計算機的組成
從「裝機」理解——三大件：cpu、記憶體、主機板
cpu（central processing unit，**處理器）：最重要是因為所有的「計算」都是由cpu來進行的，也是因為cpu是最貴的部件之一。
記憶體（memory）：作業系統以上的所有軟體（如開發的程式、開啟的瀏覽器、執行的遊戲）都要載入到記憶體裡才能執行。程式讀取的資料、計算得到的結果，也都要放在記憶體裡。記憶體越大，能載入的東西自然也就越多。
存放在記憶體裡的程式和資料，需要被 cpu 讀取；cpu 計算完之後，還要把資料寫回到記憶體。
主機板（motherboard）：主機板的晶元組（chipset）和匯流排（bus）解決了 cpu 和記憶體之間如何通訊的問題。
a) 晶元組控制了資料傳輸的流轉，也就是資料從**到**的問題。
b) 匯流排則是實際資料傳輸的高速公路。因此，匯流排速度（bus speed）決定了資料能傳輸得多快。
從「裝機」理解——其他：電源、輸入（input）/輸出（output）裝置
問題1：如何長久的儲存資料呢？答：硬碟
問題2：如何隔絕灰塵和解決散熱問題呢？答：機箱和風扇
問題3：不要硬碟、鍵盤、滑鼠、顯示器、機箱和風扇可以嗎？答：可以
問題4：不要硬碟還可以怎麼長久儲存資料？答：網路硬碟 --> 順帶演示ssh
顯示卡（graphics card）：使用圖形介面作業系統的計算機必備之必須。玩遊戲、做圖形渲染和跑深度學習應用的計算機之良品。
問題5：那為什麼有些計算機沒有顯示卡呢？答：整合了
問題6：顯示卡裡有什麼？答：gpu（grahphics processing unit，圖形處理器）
問題7：鍵盤、滑鼠和硬碟這些i/o裝置（外設）由什麼來控制？答：由主機板上的南橋（southbridge）晶元組來控制，控制他們與cpu之間的通訊。
問題8：北橋是幹嘛的？我的計算機怎麼沒有北橋了？北橋用來控制cpu和記憶體、顯示卡之間的通訊。現在很多已經整合到cpu中去了。
問題9：手機的組成與通用計算機的組成是一樣的嗎？答：一樣。但是，手機一般沒有記憶體插槽、cpu 插槽，手機將 cpu、記憶體、網路通訊，甚至攝像頭晶元，都封裝到乙個晶元，然後再嵌入到手機主機板上。這塊整合封裝的晶元叫做system on a chip（soc）
馮.諾依曼體系結構
無論是pc、伺服器、手機，還是raspberry pi（樹莓派）都遵循乙個「計算機」抽象概念——馮.諾依曼體系結構（von neumann architecture），也稱為儲存程式計算機。
問題10：什麼是儲存程式計算機？答：1.可程式設計計算機；2.儲存計算機。
老式計算器是不可程式設計計算機。
馮.諾依曼2023年6月30日寫的一篇101頁（不完整）的報告，叫做first draft of a report on the edvac（中文名為《第乙份草案》），描述了他心目中的計算機是什麼樣子的，歸納為：
a) 有乙個處理器單元（processing unit），由算術邏輯單元（arithmetic logic unit，簡稱alu）和處理器暫存器（processor register）組成，用來完成各種算術和邏輯運算。
b) 有乙個控制器單元（control unit，簡稱cu），由指令暫存器（instruction register，簡稱ir）和程式計數器（program counter，簡稱pc）組成，用來控制程式的流程。
c) 記憶體用來儲存資料（data）和指令（instruction）。
d) 有各種輸入和輸出裝置。
總結
學習計算機組成原理就是在理解從控制器、運算器、儲存器、輸入裝置以及輸出裝置，從電路這樣的硬體，到最終開放給軟體的介面，是怎麼運作的，為什麼要設計成這樣，以及在軟體開發層面怎麼盡可能用好它。
a) 儲存程式：將程式存放在計算機的儲存器中。處理器cpu只能對存放在主存（即記憶體）中的程式或資料進行運算。
問題11：儲存系統的構建？如何快速訪問主存中的程式和資料？
b) 程式控制：按照指令位址訪問主存並取出指令，經解碼依次產生執行指令所需的控制訊號，實現對計算機系統的控制，完成指令的功能。
問題12：指令系統、控制器如何設計？
問題13：另一位計算機大師圖靈（alan mathison turing）提出了圖靈機（turing machine）的概念，這個概念和馮.諾依曼提出的計算機有什麼不同？
a) 運算器：（算術運算）加/減/乘/除…；（邏輯運算）與/或/非/移位…，由alu（arithmetic logical unit）和暫存器（sram）組成。由於指令、資料型別、效能要求等不同，不同運算器在功能和結構上有所不同。
b) 控制器：控制訊號形式有電平訊號和脈衝訊號兩種。產生控制訊號的依據由指令、狀態、時序決定，分別對應指令暫存器、狀態觸發器和時序電路。控制訊號產生的方式分為微程式和硬佈線兩種方式。
c) 儲存器：存放原程式、原資料、運算的中間結果等。其工作模式分為讀和寫兩種。按照位址讀或寫對應的儲存單元。
問：儲存容量和位址線數量的關係？
10-bit位址線 --> 2^10=1kb
20-bit位址線 --> 2^20=1mb
30-bit位址線 --> 2^30=1gb
d) 輸入/輸出裝置
a) 可以在計算機硬體上執行的思想和內容的數位化。
思想 (程式的表達)：演算法、規律、方法。
內容：影象、資料、聲音、文字等。
b) 用二進位制表示的程式和資料。
c) 核心是演算法。
a) 邏輯等效性：某些功能既可以由硬體實現，又可以由軟體實現。
b) 相互依存：硬體是軟體執行的基礎，軟體可以充分發揮硬體的功能。
c) 協同發展：交織發展，缺一不可。
a) 透明性：存在的事物或屬性，從某個角度卻看不到。例如：硬體的特性對c語言的設計者而言是透明的。
b) 系統觀：硬體結構變化會對軟體產生影響，不同的軟體對硬體有不同的要求。例如：程式設計時應該查閱對應cpu的程式設計手冊。
c) 軟硬體的分界線：指令集架構層。
微型計算機之MMU到底是什麼
記憶體管理單元 mmu 是您的工作部件，負責管理記憶體讀 寫。用一句話來說明，管理記憶體的部件 是 記憶體管理單元 也可以省略記憶體管理單元，並將其表示為 mmu 舉個例子，記憶體是 電腦工作時使用的桌子 電腦先生把工作工具攤在桌子 記憶體 上，勤勤懇懇地工作著。電腦先生根據需要把東西放在這張桌子上...
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計算機是什麼
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