为嵌入式操作系统,如iOS、Android、QNX、uC/OS、VxWorks等。
3、响应时间
两种:实时操作系统(RTOS)和非实时操作系统。所谓实时,是指系统接收到一个输入后,必须在一个很短的时间内(毫秒甚至微秒量级)处理完毕,然后返回一个响应。能严格保证对输入进行实时处理的操作系统,就是实时操作系统;做不到的就是非实时操作系统。
我们熟知的Windows、Linux、Mac?OS、iOS、Android这些,都不是实时操作系统;而QNX、uC/OS、VxWorks这些大家没怎么听说的则是实时操作系统。
汽车上的操作系统,属于嵌入式操作系统和实时操作系统。这两个概念人们往往容易混淆,因为大部分嵌入式操作系统通常也都是实时操作系统,但实际上它们是从两个不同的维度来划分的。iOS、Android就是典型的反例,它们属于嵌入式操作系统,却不是实时操作系统。
汽车上的操作系统
汽车的发展过程,可以说是一个“从机械设备逐步向电子设备转变”的过程,原来是机械装置控制的部件,慢慢都变成由智能电子装置来控制了。在现代汽车里,有很多智能电子装置(数以百计),这些电子装置上都会装有操作系统,因此,现代汽车上会有很多个操作系统。这些操作系统,都属于嵌入式操作系统,因为它们是在嵌入式设备里运行。那么,它们是不是都是实时操作系统呢?不一定:ECU中的必须是实时操作系统,IVI中的可以是非实时操作系统。下面给大家分别介绍。
一、ECU很多智能电子装置,操控着汽车的关键部件,如发动机、变速箱、转向系统等,统称为电子控制单元ECU。它们是车辆运动和安全防护的控制“大脑”,通过直接向执行机构(如电子阀门、继电器开关、执行马达等)发送指令以控制车辆关键部件的协同工作。常见的ECU包括:EMS发动机电控系统、ABS制动防抱死控制、变速箱控制系统TCU、电子稳定控制ESC、电子动力转向EPS,新能源汽车整车控制VCU、电池管理系统BMS等。
上图是EMS发动机控制模块的基本示意图,主要由输入回路、模数转换器、微处理器和输出回路组成。其他ECU也类似,不同的只是输入、输出和程序代码。ECU控制车辆的关键部件,不能出现响应不及时的情况,一旦出现延误,会造成严重的后果。因此ECU中的操作系统必须是实时性的嵌入式操作系统。
鉴于ECU在汽车中的重要性,2003年全球相关厂商联合成立了一个标准联盟组织AUTOSAR(Automotive?Open?System?Architecture),制定了汽车电子软件的标准架构,示意图如下:
简单地说,AUTOSAR把汽车电子软件分成三层:(1)硬件之上的Basic?software层(BSW);(2)BSW层之上的Runtime?environment层(RTE);(3)最上面的Application层。
其中,操作系统是在BSW层的系统服务中定义的。
嵌入式设备通常做的很小,里面也没有大容量的硬盘和内存,因此其操作系统代码一般都比较小、比较简单(与通用操作系统Windows、Linux等相比)。而为了保证实时性,其任务必须是分优先级的(重要的任务优先级高,优先级高的任务先执行),其任务调度必须是可抢占的(已经有低优先级的任务在执行,高优先级的任务可以抢占CPU)。AUTOSAR中的操作系统是怎样的呢?非常简单:(1)任务调度,没有进程和线程,只有Task和中断;(2)内存管理,几乎没有,操作系统中只有内存访问保护功能,没有虚拟地址概念。只有一个物理地址空间,划分成若干个区域,在编译的时候由编译器将代码、数据、堆栈、变量和常量、寄存器、I/O端口等映射到不同区域;(3)存储管理,不属于操作系统。没有文件系统,只有对片内、片外的EEPROM和FLASH的管理;(4)设备驱动,不属于操作系统。
二、IVI还有一类智能电子装置,如仪表、音响、导航系统、抬头显示、车载通信、无线上网等,这类装置不直接参与汽车行驶的控制决策,不会对行驶性能和安全产生影响,一般统称为车载信息系统IVI。IVI上的操作系统,显然对实时性要求没那么高,可以使用Android、Linux等非实时操作系统,也可以使用QNX、VxWorks等实时操作系统。
智能网联带来新挑战
智能网联汽车的特点是增加更多的传感器(摄像头、激光雷达、毫米波雷达等),需要集、处理、共享海量数据,这样就带来两个挑战:1、控制器芯片的处理能力;2、信息安全。针对这些挑战,人们对汽车电子电气架构做了改进,提出域控制器DCU的概念,将整车划分为动力总成、车辆安全、车身电子、智能座舱和智能驾驶等几个域,利用处理能力更强的多核CPU/GPU芯片相对集中地控制每个域。这样做能简化汽车电子网络拓扑结构,但是也带来新问题:DCU会将一些属于不同汽车安全等级(ASIL)的系统融合在一起处理,而从安全角度应该将它们进行物理上的隔离。为了解决这个问题,人们又引入了IT技术中常用的虚拟机概念,通过虚拟机技术在一块控制器芯片里可以装上多个操作系统,每个操作系统负责控制自己的功能模块,互不干涉。这样既能充分发挥芯片的处理能力,又能保证符合安全要求。
上图左边是虚拟机技术的示意图,右边是容器技术的示意图。实际上,在IT行业,容器技术现在使用得更广泛,原因在于容器技术少了一层Guest?OS,成本更低,性能更好。但是汽车行业为什么不使用容器技术而使用虚拟机技术呢?原因可能有两点:1、容器技术隔离性差些,上层的不同应用共享底层的同一个操作系统内核,还是存在互相干扰的可能;2、容器技术的隔离,主要依赖底层操作系统提供的相关功能来实现的,Linux操作系统自带这种隔离功能,因此基于Linux的容器技术在IT行业被广泛应用;而用于汽车ECU、DCU芯片上的实时操作系统还不具备这种能力。用虚拟机技术,不用对底层操作系统做改造,只需要再开发出一个虚拟机引擎,虚拟出ECU/DCU上的各种硬件即可。
本文来源于汽车之家车家号作者,不代表汽车之家的观点立场。
声明:本站所有文章资源内容,如无特殊说明或标注,均为采集网络资源。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。