透視電腦的內部結構
電腦看起來很複雜,實際上呢?也真的是很複雜啦!
但是這些複雜的原因,通常是為了要「讓電腦跑得很快」,假如我們重新設計一台電腦,完全不考慮速度問題的話,其實是可以不要那麼複雜的。
在本文中,我們將透過真實的電腦圖片,瞭解電腦的外觀,然後再透過數位電路圖,逐步深入電腦的內部,讓讀者能理解電腦的基本架構。
主機板
如果你將電腦的機殼拆開,會看到一大塊的板子,很多元件都焊接在上面,那塊板子就稱為主機板。
![圖、LGA 1366主機板包含南橋和北橋,後來的主機板僅有南橋,北橋已整合到CPU](../img/motherboard1.jpg)
圖、LGA 1366主機板包含南橋和北橋,後來的主機板僅有南橋,北橋已整合到CPU
處理器
然後、你可能會注意到裏面有一塊比較大的方型晶片,那塊通常是「中央處理器」。
![](../img/x86_CPU.jpg)
處理器內部
當然、由於處理器封裝成一顆「黑黑的 IC 晶片」,所以我們看不到處理器的內部,就算沒封裝起來,我們也看不出這些密密麻麻的線路到底代表甚麼意義。
![](../img/cpu_inside.jpg)
抽象架構
但是、抽象來看,電腦通常採用下列的「馮紐曼架構」,或者其變形後的「哈佛架構」。
![圖、單匯流排的馮紐曼架構](../img/SingleBusArchitecture.jpg)
圖、單匯流排的馮紐曼架構
細部元件
而處理器的內部,是由一種稱為「邏輯閘」的基礎元件所組成的,以下是一些常見的基本邏輯閘。
其實、只要用 AND (及閘), OR (或閘), NOT (反閘) 就可以組成所有「數位電路」了,其他元件都可以由這三種閘所組成。
甚至、我們只要用一種 NAND (反及閘),就可以組出所有「數位電路」了,因為 NAND 可以組合出 AND, OR, NOT 閘。
您可以試試看用 NAND 閘來組合出 AND、OR、NOT ,這會是一個很好的練習題。
接下來呢?
當然、要將「中央處理器」分解到「閘」的層次,需要一些「理論與實務工具」,這將會是我們下期所要介紹的主題,我們下期見!
參考文獻
【本文由陳鍾誠取材並修改自 維基百科,採用創作共用的 姓名標示、相同方式分享 授權】