計算機系統架構

計算機系統本質上是一臺簡化複雜任務的機器。它應該最大限度地提高效能，並降低成本和功耗。計算機系統架構中的不同元件包括輸入單元、輸出單元、儲存單元、算術邏輯單元 (ALU)、控制單元等。

下圖顯示了這些單元之間的資料流：

輸入資料從輸入單元傳輸到ALU。同樣，計算後的資料從ALU傳輸到輸出單元。資料不斷地在儲存單元和ALU之間移動。這是因為儲存的資料在再次儲存之前需要進行計算。控制單元控制所有其他單元及其資料。

所有計算機單元的詳細資訊如下：

• 輸入單元

  輸入單元為計算機系統提供外部資料。因此，它基本上連線了外部環境和計算機。它從輸入裝置獲取資料，將其轉換為機器語言，然後將其載入到計算機系統中。鍵盤、滑鼠等是最常用的輸入裝置。

• 輸出單元

  輸出單元將計算機處理的結果提供給使用者，即它連線了計算機和外部環境。大部分輸出資料都是音訊或影片形式。不同的輸出裝置包括顯示器、印表機、揚聲器、耳機等。

• 儲存單元

  儲存單元包含許多用於儲存資料的計算機元件。它傳統上分為主儲存器和輔助儲存器。主儲存器也稱為主記憶體，是CPU可以直接訪問的記憶體。輔助儲存器或外部儲存器不能被CPU直接訪問。輔助儲存器中的資料需要先載入到主儲存器中，然後CPU才能使用它。輔助儲存器永久儲存大量資料。

• 算術邏輯單元

  所有與計算機系統相關的計算都是由算術邏輯單元執行的。它可以執行加、減、乘、除等運算。當需要執行計算時，控制單元將資料從儲存單元傳輸到算術邏輯單元。算術邏輯單元和控制單元一起構成中央處理器。

• 控制單元

  這個單元控制計算機系統的其他所有單元，因此被稱為其中央神經系統。它根據需要在整個計算機中傳輸資料，包括從儲存單元到中央處理器，反之亦然。控制單元還決定記憶體、輸入輸出裝置、算術邏輯單元等的執行方式。

David Meador

更新於：2023年9月2日

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