文章目錄

• 生猛干貨
• 概
• 基本硬件組成
• • CPU
  • 內(nèi)存
  • 主板
• 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)
• 搞定計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)功

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生猛干貨

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概

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基本硬件組成

2000年左右， 要自己組裝一臺(tái)計(jì)算機(jī)，要先有三大件，CPU、內(nèi)存和主板。

CPU

CPU (Central Processing Unit) 中央處理器 。 簡單來說， CPU是一個(gè)超級(jí)精細(xì)的印刷電路版。

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內(nèi)存

第二個(gè)重要的配件，就是 內(nèi)存（Memory）

程序讀取的數(shù)據(jù)、計(jì)算得到的結(jié)果，也都要放在內(nèi)存里

內(nèi)存通常直接可以插在主板上 。

存放在內(nèi)存里的程序和數(shù)據(jù)，需要被CPU讀取，CPU計(jì)算完之后，還要把數(shù)據(jù)寫回到內(nèi)存。然而CPU不能直接插到內(nèi)存上，反之亦然。于是，最后一個(gè)大件—— 主板（Motherboard）

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主板

主板是一個(gè)有著各種各樣，有時(shí)候多達(dá)數(shù)十乃至上百個(gè)插槽的配件。

CPU要插在主板上，內(nèi)存也要插在主板上。主板的 芯片組（Chipset）和 總線（Bus）解決了CPU和內(nèi)存之間如何通信的問題。芯片組控制了數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鬓D(zhuǎn)，也就是數(shù)據(jù)從哪里到哪里的問題。總線則是實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俟贰?/p>

因此， 總線速度（Bus Speed）決定了數(shù)據(jù)能傳輸?shù)枚嗫臁?/p>

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有了CPU、內(nèi)存、主板 ，那么只要配上 電 源供電，計(jì)算機(jī)差不多就可以跑起來了。

但是現(xiàn)在還缺少各類輸入（Input）/輸出 （Output）設(shè)備，也就是我們常說的I/O設(shè)備。

顯示器我們才能看到計(jì)算機(jī)輸出的各種圖像、文字，這就是輸出設(shè)備。 鼠標(biāo)和鍵盤能輸入，就是所謂的 輸入設(shè)備。

最后還要配上一個(gè)硬盤。這樣各種數(shù)據(jù)才能持久地保存下來。絕大部分人都會(huì)給自己的機(jī)器裝上一個(gè)機(jī)箱，配上風(fēng)扇，解決灰塵和散熱的問題。

只不過機(jī)箱和風(fēng)扇，算不上是計(jì)算機(jī)的必備硬件，拿個(gè)紙板或者外面放個(gè)電風(fēng)扇，也一樣能用。

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馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)

馮·諾依曼提出的 馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)，也叫存儲(chǔ)程序計(jì)算機(jī)。

First Draft of a Report on the EDVAC 描述了他心目中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)應(yīng)該長什么樣。這篇報(bào)告在歷史上有個(gè)很特殊的簡稱，叫 First Draft 《第一份草案》。這樣，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展就從祖師爺寫的一份草案開始了。

首先是一個(gè)包含算術(shù)邏輯單元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和處理器寄存器（Processor Register）的處理器單元（Processing Unit），用來完成各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算。因?yàn)樗軌蛲瓿筛鞣N數(shù)據(jù)的處理或者計(jì)算工作，因此也有人把這個(gè)叫作數(shù)據(jù)通路（Datapath）或者運(yùn)算器。

然后是一個(gè)包含指令寄存器（Instruction Reigster）和程序計(jì)數(shù)器（Program Counter）的控制器單元（Control Unit/CU），用來控制程序的流程，通常就是不同條件下的分支和跳轉(zhuǎn)。在現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)里，上面的算術(shù)邏輯單元和這里的控制器單元，共同組成了我們說的CPU。

接著是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)（Data）和指令（Instruction）的內(nèi)存。以及更大容量的外部存儲(chǔ)，在過去，可能是磁帶、磁鼓這樣的設(shè)備，現(xiàn)在通常就是硬盤。

最后就是各種 輸入和輸出設(shè)備，以及對(duì)應(yīng)的輸入和輸出機(jī)制。我們現(xiàn)在無論是使用什么樣的計(jì)算機(jī)，其實(shí)都是和輸入輸出設(shè)備在打交道。個(gè)人電腦的鼠標(biāo)鍵盤是輸入設(shè)備，顯示器是輸出設(shè)備。我們用的智能手機(jī)，觸摸屏既是輸入設(shè)備，又是輸出設(shè)備。而跑在各種云上的服務(wù)器，則是通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行輸入和輸出。這個(gè)時(shí)候，網(wǎng)卡既是輸入設(shè)備又是輸出設(shè)備。

任何一臺(tái)計(jì)算機(jī)的任何一個(gè)部件都可以歸到運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備中，而所有的現(xiàn)代計(jì)算機(jī)也都是基于這個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)來設(shè)計(jì)開發(fā)的。

而所有的計(jì)算機(jī)程序，也都可以抽象為從 輸入設(shè)備讀取輸入信息，通過 運(yùn)算器和 控制器來執(zhí)行存儲(chǔ)在 存儲(chǔ)器里的程序，最終把結(jié)果輸出到 輸出設(shè)備中。而我們所有撰寫的無論高級(jí)還是低級(jí)語言的程序，也都是基于這樣一個(gè)抽象框架來進(jìn)行運(yùn)作的。

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搞定計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)內(nèi)功

《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

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