- 常见的个人计算机包括哪些组成部分?
- 冯诺依曼体系结构包括哪些组成部分?
个人计算机
当我们自己组装一台计算机时,需要购买下面的这些东西:CPU、内存、主板、显卡和硬盘。
下面简单的说说各部分。
CPU,我们经常说是处理器,这个实际的全称是中央处理器(Central Processing Unit)。
内存(Memory),计算机需要运行的程序,以及程序需要的数据和程序运算得到的数据等都要加载到内存中,电脑断电的时候,这里面的内容会丢失掉。这部分配件也是我们购买时说的内存条。
主板(Motherboard),主板上最主要的就是芯片组(Chipset)和总线(Bus),这两部分解决了CPU和内存之间如何通信的问题。芯片组控制了数据传输的流转,也就是数据从哪里到哪里的问题。总线则是实际数据传输的高速公路。因此,总线速度(Bus Speed)决定了数据能传输得多快。
I/O设备,也就是输入(Input)/输出(Output)设备。展示计算机输出的各种信息(图像、文字等)的设备,被称为输出设备。往计算机中输入各种信息的设备(例如鼠标、键盘,摄像头等),被称为输入设备。
显卡(Graphics Card),显卡上也有一些处理器,被称为GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器),也可以做一些计算工作,例如机器学习等。现在来说,显卡分为集显和独立显卡,独显就是我们日常看到的AMD,英伟达显卡等。集显则是和处理器在一起的,例如英特尔处理器自带的核显。也有一些主板上会集成一些显卡。
硬盘,主要是长期存储一些文件,断电以后内容是不会丢失的。组装电脑的时候,没有硬盘也是可以正常开机的。
主板上有南桥芯片组和北桥芯片组。南桥(SouthBridge)芯片组主要用来控制外部I/O设备和CPU之间的通信。
以前的主板通常有“北桥”芯片,连接CPU和内存、显卡之间的通信。不过,随着时间的变迁,现在的主板上的“北桥”芯片的工作,已经被移到了CPU的内部,所以现在的主板上已经看不到北桥芯片了。
手机上的处理器与电脑上的不一样,手机因为要把很多东西塞到一个很小的主板上,然后就把CPU,内存,网络通信等封装到一个芯片里面,然后嵌入到手机主板,这种方式叫做SoC,也就是System on a Chip(系统芯片)
冯·诺依曼体系结构
冯·诺依曼体系结构(Von Neumann architecture),也叫存储程序计算机。包含五大基本组件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备
首先解释一下存储程序计算机,首先这个计算机有两个特点:“存储”和“可编程”
存储,就是说程序本身是存储在计算机的内存里,可以通过加载不同的程序来解决不同的问题。不可存储就是编写好的程序不能存储下来供下一次加载使用。
可编程,就是说程序在计算机硬件层面不是“写死的”,修改功能不需要改变硬件电路板。常见不可编程计算机就是老式计算器,电路板设好了加减乘除,做不了任何计算逻辑固定之外的事情。
五大基本组件
运算器,一个完成各种算术运算和逻辑运算的处理单元。包含算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit,ALU)和处理器寄存器(Processor Register)
ALU的主要功能就是在控制信号的作用下,完成加、减、乘、除等算术运算以及与、或、非、异或等逻辑运算以及移位、补位等运算。
控制器,又叫控制单元(Control Unit/CU),包含指令寄存器(Instruction Register)和程序计数器(Program Counter)
控制器的工作流程为:从内存中取指令、翻译指令、分析指令,然后根据指令的内存向有关部件发送控制命令,控制相关部件执行指令所包含的操作
运算器和控制器共同组成了常说的CPU,计算机运算时,运算器的操作对象和操作种类由控制器决定。运算器的数据从内存中读取,处理的结果再写入内存(或暂时存放在内部寄存器中),而且运算器对内存数据的读由控制器来控制的。
存储器,主要功能是存储程序和各种数据,并且能够在计算机运行过程高速、自动地完成程序或者数据的存储,存储器是有记忆的设备。
最后是输入设备和输出设备。