計算機的基本組成

#靈感# 記錄下基礎知識,此處專指計算機硬件方面,捎帶記下芯片知識。

綜述:

計算機硬件的基本組成包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分。其中,集成在一起的運算器和控制器稱為 CPU(處理器)。
運算器(Arithmetic and Logic Unit, ALU)是對數據進行加工處理的部件,它既能完成算術運算又能完成邏輯運算,所以稱為算術邏輯單元。
控制器的主要功能是從主存中取出指令并進行分析,以控制計算機的各個部件有條不紊地完成指令的功能。
存儲器主要由稱為內存和外存的存儲部件組成,為了提高整個系統的運行速度,計算機中往往還要設置寄存器、高速緩存等存儲器。
輸入/輸出設備是計算機系統與外界交換信息的裝置,一般通過總線和接口將主機與I/O設備有機地組合在一起。

CPU

CPU 是計算機工作的核心部件,用于控制并協調各個部件,其基本功能如下所述。
(1) 指令控制。CPU 通過執行指令來控制程序的執行順序,這是CPU 的重要職能。
(2) 操作控制。一條指令功能的實現需要若干操作信號來完成,CPU產生每條指令的操作信號并將操作信號送往不同的部件,控制相應的部件按指令的功能要求進行操作。

(3)時序控制。CPU通過時序電路產生的時鐘信號進行定時,以控制各種操作按照指定的時序進行。
(4)數據處理。在 CPU 的控制下完成對數據的加工處理是其最根本的任務。
另外,CPU 還需要對內部或外部的中斷(異常)以及DMA 請求做出響應,進行相應的處理。

CPU 和芯片的關系

CPU實際上也是一種芯片,但它是專門設計用于處理復雜計算任務的一種。

芯片(集成電路)是一種包含電子電路的半導體器件,可以執行各種功能。

功能定位:

  • CPU被設計為通用處理器,能夠運行操作系統和多種應用程序,具有高度靈活性。
  • 其他類型的芯片可能專注于某些特定領域,例如GPU擅長于并行計算和圖像渲染;TPU則針對深度學習模型的訓練和推理進行了優化。

架構設計:

  • CPU通常具備較少的核心數量但每個核心性能強大,適合串行計算任務。
  • 像GPU這樣的芯片則包含成千上萬個更小、更簡單的內核,適用于大規模并行處理任務。

集成電路(芯片)的一些知識:

?SoC:片上系統(SoC, System on Chip),表示一塊芯片中包含了具備不同功能的集成電路模塊,它們構成了一個完整的系統,使得芯片的功能大大增強。

集成:利用微電子技術將大量電路元器件連接在一起構成具有特定功能電路的過程。一塊芯片中可能包含幾類不同功能的集成電路。

封裝:芯片制造的最后階段,利用塑料、樹脂、陶瓷或合金等材料將芯片的核心晶圓電路部分保護起來,防止晶圓受到物理損壞或化學腐蝕,同時在包裝上提供與晶圓電路相連的引腳,用于連接外部電路。封裝完成之后就可以通過引腳對芯片的各項性能參數進行測試。

芯片設計流程:

(先放著,后續續寫)


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