處理器與作業系統的區別

計算機是一種能夠儲存、處理和操作資料的電子裝置。它由許多硬體和軟體元件組成。處理器和作業系統是計算機的兩個重要組成部分。處理器被認為是系統的“大腦”，而作業系統則充當“思維”。

什麼是處理器？

處理器是一個位於主機板上的小型電子電路，它負責處理和執行計算機、手機以及許多其他電子裝置中的程式和指令。處理器被稱為計算機的“大腦”。處理器通常被稱為 CPU（中央處理器），儘管它只是其中一種處理器。英特爾 4004 是首款商用微處理器。處理器的主要功能是執行程式和控制硬體。

處理器只是一塊矽片，上面蝕刻了許多電晶體。所有電晶體都透過細小的導線連線起來。處理器透過針腳連線到主機板。當電源開啟時，主機板向處理器供電。每個 CPU 都包含一根特殊的導線，該導線會定期開閉以保持所有內容同步。這根導線稱為時鐘，其速度以時鐘頻率來衡量。它表示 CPU 每秒可以執行的週期數（處理器速度），以 GHz 為單位。

為了執行給定的程式指令，CPU 會重複執行指令週期，該週期包括 4 個操作。分別是取指令、解碼、執行和儲存。

處理器的組成部分

處理器的主要組成部分包括算術邏輯單元 (ALU)、控制單元 (CU) 和儲存單元。

控制單元 (CU) − 控制單元是 CPU 的一部分，參與執行指令週期的解碼操作。它解碼指令並將它們傳送到 ALU。它還控制處理器的處理速度。它透過控制訊號控制各種硬體元件的操作。這些訊號使各種硬體裝置的工作同步。
算術邏輯單元 (ALU) − ALU 是 CPU 的一部分，執行算術和邏輯運算。它參與指令週期的執行部分。它是所有微處理器晶片的基本構建塊。然後，處理後的資料透過暫存器傳輸到主儲存器。
儲存單元 − 這是儲存資訊的部分。它被稱為主儲存器或主存。所有處理過的資料都儲存在這裡，並在需要時隨時可用。

有時，單個處理器難以在有限的時間內執行多個任務。因此，引入了多核處理器。這些核心是獨立的，並同時執行不同的任務，因此提高了整體系統效能。每個核心都有自己的快取和暫存器。

快取是處理器中用於快速訪問資料的臨時儲存器。它分為一級快取、二級快取和三級快取。快取儲存了許多重複的指令。暫存器儲存少量指令以供立即使用。

多核處理器基於多執行緒的概念執行。多執行緒允許每個核心同時執行兩組執行緒。由於多核處理器的高效能，它們被廣泛應用於計算機、智慧手機等裝置中。

以下是處理器的一些型別：

微處理器
微控制器
嵌入式處理器
數字訊號處理器

什麼是作業系統？

作業系統是一種系統軟體，充當使用者和硬體之間的中介。它管理所有硬體元件。它為使用者提供了一個與各種應用程式互動、執行程式和使用硬體元件等的介面。作業系統是計算機系統的重要組成部分。

作業系統是計算機啟動時執行的第一個程式。BIOS 在計算機啟動後開始執行作業系統。它管理其他應用程式軟體、硬體裝置、分配記憶體、儲存管理等。

作業系統的主要功能是：

它為使用者提供了一個與計算機元件互動的環境，並充當使用者和系統硬體之間的介面。
它管理所有系統資源並根據使用者的需求將它們分配給使用者。
它執行各種其他應用程式軟體。

作業系統的型別

以下是不同型別作業系統的列表：

批處理作業系統 − 允許多個使用者同時使用它。但使用者之間沒有連線。作業系統不直接與硬體互動。作業系統和硬體之間有一些操作員。
分時作業系統 − 每個任務都分配一定的時間來執行。時間完成後，控制權將轉移到下一個任務。
分散式作業系統 − 在這裡，所有計算機系統都連線到一個作業系統。每臺計算機都有自己的記憶體和 CPU，並且它們都連線到一個作業系統。連線的計算機可以訪問該網路上的各種檔案，而這些檔案實際上並不存在於它們之中。
網路作業系統 − 在這裡，計算機有自己的作業系統並連線到一個公共伺服器。
即時作業系統 − 這些作業系統旨在在給定的時間限制內執行特定任務。它們用於導彈、安全氣囊等。