计算机硬件组成(计算机硬件系统的组成)

计算机硬件组成
各位看官好,我是八方。
计算机的出现迄今为止也不过短短七十来年,但论对人类世界的改变之大,我想,无出其右者。
作为计算机之父的冯.诺依曼更像是上古大神般的存在,其凝炼的冯.诺依曼计算机体系结构,仿佛是一座孤傲的高峰般横亘于计算机世界中。任七十年来,计算机沧海巨变,不管是上古神器ENIAC,或是当今翘楚天河二号,亦或是各位掌上正捧着的手机, 唯冯.诺依曼计算机体系都强悍不可动摇,仍然为所有计算机的唯一选择。
想要初浅滴了解计算机,我们是有必要初浅地了解一下冯.诺依曼计算机体系结构。下面我们就来开扯冯.诺依曼所设计的计算机硬件五大组成部分,它们分别是:
运算器、存储器、输入设备、输出设备、控制器
如下图所示:

看着是不是有点眼花,没事的,没学过的话,眼花是正常的。下面我将带您了解这计算机硬件的五大组成部分。
有小伙伴问:计算机的组成部分不应该是机箱,键盘,显示器……吗?
哦,那些啊!那些是微型计算机配件,是配件而不叫体系结构。还是不明白的话,更需要往下看了。

正式开扯……

除了确定冯.诺依曼大神是数学家、化学家、物理学家、计算机科学家,博弈论创建者(请不要怀疑,人家不是随便玩玩挂个名什么的。每一个科学领域冯大神都有相当建树,就是这么牛叉)。我还严重怀疑冯.诺依曼大神是不是生物学家。有兴趣的小伙伴可以去看看他写的《计算机与人脑》。今天不展开,只谈硬件结构。
为什么说他是生物学家呢,因为计算机硬件结构完全和我们人,对,就是我们自身完全一样啊!
是的,我的意思是说,我们自身也有那五个组成部分:
运算器,存储器,输入设备,输出设备,控制器

运算器
计算机的运算器主要由cpu(中央处理器)承担工作任务,用于完成计算机的运算工作。这个当然是计算机的核心功能,所以cpu就是计算机的最强大脑。
而人类呢?大脑就是人类的cpu,与计算机相同的是人类的大脑也完成两种运算:科学计算与逻辑运算。怎么区分这两种运算呢?假设今天兜里有一百大洋,看上了双帅帅的篮球鞋,问:钱够不够。加减法,这是做科学计算。设今天发达了,兜里有一万大洋,看上了双帅帅的篮球鞋,一旁领导幽幽地说:还是别再买了吧!问:胆够不够。判断题,这是做逻辑运算。
计算机与人类在运算器上还有一个相同的特点,那就是相对自身的其它部件,运算器的速度极快,是所有部件中速度最快的,常常是快到“来不及想”的感觉。比方说,问:一加一等于几。嗯,答案你们都知道,很多人会说:这不用想。错啦,只不过是你的运算器,哦,就是大脑够强,所以你自己没觉得有思考的这一过程而已。
而由于运算器的速度太快,以至于运算器与其它部件之间产生了速度差这一计算机自身的主要矛盾。具体点说,就是其它部件的相对较慢的速度无法匹配运算器那超快的运算速度。形象点说,就是运算器不断大口大口吞噬着各种数据,而其它部件在提供数据的道路上疲于奔命,以至运算器老是出现吃不饱的情况出现。咋办?

存储器
上面提到的那个矛盾就要由存储器来解决啦。计算机拥有内外两个部分的存储器,主要代表是:内存条和硬盘。嗯,没错,人类当然也拥有内外两个部分的存储器。不用到处找了,内存就是咱的大脑啦。外存呢?就是一切可以辅助你记住事的那些东东啦。

为啥要有存储器呢?或说存储器是怎么解决计算机主要矛看的呢?咱举个例子来说:
问:吃菜快还是买菜洗菜煮菜快?答:费话,当然吃来得快。这就对啦。俺家领导也这么说俺的。辛辛苦苦准备了两三小时的饭菜,俺十分就搞定走人,实在是太不给面子了。把那个吃货当CPU,把准备菜的过程当做数据的准备。我去,这个速度差何止是计算机的主要矛盾,简单可以爆发家庭大战了。咋办?贴心的俺给领导买了个大大的冰箱,从此数据可以进行存储了,看见没,数据准备的时间缩短了。比方说,不用为了一个鸡蛋就跑趟市场吧,好歹咱一次多买几个备着。
(这个例子真是……CPU可不仅仅是个吃货,不吃的时候它也有其它的活要干,忙着呢)
简单说,存储器给数据准备提供了一个缓冲区,在CPU没使用到需要的数据之前,先进行个提前的预备,这样就节约了时间,相对减缓了数据供给不足的矛盾。(所以说,平时要努力读书,就是不断地给你的大脑内存追加缓冲数据,别书到用时方恨少)
那么问题又来了,这个缓冲区得多大呢?
答案当然是越大越好,所有买计算机或是手机的小伙伴注意了,内存要大大滴哦。但内存又不可能无限大,总有不够用的时候。咋办?这时候外存就派上用场了。下面我们来看看内外存的特点对比大家就明白了:
内存储器最突出的特点是存取速度快,但是容量小,单位价格贵;外存储器的特点是容量大,单位价格低,但是存取速度慢。
咱还原个场景:
小A正在考试,大脑飞快地运算当中,各种公式啊习题啊老师的教导啊什么的,全记脑子里了(内存中),此时正在逐步地输出在考卷上。啊哦,勾股定理是什么毛线啊,没见过啊,搜索大脑(内存)中…… 报告,没搜索到。我去,晕死,搜索外存!警报警报,老师正在看你,不得搜索外存(看小抄,偷翻书,喵同座)……
大脑就是内存,存取速度快,平常要用的都得记这,方便查阅,但是容量小(很多同学都反应脑子不够用),单位价格贵(就有钱也没地方补充);外存存取速度慢(翻书你说能快到哪去),但好在容量大(几乎无限),单位价格低(话说现在的书真不值几个钱)。
那么接下的问题是:存储器中的数据从哪来呢?

输入 出设备
存储器的数据就来源于计算机中的输入设备,比如键盘,鼠标什么的。而运算器计算完成后,需要输出结果,当然就由输出设备来完成了,主要代表就是显示器啦。
嗯,这位小A同学抢答得好,人当然也有输入、输出设备……
哦,是是是,吃进去那啥出来,确实是输入、输出。咱换个词说:新陈代谢哈。
这个比较容易理解,咱就不展开了。
多说一下,任何计算机都需要经由输入出设备与人或其它设备进行交互,也就是数据上的交流。没有输入、输出的计算机是不存在的,因为根本没有意义。
其实人也是如此,任何人在任何时刻都在不断地和外界(人体之外),进行各种各样的数据交换,比如呼吸,比如聊天。
扩展开,我认为,任何事物都在无时不刻地进行着数据的交互,完全静止的事物状态是不存在的。

控制器
这可是个高级设备了,上面说到的那么多,少了控制器可玩不转。控制器是什么呢。具体的我倒说不好,咱说说人类强大的能力吧。这个强大的能力来自于“一边一边”造句。

来,小A,造句”一边一边“。
小A:我昨天吃坏肚子,一阵难受,跑到洗手间,一边吐一边……
(晕死,又来)

其实人类强大的能力一边一边,可以同时做的事情非常非常多。一边看,一边听,一边想,一边走,一边笑,一边心跳加速……一边美女经过。看看,这些是同步的,试想一下,如果这些一边必须拆解开,也就是说同一时刻只能做一样事情呢?那样的状况是无法想像的,感谢上苍给了我们强大的一边一边功能吧。
计算机也是一样的,他需要同时处理许多事务,协条各个部件同时工作,这叫做并行。如果无法一边一边,那么,对于计算机同样也是无法想像的。
控制器就好比存在于计算机或是人体内部的大管家,协条着各个部件。计算机的控制器具体配件可能是CPU也可能是主板,人体呢?我还真不知道,有知道的小伙伴给说说呗。

今天差不多就扯到这了。到目前为止,任何一台计算机的组成,其实和我们人类自身一样一样的啦,万一想不起来,照着镜子看看自个,默念 :计算机是我是计算机。

扯了这么多,您还看完了的,不容易,谢谢了!

计算机硬件组成相关文章

版权声明