電腦硬體

一部完整的電腦，除了硬體系統之外，尚須軟體系統的支援，否則空有硬體，亦無法發揮機器的功能。所謂硬體，指的是構成計算機實體的有形備或裝置。例如：磁碟機是屬於計算機系統的硬體部份。所謂軟體，指的是用來指揮、命令電腦執行各種工作的程式。將軟體程式利用硬體電路方式儲存於ROM、PROM或EPROM中，此種微程式規劃(Micro-programming) 技術，我們稱之為韌體，是介於軟體與硬體間的產物。

計算機是由下列五個基本單元所構成。

(一)輸入單元(Input unit :I/P)

輸入單元，即輸入設備，負責從外部接受資料或程式以供電腦做處理。例如：鍵盤、滑鼠、光筆、磁碟機、條碼閱讀機、光碟機、讀卡機、數位板、磁性墨水字元辨識機(MICR)仍是銀行支票上的金額係使用特殊墨水，唯有用此才能閱讀此金額的輸入裝置等皆是。

(二)控制單元(Control unit :CU)

控制單元專門負責整部電腦系統的指揮與控制，也就是負責指揮、協調、監督電腦各部門之間的運作及接受命令和負責從主記憶體讀取並解釋命令。包括負責監督執行主記憶體與ALU之間的資料傳輸。

(三)算術與邏輯運算單元(Arithmetic logic unit :ALU)

負責執行加、減、乘、除等算術運算及比對和邏輯判斷等功能，將運算之結果，可直接送至Register(暫存器)。 一般而言，在電腦內部儲存整數均採用固定點表示法；儲存實數則採用浮點表示法。

(四)記憶單元(Memory unit :MU)

記憶單元是用來存放程式或資料的地方，因此，電腦要執行任何軟體會將該軟體載入系統之記憶中。

電腦的記憶設備可分為主記憶及輔助記憶體二種。

1.主記憶體：可讀／寫的RAM (Random Access Memory ，隨機存取記憶體)、可讀不可寫的ROM (Read Only Memory)，在電腦系統中，儲存程式及資料主要單元主記憶體。

2.輔助記憶體如磁帶機、磁碟機、光碟機等。輔助記憶體的容量較主記憶體大，但存取速度較慢。

(五)輸出單元(Output unit :O/P)

負責將CPU(中央處理單元)所處理之後產生的結果，經由輸出媒體或輸出設備顯示出來。例如：繪圖機(plotter)、印表機(PRINTER)、螢光幕、磁碟機(軟硬碟兼具輸入和輸出的功能)、光碟機、磁帶機等。

以上是構成計算機組織的基本五大單元。其中控制單元及算術與邏輯運算單元合稱為中央處理單元(Central Process Unit)簡稱CPU，它不屬於週邊設備(Peripheral Devices)。它的功用是由主記憶體中抓取(fetch)程式指令並加以解碼(decoding)、執行，它是整個電腦的心臟。而CPU上加裝風扇，主要的目的是用來散熱。

早期的電腦其CPU與數學協同處理器(Coprocessor)是分開的，例如：80386的CPU會搭配80387的數學協同處理器。而協同處理器(Coprocessor)的功能是用來分擔部份CPU的浮點計算工作，以提高系統的速度。一般由CPU到主記憶體或磁碟、磁鼓等I/O設備，完成一筆資料讀或寫所需的時間，稱為存取時間(Access Time)。在磁碟系統中，為了存取資料而移動存取機構(Access mechanism)所需的移動的時間，稱之為存取動作時間(access motion time)。而磁碟機讀寫頭移到正確磁軌所花的時間稱為：找尋時間(Seek Time) 。

而CPU的速度愈快，則電腦執行數值運算的速度也就愈快，CPU的執行速度單位為MHz。

MIPS為CPU每秒可執行多少百萬個指令，是CPU之處理速度單位。

而計算機內部執行一條指令的時間稱為執行週期(Execution Cycle)。

處理機與週邊裝置間之訊息溝通並不通過浮點運算處理器(Floating Point Coprocessor)。

所謂程式計數器(Program Counter)的作用是存放下一個要被執行的指令位址。

計算機匯流排(Bus)

在硬體各單元間是靠匯排做溝通，匯流即一排細的排線所組成的，其是主機與週邊設備溝通時不可或缺之管道。

電腦的匯流排包含地址匯流排(Address Bus)、記憶匯流排(Memory Bus)及控制匯流排(Control Bus)。

(一)資料匯流排

即用來傳送資料的路徑，由於來往於 CPU、RAM、ROM 與 I/O port之間，所以為雙向流通。一般所謂的64位元個人電腦指的是，電腦的資料匯流排寬度為64位元。

(二)位址匯流排

即用來傳送記憶體位址的路徑，CPU必先將要存取的位址存入位址匯流排，才能到主記憶體中存取資料，由於位址信號是僅由CPU發出，故為單向流通。

而電腦的位址匯流排是決定該電腦可定址的空間大小。例如微處理器80586具64位元的資料匯流排及32位元的位址匯流排，其可定址的最大線性記憶體空間為2的32次方，等於4GB 。

而有一CPU共有20條位址線， 則其可定址出之實體記憶空間為2的20次方，等1M。

假設某一記憶體具有24條位址線，則此記憶體共有2的24次方，等於16MB位址空間。

(三)控制匯流排

即用來傳送控制信號的路徑。如CPU之讀、寫、中斷及重置等信號及由控制匯流排來傳送，由於信號僅由CPU發出，故也單向流通。