電腦裸機是指什麼

引言：隨著資訊科技（IT）的第三次浪潮—物聯網（IoT）發展，計算機已經成為了全球高校的必修課程之一了，特別對於計算機類專業的學生而言更是其必修核心課程之一。由各個國家的高等教育映射出了計算機是我們每一個人必定了解的知識，那您所瞭解的計算機是否全面呢？

計算機有好幾種分類，比如電子計算機、光計算機、量子計算機、超導計算機和模擬計算機。而我們在日常生活中使用的、常說的、常見的計算機都是電子數字計算機。世界上第一臺電子數字計算機是1946年2月在美國賓夕法尼亞大學誕生的ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）。

我們通常以計算機採用的主要電子器件將計算機劃分為四個發展時代：第一代，1946-1958年，電子管時代，電子管計算機；第二代，1958-1964年，電晶體時代，電晶體計算機；第三代，1964-1971年，小、中規模積體電路時代，SSI\MSI計算機；第四代，1971-至今，大、超大規模積體電路時代，LSI\VLSI計算機。

現在的計算機架構幾乎都是建立在馮諾依曼提出的“儲存程式控制”的計算機結構之上，也就是我們熟知的計算機組成：1、計算機硬體由運算器、儲存器、控制器、輸入裝置和輸出裝置組成；2、計算機內部採用二進位制表示指令和資料；3、程式和資料先儲存，在啟動計算機工作。在1951年，英國劍橋大學研製的EDVAC問世，這才是基於馮諾依曼設計思想的第一臺儲存程式計算機。馮諾依曼的“儲存程式控制”概念的提出和實現，是對計算機界最大貢獻。

隨著計算機技術的高速發展，馮諾依曼架構的計算機儲存器訪問成為了瓶頸。就出現了突破這個問題的非馮諾依曼架構計算機，例如資料驅動的資料流計算機、需求驅動的歸約計算機和模式匹配驅動的智慧計算機。

馮諾依曼儲存結構也稱為普林斯頓結構，即指令和資料混合一起儲存在同一個儲存器中，共享資料匯流排，這就限制了CPU不能同時讀取運算元和指令。這在面對高速、實時處理時，就容易造成匯流排擁堵。為此，哈佛大學提出來新的儲存設計思想，將指令和資料分開儲存，這樣有2組匯流排，CPU可以同時讀取資料和指令，我們習慣稱這種設計思想為哈佛結構。

目前，許多現代微型計算機中同時採用哈佛儲存結構和普林斯頓儲存結構，即就是將快取記憶體器（Cache）採用哈佛結構，而主儲存器（也就是記憶體）採用普林斯頓結構。這樣將兩者設計思想結合，不僅提高主儲存器的利用率，而且提高了程式執行的效率，縮短指令執行的時鐘週期。

我們知道了計算機的基本組成構件，那個各個部件之間是如何進行連線和協同工作呢？這就是匯流排（Bus）結構的作用。匯流排（Bus）就是一組能為多個部件服務的公共資訊傳送線路。其最大的特點就是共享和分時。匯流排經典結構是單匯流排，所謂單匯流排並不是一根訊號線。單匯流排分為地址匯流排（Address Bus）、資料匯流排（Data Bus）和控制匯流排（Control Bus），其中地址匯流排是單向的對根訊號線，資料匯流排是雙方向的多跟訊號線，而控制匯流排也是雙方向的，用於傳輸控制資訊的類似資源排程的作用。

一個完整的計算機系統包括著硬體和軟體，所謂硬體就是看得見的實體裝置，而軟體通常指各種程式和檔案，當然作業系統也是軟體範疇。我們將沒有軟體系統的計算機稱之為“裸機”，沒有任何作用的計算機。硬體和軟體是相輔相成的、不可分割的一個整體。這樣我們在認識計算機，也可以將計算機的硬體和軟體系統當成一個系統進行分析瞭解。隨著計算機技術的發展，除了硬體和軟體，近年來出現了“韌體”概念，特別在嵌入式領域。所謂韌體（Firmware）是指儲存在能永久儲存資訊的器件中的程式，是具有軟體功能的硬體。

韌體的出現意味著計算機硬體和軟體的邊界在淡化，兩者在不斷的融合，相互滲透。計算機的世界裡著許許多多有趣的設計思想，你瞭解多少？對於計算機的工作過程你又瞭解多少？對於評價一臺計算機的效能指標你知道嘛？歡迎在下方留下您的想法與答案！