主機板與CPU和電腦週邊設備

主機板
實際上主機板就只是一快電路板，英文名字叫做Mainboard,也有人稱之為Mother board，簡稱Ｍ／Ｂ。它的長相其實也很簡單，上面有許多的線路並且焊滿了各式各樣的電子零件，這些經過設計與安排的電子零件及線路，各司其職的分別完成它們的使命，讓我們得到我們期待的結果。
不同類形的ＣＰＵ會搭配不同的主機板，在過去的８０８６、８０２８６、８０３８６以及早期的８０４８６　ＣＰＵ時代，ＣＰＵ是直接焊在主機板上的。後來為了讓使用者能降低成本及便於昇級，主機板上只留下ＣＰＵ的插座，不再將ＣＰＵ焊接在上面。
　
主機板工作原理
　　主機板的工作就是如何協調中央處理單元、輸出入單元、儲存單元能夠一起完成工作。

匯流排
所謂的「匯流排」就像是一條高速公路，而實際上，「匯流排」
是電腦板內的多層線路，它連接的不是單一的設備，而是來自電
腦內外各處的周邊。
　
快取記憶體
　　一般的主記憶體的讀取速度與ＣＰＵ運算速度相比還是太慢，透過匯
流排給ＣＰＵ運算的資料來不及讓ＣＰＵ運算時，ＣＰＵ空在那裡就浪費
時間，所以就有所謂的「快取記憶體」(L2 Cache)的出現，它的存取速度
比一般的主記憶體快了許多，我們就可以先把ＣＰＵ所需要運算的資料送
至快取記憶體儲存，減少ＣＰＵ等待的可能。

　 ＩＳＡ介面插槽
　　這是一種古老的匯流排插槽，每秒最高傳輸速率才５ＭＢ，除了一些
舊式的介面卡和音效卡會使用外，大概很少廠商要再設計這種介面的卡了
。
ＰＣＩ介面插槽
　　目前的主機板及介面卡以ＰＣＩ介面為主，最高傳輸速率是每秒１３
３ＭＢ，所以顯示卡、影像補捉卡等等需要大量資料傳遞的周邊，都採用
ＰＣＩ介面。最近新一代的音效卡也有採用ＰＣＩ介面，是為了３Ｄ音效
大量資料而鋪路。
　
ＡＧＰ介面插槽
　　ＡＧＰ繪圖加速埠的產生，乃因使用者對於電腦繪圖品質的要求不斷
提高。目前一般非ＡＧＰ顯示卡的電腦，對於３Ｄ顯示的功能仍然有極限
，當要求３Ｄ的模型更平滑的顯示時，需要相當大量的貼圖圖形資料及高
速的運算。所以目前市面上昂貴３Ｄ顯示卡提供的就是額外的運算晶片與
儲存空間。
　　ＡＧＰ繪圖加速卡透過ＡＧＰ加速埠可以直接使用系統記憶體存放繪
圖資料，可以省去加裝３Ｄ加速卡的成本。不過使用ＡＧＰ未必會比３Ｄ
加速卡快，因為３Ｄ加速卡上大多使用ＳＧＲＡＭ或ＲＤＲＡＭ，資料存
取速度比一般系統記憶體快上許多，只要加大卡上的記憶體，得到的結果
未必輸給ＡＧＰ繪圖卡。
　
ＢＩＯＳ(Basic Input Output System)
這裡存放著電腦開機時執行的程式，偵測並告知電腦系統所擁有的設
備並載入作業系統。使用快閃記憶體儲存的ＢＩＯＳ，可以透過程式更換
新版的ＢＩＯＳ，而不必將整顆ＢＩＯＳ　ＲＯＭ拔起來更換。

(以上資料來自於http://www.khjh.kh.edu.tw/1223/a2.htm)

CPU

CPU是Central Processing Unit 「中央處理器」之簡稱，它是使整部電腦能夠運作的最核心、最重要的元件。 其作用就是當電腦系統開始運作時，CPU從記憶體內，讀取操作它的軟體的指令與資料，透過ALU運算出結果後存回記憶體，同時由主機板，與外界的I/O週邊溝通，達到資料處理的目的。
CPU為控制整部電腦運作的中心樞紐，其內部包括控制單元、算術及邏輯單元、暫存器或記憶單元。
算術及邏輯運算單元(ALU)：加、減、乘、除及比較、選擇、判斷等運算。

控制單元(CU)：翻譯程式中的指令的解碼功能及協調控制各部門依指令執行使電腦自動化處理資料。

記憶單元：儲存目前正要被處理運算的程式或資料，容量以KB為單位。

輸入單元(Input,I/P)：接受輸入的資料或程式，以供進一步處理。如：鍵盤、滑鼠等。

輸出單元(Output,O/P)：負責將CPU處理結果輸出，輸出於各種輸出設備上，如：印表機、磁 碟機等。

暫存器(Register)：暫時儲存資料，如用來儲存運算的累積器。其功能與記憶體相似 。

CPU內部較重要的暫存器：

1.程式計數器PC (Program Counter)：負責儲存CPU下一次所要執行的記憶體位址。

2.指令暫存器IR (Instruction Register)：負責儲存CPU所要執行的指令。

3.堆疊指標器SP (Stack Pointer)：負責儲存CPU目前使用的堆疊位址。

4.位址暫存器MAR：負責儲存CPU所要存取記憶體資料的位址。
　
微電腦的基本結構

1.位址匯流排Address Bus：負責傳送CPU所要存取資料的位址，它可以決定CPU所能處理的記憶體容量，Ｎ條位址線可以擁有2的N次方的記憶空間，而其位址為0至2的N次方來減1。

2.資料匯流排Data Bus：負責傳送CPU所要存取的資料，其線數的多少代表CPU的字組Word，亦即CPU一次所能存取資料的基本單位，常稱N位元CPU亦就是此CPU有N條資料線。

3.控制匯流排Control Bus：負責傳送CPU所發出的控制訊號。
　
衡量CPU的性能有下列幾項

1.內部運算架構(Architexture)例如說這顆CPU的內部設計，是scalar，還是超純量(superscalar)的設計；有無內建快取記憶體，指令、資料與記憶體的讀寫設計等，都會影響整個CPU的運作效能。

2.位元處理能力例如8位元、16位元的CPU。通常這跟CPU內部暫存器、資料匯流排或指令寬度有關。就Intel的定義，8086/286的通用暫存器(General Purpose Registers)GPR是16位元，所以它們算是16位元的CPU；386/486以至於Pentium、Pentium Pro，也是32位元的CPU，因為CPU核心的GPR只有32位元。

3.記憶體容量我們說這顆CPU的記憶體控制範圍有多少MB，像386/486等32位元的CPU，其最大記憶體容量有2的32次方等於4096MB=4GB。

4.工作時脈(clock)每個CPU工作時脈越高，執行指令的單位時間(cycle)越小，速度就越快。例如說Intel 486DX-33，是以33MHz(=33,000,000Hz/每秒鐘)為工作時脈，它其與同類型的486DX-25(24MHZ工作時脈)相比較，前者速度就比後者快上約33%。

5.IC製程目前有BiCMOS與CMOS兩類。一般是以若依線路精密度來分，是以微米(micron,=10的負6次方M, 也就是百萬分之一公尺)。目前的CPU製程，已經進化到0.25um，將來還會拓展到0.18um。

(以上資料來自於http://hk.geocities.com/stgss3b10/wtcpuis.htm)

常見的電腦週邊設備
　電腦輸入設備
　　所謂的輸入設備就是讓我們將資料輸入電腦的裝置，像鍵盤、滑鼠、掃描機、數位相機、麥克風.......等。
電腦輸出設備
　　所謂的輸出設備就是可以將電腦處理結果顯示出來的一些裝置。 常看到的輸出裝置有，螢幕、印表機、喇叭.......等。
電腦儲存裝置
　　電腦除了能夠做輸入、處理、輸出之外，還要能夠將資料儲存起來，那就是需要儲存裝置來幫助我們儲存資料，那有那些週邊設備是用來儲存的呢？包括軟式磁碟機，硬式磁碟機，記憶體.......等。

(以上資料來源於http://content.edu.tw/senior/computer/ks_ks/comsense/hardwave30.htm)