计算机构架





      关于计算机的硬件组成部分,其实可以观察你的桌面计算机来分析一下,依外观来说主要可分为三部分,分别是:

     · 输入单元:包括键盘、鼠标、卡片阅读机、扫描仪、手写板、触控屏幕等等;

     · 主机部分:这个就是系统单元,被主机机壳保护住了,里面含有一堆板子、CPU 与主存储器等;

     · 输出单元:例如屏幕、打印机等等。

      主要通过输入设备,如鼠标、键盘将一些数据输入到主机里面,然后再由主机的功能处理成为图表或文章等信息后,将结果传输到输出设备,如屏幕或打印机上面。主机里面含最重要的就是一片主板,上面安插了中央处理器 (CPU) 以及主存储器、硬盘 (或记忆卡还有一些适配卡装置而已。智能型手机也是一台计算机,其中的组件是直接焊接在主板上面的,而不是插卡。

      整部主机的重点在于中央处理器 (Central Processing Unit, CPU)CPU 为一个具有特定功能的芯片,里面含有微指令集,如果你想要让主机进行一些特异功能,就得要参考这颗 CPU 是否有相关内建的微指令集才可以。由于CPU的工作主要在于管理与运算,因此在 CPU 内又可分为两个主要的单元,分别是: 算数逻辑单元与控制单元其中算数逻辑单元主要负责程序运算与逻辑判断,控制单元则主要在协调各周边组件与各单元间的工作。既然 CPU 的重点是在进行运算与判断,其中的数据都是从主存储器来的。主存储器内的数据则是从输入单元所传输进来。 CPU 处理完毕的数据也必须要先写回主存储器中,最后数据才从主存储器传输到输出单元。所以,计算机是由几个单元所组成的,包括输入单元、 输出单元、CPU 内部的控制单元、算数逻辑单元与主存储器五大部分,相关性如下所示:

      假设计算机是一个人体,那么每个组件对应到的地方呢可以这样思考:

    · CPU=大脑每个人做的事情都不一样(微指令集的差异),但主要都是通过大脑来进行判断与控制身体各部分的活动;

    · 主存储器(DRAM=大脑中放置正在被思考的数据的区块在实际活动过程中,我们的大脑需要有外界刺激的数据 (例如光线、环境、语言等来分析,那这些互动数据暂时存放的地方就是主存储器,主要是用来提供给大脑判断用的信息。

    · 硬盘(HDSSD=大脑中放置回忆的记忆区块跟刚刚的主存储器不同,主存储器是提供大脑目前要思考与处理的信息,但是有些生活琐事或其他没有要立刻处理的事情,就当成回忆先放置到大脑的记忆深处,这就是硬盘。主要目的是将重要的数据记录起来,以便未来将这些重要的经验进行再次使用;

    · 主板=神经系统好像人类的神经一样,将所有重要的组件连接起来,包括手脚的活动都是大脑发布命令后,通过神经(主板)传导给手脚来进行活动;

    · 各项接口设备=人体与外界沟通的手、脚、皮肤、眼睛等就好像手脚一般,是人体与外界互动的重要关键;

    · 显示适配器=大脑中的影像将来自眼睛的刺激转成影像后在大脑中呈现,所以显示适配器所产生的数据源也是CPU控制的。

    · 电源供应器 (Power)=心脏所有的组件要能运作得要有足够的电力供给才行。电力供给就好像心脏一样,如果心脏力量不够,那么全身也就无法动弹,心脏不稳定时,你的身体则会不稳定。


     传统技术DRAM与HD或SSD之间的读写速度有很大落差,利用相变存储技术的半导体芯片可以填补这一落差,有效扩大DRAM的容量,提高运算效率。


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        文:刘育宏

       排版:张乐辰




2020年05月11日

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