计算机硬件组成
计算机组成结构（Computer Architecture）源于冯 · 若依曼计算机结构，该结构将计算机硬件划分为5个部分：
- 运算器：用于完成各种算术运算、逻辑运算等。
- 控制器：用于控制程序的执行，是计算机的大脑。它从存储器中读取指令，解码指令，然后控制各个部件按照指令执行相应的操作。
- 存储器：例如：内存；程序和数据以二进制代码的形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由内存地址来确定。
- 输入设备：例如：鼠标、键盘；用于将数据和指令输入到计算机中。
- 输出设备：例如：显示器、扬声器；用于将计算机处理后的结果展示给用户。
处理器
处理器（Central Processing Unit，CPU）作为计算机系统运算和控制的核心部件，经历了长期的演化过程。在位宽上由4位处理器发展到64位处理器；在能力构成上从仅有的运算和控制功能发展到集成多级缓存、多种通信总线和接口；在内核上从单核处理器发展为多核、异构多核和众核处理器等。
位宽：CPU位宽是指一次可以计算数据的bit数，如：64位CPU可以一次计算64bit的数据。
处理器核心：
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- 单核：所有的程序或软件仅在一个内核上执行。
- 多核：指有两个或两个以上的核心组成的计算组件。
- 异构多核：指一个芯片上集成了多个不同类型的核心。例如，一个异构多核处理器可能包含CPU核心和GPU核心，用于处理不同类型的计算任务。
- 众核：指拥有几十个、上百个或更多核心的处理器。
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处理器指令执行的流水线：
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- 取指令：从存储器中获取下一条指令。
- 指令解码：对取出的指令进行解码，确定其操作类型和操作数。
- 执行：执行指令的操作，这里可能涉及算数逻辑运算、数据传输等，取决于指令的类型。
- 访存：如果指令需要访问内存，则在此阶段执行内存的读取或写入的工作。
- 写回：如果指令执行产生了结果并且需要将其存储在存储器中，那么会在写回阶段完成这一操作。
指令位置是由程序计数器（Program Counter，PC）来决定，在取指令执行完成后PC会自动递增，指向下一条指令的地址。在中断或异常处理时，PC会被保存到中断或异常处理程序中，以便处理完中断或异常后返回到中断发生前的执行点。
如图所示：
处理器的指令集可按照复杂程度分为：复杂指令集（Complex Instruction Set Computers，CISC）与精简指令集（Reduced Instruction Set Computers，RISC）两类。CISC以Inter、AMD的x86CPU为代表，RISC以ARM和Power为代表。
随着微电子技术的发展，用于专用目地的处理器芯片不断涌现，常见的有图形处理器（Graphics Processing Unit，GPU）处理器、信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）以及现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）等。
存储器
存储器是利用半导体、磁、光等介质制成用于存储数据的电子设备。
存储器分为两大类：
- 主存（内存）：通常采用DRAM结构，以独立的部件/芯片存在（通俗来讲也就是我们常见的电脑内存条），内存通过总线与处理器连接，DRAM依赖不断充电来维持数据；当计算机关闭时，内存存储的数据就会消失。
- 外存：可以是磁带、磁盘、光盘和各类Flash等介质器件，这类设备访问速度慢但容量大，且在掉电时依然能够保持其数据。
根据存储器的硬件结构可分为：SRAM、DRAM、NVRAM、Flash、EPROM、Disk等。
- SRAM（Static Random-Access Memory）：是一种静态随机存取存储器，CPU中的缓存属于SRAM。
- DRAM（Dynamic Random-Access Memory）：是一种动态随机存取存储器，电脑中的内存属于DRAM。
- NVRAM（Non-Volatile Random-Access Memory）：NVRAM 结合了 SRAM 的快速读写速度和非易失性存储器的特点，通常用于存储计算机系统中需要持久保存但又需要频繁访问的数据，如BIOS设置。
- Flash：又称闪存，U盘属于Flash。
- EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）：是一种可擦除、可编程的只读存储器，它的数据可以被多次擦除和重新编程。
- Disk（硬盘）：例如常见的固态硬盘（SSD）、机械硬盘（HDD）。
计算机系统中的存储器通常采用分层的体系（Memory Hierarc）结构，按照与处理器的距离可分为4个层次：
- 片上缓存：在处理器核心中直接集成的缓存，SRAM结构，容量小、速度快。
- 片外缓存：在处理器核心外的缓存，需要经过交换互联开关访问，由SRAM构成，容量较片上缓存略大，按照层级被称为L2Cache或L3Cache或者为平台Cache（Platform Cache）。
- 主存（内存）：DRAM结构，以独立的部件/芯片存在，通过总线与处理器连接，DRAM依赖不断充电维持数据。
- 外存：访问速度慢但容量大，且在掉电后依然能够保持其数据。
存储体系图：
总线
总线（Bus）是指计算机部件间遵循某一特定的协议实现数据交换的形式，即按照协议规定实现部件的传输。
计算机总线存在许多种类，常见的有并行总线和串行总线，并行总线主要包括PCI、PCIe和ATA（IDE）等，串行总线主要包括USB、SATA、RS-232、RS-485、RapidIO和以太网等。
按照总线在计算机中的所处位置划分为：
- 内总线：用于各类芯片的内部连接，也可称为片上总线（On-Chip Bus）。
- 系统总线：是指计算机中的CPU、主存、IO接口的总线。
- 外部总线：是计算机板和外部设备之间，或者计算机系统之间互联的总线，又被称为通信总线。
总线的性能指标常见的有总线带宽、总线服务质量（QoS）、总线时延和总线抖动等。
接口
接口是指同一计算机功能层之间的通信规则。计算机接口有多种，例如显示器类接口（HDMI、DVI、VGA等），音频输入输出类接口（TRS、RCA、XLR等），网络类接口（RJ45以太网连接、FC光纤通道等），此外还有PS/2用于鼠标键盘连接、USB通用串行总线，SATA串行ATA，LPT打印接口和RS-232接口等。
外部设备
外部设备通俗来讲就是插在主机上各种硬件设备，比如鼠标、键盘、显示器、麦克风等等，都是通过接口实现与计算机主体连接，并通过指令、数据实现预期的功能。