前言

這章我大致提一下計算機概論的重點，如有要詳細學習計算機概論請自行前往書局購買。

學習目標

了解下列硬體名詞：

• 計算用硬體： CPU、FPU、GPU

• 儲存用硬體：

  一級儲存體：暫存器、快取記憶體、主記憶體

  二級儲存體：USB外接碟、固態硬碟、硬碟、光碟、磁帶

• 連接用硬體：匯流排

程式設計師該有的「硬體知識」

• 計算用硬體

• 儲存用硬體

• 連接用硬體

計算用硬體

• 定義：負責計算的硬體元件

中央處理器(CPU)

• 用途：

  計算、判斷

  指揮全局

• 架構主要由三個部分所組成：

  數學邏輯單元（ALU）：用來負責計算與判斷的元件

  控制單元（CU）：用來指揮整部電腦系統的元件

  暫存器（Rsegisters):

  不論ALU或者是CU工作的時候需要一塊記憶體來存放指另或者是資料，而

  暫存器就是這樣一塊記憶體，不論是CU要抓指令或者是ALU要抓資料進來

  運算都會從暫存器來抓，那暫存器裡面的指令或者是資料主要就是靠聯

  外通道從主記憶體一次抓一道指令或是一筆資料進來的。

32 VS. 64位元電腦＝CPU對外寬度

多核心處理器(Multi-Cores CPU)

浮點運算器(FPU)

• 浮點數≒小數

  浮點數指的就是小數，由於電腦的記憶體有限不可能儲存類似圓周率 ?這種有無限位

  數的小數，為了做出區別這種有殘缺的小數系統我們就把它叫做浮點數。FPU主要的

  任務就是幫CPU來計算小數在硬體線路中，小數的計算要比整數的計算要複雜好幾倍要

  是CPU接下一個小數運算的任務整個指揮判斷的流程就會被攏長的小數運算所塞住，而

  沒辦法去做其他的事情。

圖形處理器(GPU)

• 早期環境：螢幕黑白 or 彩度較低

  在早期螢幕還是黑白的時候或者是彩度較低的年代不論運算判斷或者圖形繪製都是交由

  CPU來處理的，由於當年圖形繪製的工作並不繁重所以CPU一個人處理兩件事情還可以

  忙得過來，後來螢幕的彩度越來越高也出現3D繪圖的需求這個時候如果把運算判斷還有

  圖形繪製通通交由CPU去處理那工作就太繁重了系統也會出現卡頓現象，後來獨立顯卡

  的廠商就在顯卡上面加一顆GPU晶片讓CPU把圖形繪製的功能全部轉移到GPU上這麼一來

  CPU的工作就減輕不少了，整個系統也不再出現卡頓現像

• GPU內核＝上百～上千 ➜適合平行運算

  GPU跟CPU一樣有不只一個內核但跟CPU比較不一樣的地方是GPU的內核有上百到上千個，

  這是因為螢幕上的像點必須一口氣而且要同時顯示出來人類才不會覺得顯示在螢幕上的圖形

  有閃爍或難看的效果，所以GPU就配備了上百到上千個內核可以平行執行上百上千個運算這

  讓撰寫人工智慧或者是比特幣挖礦等等，需要大量平行運算的程式設計師對GPU動了歪腦筋

  他們讓GPU不務正業，不去算螢幕上的像點卻去平行計算人工智慧等等各種可能性結果以及

  評估或者用來收取幫助整個比特幣網路計算任務之後所得到的微薄酬勞，俗成挖礦。

圖片來源：https://www.newegg.com/intel-core-i7-960/p/N82E16819115224