電子計算機(電腦)硬體功能分類
初寫:2006.01.01, 更新日期:2021.07.17
 
作者:曾聖超老師
 
1945年,約翰•范紐曼(John Von Neumann)以顧問身份參加,
和愛克特(J.P. Eckert)和毛克萊(John Mauchly),
設計了EDVAC的計畫(和ENIAC不同,此為二進位制計算機),
在1949年,在劍橋大學的計畫,完成了 EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator)計算機,
提出所謂內存程式(Stored Program)的架構概念,
簡單來說,就是使用記憶體來儲存計算機的指令與資料(program),
以便CPU可以根據中間的結果來修改後續指令,此理論模型影響後來電腦架構至今。 John von Neumann
 
  1. 中央處理單元( 運算單元 ) (Central Process Unit)
    • 算數邏輯運算單元
    • 控制單元
  2. 記憶單元(Memory Unit):或稱為Storage,是一般是主機板上所插的記憶體(RAM)
  3. 輸入單元(Input Unit):將資訊(資料)傳入到計算機中的設備。
  4. 輸出單元(Output Unit):接收計算機中,計算、或處理好結果的設備。
  5. 控制單元(Control Unit):控制上述各單元運作的部分。
John Von Neumann architecture(From Wikipedia)

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補充資料:
  1. CPU依照指令集設計方式,分為
    精簡指令集(Reduced Instruction Set Computer, RISC):
    微指令集數量精少,指令執行時間短,動作簡單。
    代表電腦:昇陽(Sun)海嘯工作站SPARC系列、 IBM PowerPC、ARM系列
    (手機、PDA、導航系統、網路交換器、路由器等設備)

    複雜指令集(Complex Instruction Set Computer, CISC):
    指令數量較多,而且複雜。
    常見使用CISC微指令集的CPU有:AMD、Intel、VIA等x86架構,
    大量用於個人電腦PC上,所以,個人電腦也稱 x86 架構電腦!

  2. 控制匯流排(Control Bus):
    負責傳送CPU對其他單元的單向輸出控制訊號的排線。
     
  3. 位址匯流排(Address Bus):
    為CPU對記憶體單向輸出的位址控制訊號線,
    位址匯流排決定主記憶體的最大容量,
    如果匯流排有n條排線(或n位元),主記憶體最大可定址到2n個位址,
    若記憶體每個位址有4Bytes,則主記憶體空間有2nx4 Bytes。
    如果一台電腦有32條位址匯流排,
    其記憶體可定址到232 Bytes(22x210x210x210),也就是4GB。

  4. 資料匯流排(Data Bus):
    負責CPU以外單元的資料傳送,為雙向傳輸。
    一般而言,資料匯流排的數量與CPU一次處理的位元數是一樣。
    所以,資料匯流排線有幾條(位元)決定一台電腦是幾位元處理能力,
    比如,資料匯流排有64條,則會稱此電腦為64位元電腦。

自我評量:
  • 下列哪一種記憶體裝置存取資料的速度最快?(92竹區賽)
    (A) Cache 快取記憶體(B) DRAM (C) 磁性光碟機(MO)(D) 硬碟 (E) 快閃記憶體

  • 位址匯流排32條,可定出多少記憶體位址?(以KB、MB、或GB 為單位)


參考資料: