出自 极客时间 深入浅出计算机组成原理 专栏

    早年,要自己组装一台计算机,要先有三大件,CPU、内存和主板。

    在这三大件中,我们首先要说的是CPU,它是计算机最重要的核心配件,全名你肯定知道,叫中央处理器(Central Processing Unit)。为什么说 CPU 是“最重要”的呢?因为计算机的所有“计算”都是由 CPU 来进行的。自然,CPU 也是整台计算机中造价最昂贵的部分之一。
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    CPU 是一个超级精细的印刷电路版


    第二个重要的配件,就是内存(Memory)。你撰写的程序、打开的浏览器、运行的游戏,都要加载到内存里才能运行。程序读取的数据、计算得到的结果,也都要放在内存里。内存越大,能加载的东西自然也就越多。

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    内存通常直接可以插在主板上

    存放在内存里的程序和数据,需要被 CPU 读取,CPU 计算完之后,还要把数据写回到内存。然而 CPU 不能直接插到内存上,反之亦然。于是,就带来了最后一个大件——主板(Motherboard)。
    主板是一个有着各种各样,有时候多达数十乃至上百个插槽的配件。我们的 CPU 要插在主板上,内存也要插在主板上。主板的芯片组(Chipset)和总线(Bus)解决了 CPU 和内存之间如何通信的问题。芯片组控制了数据传输的流转,也就是数据从哪里到哪里的问题。总线则是实际数据传输的高速公路。因此,总线速度(Bus Speed)决定了数据能传输得多快。
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    计算机主板上通常有着各种各样的插槽

    有了三大件,只要配上电源供电,计算机差不多就可以跑起来了。但是现在还缺少各类输入(Input)/ 输出(Output)设备,也就是我们常说的I/O 设备。如果你用的是自己的个人电脑,那显示器肯定必不可少,只有有了显示器我们才能看到计算机输出的各种图像、文字,这也就是所谓的输出设备
    同样的,鼠标和键盘也都是必不可少的配件。这样我才能输入文本,写下这篇文章。它们也就是所谓的输入设备

    最后,你自己配的个人计算机,还要配上一个硬盘。这样各种数据才能持久地保存下来。绝大部分人都会给自己的机器装上一个机箱,配上风扇,解决灰尘和散热的问题。不过机箱和风扇,算不上是计算机的必备硬件,我们拿个纸板或者外面放个电风扇,也一样能用。
    说了这么多,其实你应该有感觉了,显示器、鼠标、键盘和硬盘这些东西并不是一台计算机必须的部分。你想一想,我们其实只需要有 I/O 设备,能让我们从计算机里输入和输出信息,是不是就可以了?答案当然是肯定的。
    你肯定去过网吧吧?不知道你注意到没有,很多网吧的计算机就没有硬盘,而是直接通过局域网,读写远程网络硬盘里面的数据。我们日常用的各类云服务器,只要让计算机能通过网络,SSH 远程登陆访问就好了,因此也没必要配显示器、鼠标、键盘这些东西。这样不仅能够节约成本,还更方便维护。
    还有一个很特殊的设备,就是显卡(Graphics Card)。现在,使用图形界面操作系统的计算机,无论是 Windows、Mac OS 还是 Linux,显卡都是必不可少的。有人可能要说了,我装机的时候没有买显卡,计算机一样可以正常跑起来啊!那是因为,现在的主板都带了内置的显卡。如果你用计算机玩游戏,做图形渲染或者跑深度学习应用,你多半就需要买一张单独的显卡,插在主板上。显卡之所以特殊,是因为显卡里有除了 CPU 之外的另一个“处理器”,也就是GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器),GPU 一样可以做各种“计算”的工作。

    鼠标、键盘以及硬盘,这些都是插在主板上的。作为外部 I/O 设备,它们是通过主板上的南桥(SouthBridge)芯片组,来控制和 CPU 之间的通信的。“南桥”芯片的名字很直观,一方面,它在主板上的位置,通常在主板的“南面”。另一方面,它的作用就是作为“桥”,来连接鼠标、键盘以及硬盘这些外部设备和 CPU 之间的通信。
    有了南桥,自然对应着也有“北桥”。是的,以前的主板上通常也有“北桥”芯片,用来作为“桥”,连接 CPU 和内存、显卡之间的通信。不过,随着时间的变迁,现在的主板上的“北桥”芯片的工作,已经被移到了 CPU 的内部,所以你在主板上,已经看不到北桥芯片了。