关于计算机的硬件组成部分,其实你可以观察你的桌面计算机来分析一下,依外观来说这家伙主要可分为三部分,分别是:
- 输入单元:包括键盘、鼠标、卡片阅读机、扫描仪、手写板、触控屏幕等等一堆;
- 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
我们主要透过输入设备如鼠标与键盘来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。那主机里面含有什么组件呢? 如果你曾经拆开过计算机主机机壳 (包括拆开你的智能型手机也一样喔!), 会发现其实主机里面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。 当然大部分智能型手机是将这些组件直接焊接在主板上面而不是插卡啦!
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, 里头含有微指令集,如果你想要让主机进行什么特异的功能,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。(注 3) 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,那么要被运算与判断的数据是从哪里来的? CPU 读取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!而 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。
注意:为什么我们都会说,要加快系统效能,通常将内存容量加大就可以获得相当好的成效? 如同下图以及上面的说明,因为所有的数据都要经过主存储器的传输, 所以内存的容量如果太小,数据快取就不足~影响效能相当大啊!尤其针对 Linux 作为服务器的环境下!这点要特别记忆喔!
综合上面所说的,我们会知道其实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。 这几个东西的相关性如下所示:
图 0.1.2、计算机的五大单元
上面图标中的『系统单元』其实指的就是计算机机壳内的主要组件,而重点在于 CPU 与主存储器。特别要看的是实线部分的传输方向,基本上数据都是流经过主存储器再转出去的! 至于数据会流进/ 流出内存则是 CPU 所发布的控制命令!而 CPU 实际要处理的资料则完全来自于主存储器 (不管是程序还是一般文件数据)!这是个很重要的概念喔! 这也是为什么当你的内存不足时,系统的效能就很糟糕!也是为什么现在人们买智能型手机时,对于可用内存的要求都很高的原因!
而由上面的图示我们也能知道,所有的单元都是由 CPU 内部的控制单元来负责协调的,因此 CPU 是整个计算机系统的最重要部分!