有一段時(shí)間沒有更新，一來最近事務(wù)繁忙玩荠，二來也重新整理了下硬件及操作系統(tǒng)相關(guān)知識漆腌，以便形成部分后續(xù)章節(jié)內(nèi)容概要，避免凌亂阶冈。希望遲來的更新對大家依然有所幫助闷尿，同樣，如有疑慮眼溶，歡迎提出以便及時(shí)修正悠砚。
上一篇計(jì)算機(jī)系統(tǒng)003 - 硬件體系從問題描述的角度著手，講解了一個(gè)自然語言的問題最終如何描述為機(jī)器語言的指令以便能夠順利執(zhí)行堂飞。其中提到現(xiàn)今最為流行的馮·諾依曼體系由五大組件組成灌旧，分別為輸入單元绑咱、內(nèi)存單元、處理單元枢泰、控制單元和輸出單元描融。
本篇假設(shè)讀者對計(jì)算機(jī)只是了解有限，將比較細(xì)致地概括計(jì)算機(jī)中主要單元的外觀及特性衡蚂，因此濕貨較多窿克，便于形成印象，如已有基礎(chǔ)毛甲，可選擇略過本篇內(nèi)容年叮。
1. 從主板看起
日常生活中，我們能看到的計(jì)算機(jī)設(shè)備通常如下圖所示（筆記本電腦以及平板電腦可類比）玻募。
從外觀來看只损，輸入/輸出單元很直觀，但內(nèi)存七咧、處理以及控制單元卻無法直接看到跃惫，為了進(jìn)一步了解相關(guān)知識，不得不掀開機(jī)箱（所謂System Unit）的蓋頭來艾栋。
雖然上圖有一些英文標(biāo)識爆存，但略作整理，也應(yīng)該能大致看懂：
- 電源和風(fēng)扇（Power supply and fan & Fan）
本系列文章的第一篇中就介紹了電學(xué)相關(guān)知識蝗砾，電路交換中需要電流先较、電壓（電勢差）等條件。計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備中雖然存在電子遥诉，但要形成電流就必須借助外界設(shè)備拇泣，而這種設(shè)備就是電源。
我國電壓標(biāo)準(zhǔn)是220V 50Hz交流電矮锈，而計(jì)算機(jī)設(shè)備內(nèi)部采用的是高密度集成電路等器件霉翔，不可能承受220V的高壓，因此使用前還需要降壓苞笨。降壓的原理前面也提過债朵，兩邊的線圈本身存在一定電阻，有電阻就會(huì)產(chǎn)生熱能瀑凝，因此需要風(fēng)扇參與降溫序芦，保證電源供電的穩(wěn)定性，從而提供計(jì)算機(jī)設(shè)備器件穩(wěn)健運(yùn)行的基礎(chǔ)粤咪。
- 光盤驅(qū)動(dòng)(Optical drive)
一開始谚中，電腦間并未組建網(wǎng)絡(luò)，如需分享文件或其他資料（如操作系統(tǒng)、程序等）只能手動(dòng)拷貝宪塔，常見設(shè)備為1440KB的軟盤磁奖。
慢慢地，出現(xiàn)了局域網(wǎng)某筐，但無論網(wǎng)絡(luò)規(guī)模還是速度都極大限制了資訊的傳播比搭，而隨著對電腦依賴程度增加，所需分享的資料反而越來越大南誊，好在出現(xiàn)了新的存儲技術(shù)CD-ROM身诺，以及更進(jìn)一步的DVD，存儲介質(zhì)俗稱光盤抄囚。
而光驅(qū)就是為了能夠讀取光盤才存在的霉赡，有了光驅(qū)，在未接通網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)不佳的電腦上也能夠安裝大數(shù)據(jù)（4GB以內(nèi)）的資料怠苔，但出現(xiàn)4GB以上軟件時(shí)同廉，則不得不分割文件后使用多個(gè)盤片分別存儲，讀入電腦后重新拼接柑司。
- 硬盤驅(qū)動(dòng)（Hard disk drive）
如上節(jié)所述，一方面有的光盤為只讀屬性锅劝，另一方面如需拷貝光盤數(shù)據(jù)后重組攒驰，則至少需要一個(gè)目標(biāo)存儲器來存儲光盤中數(shù)據(jù)，這個(gè)任務(wù)就交給了硬盤故爵。
如果你要問我為什么叫做硬盤玻粪，那可以看看下圖，從盤片的顏色應(yīng)該就能知道硬盤的硬诬垂，并非浪得虛名劲室。
- 接口及擴(kuò)展插槽（Connectors & Expansion slots)
之前我們從電腦整體外觀看到有號稱為輸入輸出設(shè)備的鼠標(biāo)、鍵盤结窘、音箱等很洋，它們不可能恰好和機(jī)箱甚至主板一起由一家制造，為了保證各家制造的設(shè)備都能夠兼容主板隧枫，因此大家指定了一些接口規(guī)范喉磁。
只有遵循游戲規(guī)則，才能找到愿意一起玩耍的朋友官脓，硬件廠商們也是一樣协怒，誰都想壟斷市場制定標(biāo)準(zhǔn)，但誰也不可能單獨(dú)完成卑笨，因此只好各自博弈孕暇，創(chuàng)造出一套游戲規(guī)則，保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
這些接口及擴(kuò)展插槽主要用于支持輸入輸出設(shè)備妖滔，鍵盤也好隧哮，鼠標(biāo)也罷，都通過各自線纜連接到接口上铛楣，開始協(xié)作近迁。
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主板（Motherboard）
終于講到了主板，這里囊括了內(nèi)存單元簸州、控制單元以及執(zhí)行單元鉴竭，具體如下圖所示：
但從圖中我們只能看到三類組件：-
中央處理器（CPU）
CPU中包含了處理單元ALU和控制單元CU兩者。主要負(fù)責(zé)將結(jié)合輸入和內(nèi)存狀態(tài)岸浑，運(yùn)算得到輸出結(jié)果搏存。
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內(nèi)存（RAM）
CPU內(nèi)部實(shí)際上是一堆運(yùn)算電路，只負(fù)責(zé)運(yùn)算矢洲，不負(fù)責(zé)狀態(tài)維護(hù)璧眠。因此如需使得CPU能夠自動(dòng)化完成一個(gè)任務(wù)，就必須首先輸入機(jī)器語言表示的任務(wù)描述读虏，存儲到內(nèi)存中责静，運(yùn)行時(shí)CPU從內(nèi)存中取出指令或數(shù)據(jù)，并將運(yùn)算后所得結(jié)果輸出或存儲到內(nèi)存另一地址中盖桥。這里的RAM實(shí)際上仍然是一些集成電路灾螃，只不過這些集成電路可以保存電路狀態(tài)從而達(dá)到存儲效果。
接口（I/O & PCIe & SATA）
這里的接口其實(shí)就是上一小節(jié)的“接口及擴(kuò)展插槽”揩徊，存在的目的也是為了滿足不同需求的硬件設(shè)備腰鬼，如網(wǎng)絡(luò)接口、PCIe卡等塑荒。
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2. 總線
現(xiàn)在我們對計(jì)算機(jī)內(nèi)部硬件已經(jīng)有了一定了解熄赡，實(shí)質(zhì)上計(jì)算機(jī)完成的功能就是CPU處理RAM和接口送入的數(shù)據(jù)或指令，處理完畢后存放在RAM中或通過接口進(jìn)行輸出齿税。但有一個(gè)問題不能避開不談彼硫，那就是，CPU和RAM以及接口間是如何協(xié)作的偎窘？
從圖中可以看出乌助，CPU和RAM以及接口間均通過總線Bus來協(xié)作。總線是為各計(jì)算機(jī)組件提供的一種數(shù)據(jù)傳送和控制邏輯的通用方式陌知，每條線路在同一時(shí)間內(nèi)都僅能負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)比特他托，因此必須同時(shí)采用多條線路（并行）才能發(fā)送更多數(shù)據(jù)，這樣之后仆葡，所有總線可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)稱為寬度赏参，單位為bit志笼。而總線的帶寬則為：總線帶寬 = 頻率x寬度（Bytes/sec）。
同時(shí)把篓，圖中列出了3類總線：
控制總線（Control Bus）
將CPU中控制單元CU的信號傳送到周邊設(shè)備纫溃，一般常見的為USB Bus和1394 Bus。地址總線（Address Bus）
用來指定RAM之中存儲的數(shù)據(jù)的地址韧掩。數(shù)據(jù)總線（Data Bus）
在CPU和RAM之間來回傳送需要處理或存儲的數(shù)據(jù)紊浩。
這里只是列出了抽象的概念，讓我們再進(jìn)一步疗锐，看看實(shí)際的主板上的總線究竟是如何連接的坊谁。
兩個(gè)新概念，北橋和南橋滑臊。整體而言口芍，北橋連接高速內(nèi)部設(shè)備，南橋連接低速外部設(shè)備雇卷。具體如下：
北橋（NorthBridge）
北橋通常處理在CPU鬓椭、RAM、PCIe（或AGP）顯卡及南橋間通訊关划，最近發(fā)展中小染，呈現(xiàn)將北橋集成進(jìn)CPU中的趨勢，如AMD的Athlon 64贮折。南橋（SouthBridge）
南橋包含大多數(shù)周邊設(shè)備接口氧映、多媒體控制器和通信接口功能。如PCI控制器脱货、ATA控制器、USB控制器律姨、網(wǎng)絡(luò)控制器及常見的鍵鼠等振峻。
3. 總結(jié)
本篇主要目的是概括性介紹硬件五大組件外觀、基本原理以及協(xié)作方式择份，對于五大組件扣孟，后面將分別成篇進(jìn)行探討，這里只需要了解到荣赶，計(jì)算機(jī)本質(zhì)上是負(fù)責(zé)完成計(jì)算任務(wù)凤价，計(jì)算方式（指令）以及數(shù)據(jù)所構(gòu)成的任務(wù)描述需通過輸入設(shè)備進(jìn)行輸入，也可以其他方式提前存儲到內(nèi)存中拔创，至于運(yùn)算結(jié)果利诺，即可選擇同樣存儲在內(nèi)存中，也可選擇相應(yīng)輸出設(shè)備進(jìn)行輸出剩燥。
