IT自救術－電腦「組成元件」的介紹

上期介紹了電腦的「種類」（桌上型電腦、筆記型電腦……），這期則針對電腦的「組成元件」做個簡介。

「零組件」和「周邊」的定義
一般而言，電腦是由「零組件」組成，並連接各式各樣的「周邊設備」而成。什麼是零組件，什麼是周邊？

以一臺桌上型電腦而言，一般的定義是，機殼裡面的裝置就稱為「零組件（component）」；機殼外面的裝置則稱為「周邊（peripheral）」。如果你到購物網站買電腦裝置，他們也會用類似的分類原則去分類網頁上陳列的商品。

機殼裡面的零組件，通常包含了「處理器」、「主機板」、「記憶體模組」、「顯示卡」、「硬碟機」、「燒錄器」和「電源供應器」這幾個重要的元件。至於一臺電腦的必要周邊，則通常包含了「顯示器」、「鍵盤」和「滑鼠」。

至於周邊產品，除了常見的、絕對必備的顯示器、鍵盤、滑鼠之外，一般人還可以購買印表機、多功能事務機、揚聲器等各種裝備，擴充電腦的能力。

零組件的介紹
剛才提到，零組件通常包含了「處理器」、「主機板」、「記憶體模組」、「顯示卡」、「硬碟機」、「燒錄器」和「電源供應器」（其實「機殼」本身也算是個零組件）這麼多的元件，請問，為何需要這麼多元件才能組成一臺電腦啊？

一切都是成本和技術的問題。

比方說，如果，外星人從半人馬星雲來到地球，傳授給地球人某種先進的技術，讓剛才所講的一切零件（我就不重複是哪些零件了）可以融合成一體，「一顆晶片就是一臺電腦」，請問電腦製造商還堅持一定要用這麼多零件來組成一臺電腦嗎？

我可以告訴各位，不會的。目前一臺電腦還需要這麼多零件才能組成，唯一的問題只有成本和技術上的必要。只要新技術能把更多元件融合成一個，相信我，會有那麼一天的，只是不是現在。

舉個例子，以前主機板上是沒有融合「網路卡」和「音效卡」這兩個元件的，所以如果你要自己組裝電腦，還是得買這兩樣東西。但是，現在這兩樣零組件（通常是介面卡）則融合到主機板裡頭了，除非你有特殊的需求，否則不會額外再買網路卡或是音效卡。

再舉個例子，很久很久以前，大型電腦的「處理器」和「記憶體」這兩樣元件是整合在一起的，被稱為「CPU」。後來，因為製造上的成本、技術等考量，所以專司計算的「處理器（processor）」是被單獨設計、製造、銷售的產品，而專司程式儲存的「記憶體（memory）」也被單獨設計、製造並銷售。以後會不會有一天兩者被合一了？說不定會吧！只是我想這一天的來臨應該還早哩！

磨坊和穀倉
在介紹所有的零組件之前，請各位讀者（初學者）要謹記，「磨坊和穀倉」的概念。

所謂的電腦，只是處理（運算）資料的機器，資料就像是「穀物」，而電腦就像是「磨坊和穀倉」，只是把穀物不斷的從穀倉送到磨坊處理。當然，電腦的科技要比穀倉和磨坊高多了，但基本的概念是這麼單純，沒錯。

所以，電腦科學的研究範疇，大致不脫「如何有效率的處理資料」這件事情。

所以，這麼多的零組件（真的不用再覆述了吧！）的存在，有的是扮演「磨坊」的角色，有的是扮演「穀倉」的角色。如果沒把這概念牢記，就會落得「記住了一堆元件，但不知道這元件所扮演的角色」的下場。

所以，請參考「電腦零組件架構圖（以Intel G35晶片組為例）」，以了解底下各種零組件的說明。

零組件的說明
主機板（和晶片組）
這張「電腦零組件架構圖（以Intel G35晶片組為例）」，各位可以把它視為是一張「虛擬的主機板」。主機板是電腦的「基礎底層」元件，所有的其他元件和主機板連結，共同組成一臺電腦。

圖中有兩顆很大的晶片，在上面那顆（編號為G35 GMCH的那顆）通常稱為「北橋晶片」，因為它在架構圖的北方（一般的地圖，上方通常是北方）；下面那顆（編號為ICH8的那顆）通常稱為「南橋」晶片（原因不用我再講了吧？）。

一般而言，北橋晶片和南橋晶片共稱為「核心晶片組」，英文稱為「core logic chipset」。因為它重要性很高，一般口語中稱「晶片組」的就是指主機板上這核心晶片組了。由核心晶片組接出去各種插槽、插座，可以安裝各種其他元件。

北橋晶片通常負責連接高速的三個零組件：處理器、記憶體和顯示卡。有的北橋晶片甚至融合了顯示卡的功能。南橋晶片通常連接較為低速（相對低速，相對剛才那些高速裝置而言是低速）的裝置，像是網路功能、硬碟機、光碟機或是其他周邊裝置。

晶片組的角色，像是人體的中樞神經，我一般稱之為「I/O處理器（Input/Output Processor）」，各位可以將晶片組視為是「資料處理路徑（datapath）」。由於主機板是整個電腦的底層，因此這東西要是出問題，常常會讓整臺電腦的毛病難以解決。

值得注意的是，有的晶片組沒有北橋和南橋之分，因為融合成一顆晶片了；有的晶片組部份北橋的功能，整合到處理器裡面了（像是AMD處理器產品）。此外，這裡只是以G35晶片組做一個範例，晶片組的種類、型號很多，功能各有不同，有興趣的讀者還請自行多研究。

處理器
「處理器」一般稱為「processor」，資料流啊流流到此處，讓處理器好好的給它「處理處理」、「運算運算」。資料流得太慢不行，處理器會沒東西可以處理；處理器的處理速度太慢也不行，這樣會讓你的電腦慢如龜。所以，總之，它的處理速度要越快越好。

在設計上，處理器（透過北橋晶片）存取記憶體中的資料，運算後將運算結果又寫回記憶體，或是將結果顯示在螢幕上。所以你可以把處理器想像成人體的大腦。不過，大腦比處理器要複雜太多了。各位可以把處理器看成是「磨坊」，只是它處理的不是穀物而是大量的資料。

記憶體
處理器的速度極快，但一次能處理的資料十分有限。所以，處理器的運算行為其實是以「極高速」、但「極少量」的方式進行著運算工作。而記憶體，就負責儲存大量的資料，不斷把資料「餵給（feed）」處理器做運算工作，你可以把記憶體當作「穀物送到磨坊處理前的暫存空間」。

記憶體的容量通常會影響電腦的整體效能。如果記憶體的容量較大，就可以一次載入更多的程式碼，以更好的效能把資料「餵」給處理器。此外，記憶體本身的速度也會影響電腦的效能，因此晶片組會不斷的更新設計，並搭配更新式（通常也是更高速）的記憶體，以提升電腦的整體效能。

顯示卡
電腦是給人處理資料用的，所以得顯示出運算結果的畫面才行，因此一定要能連接顯示器，這就要靠「顯示卡」了。顯示卡通常是一張介面卡，上面有高速的「顯示處理器（GPU，Graphics Process Unit）」，透過（連接到北橋晶片的）插槽和處理器連結。

有的北橋晶片整合了效能有限的顯示能力，讓主機板買回去就內建顯示器接頭，這樣可以讓整臺電腦更便宜（因為你不用另外購買顯示卡，而夠快的顯示卡通常很昂貴）。不過，一分錢一分貨，這類的「整合型主機板」內建的顯示能力通常無法進行複雜的遊戲。反過來說，這類主機板也還是可以另購強大的顯示卡來插——等你覺得需要的時候再買即可。

硬碟機
硬式磁碟機（Hard Disk Drive）簡稱「硬碟機」或「硬碟」，透過南橋晶片的Serial ATA埠連接到主機板上，提供最大量的資料儲存能力。一般稱硬碟為「非揮發性（Non-Volatile）」儲存媒體，因為電腦的電源關閉了，硬碟上的資料還是存在。至於前述的「記憶體」則稱為「揮發性」儲存媒體，因為記憶體只是「餵給處理器」的資料暫存空間，電源一關，記憶體的資料就沒了。

不過，關於硬碟也有些額外的事情要記得。

首先，因為硬碟是低成本的大容量儲存媒體，因此上面儲存了大量的資料，而資料的價值有時比電腦還高，因此可別以為它不重要——它可能才是你電腦上最重要的裝置。

而關於效能，硬碟雖然是比較慢的裝置，但正因為它慢，所以才要特別注意它的效能，因為「慢的東西才會造成瓶頸」，所以「好的南橋晶片」和「高速硬碟」有時才是電腦效能的關鍵哩！

硬碟不耐摔，不耐熱，而且不能在「運作中」的情況下做「大幅度振動」。可別以為它外殼硬就以為它強悍，它的設計其實相當脆弱。

是的，你可以把硬碟視為是「磨坊」，它很稱職的擔任著大量的資料儲存工作。

光碟機
以前的電腦大多只配置一臺「唯讀光碟機」（CD-ROM或是DVD-ROM），但近來幾乎所有的電腦都配有所謂的「DVD燒錄器」，可以燒錄各式各樣的光碟片。這裝置的功能很單純，就是讀取碟片上的資料，或是儲存資料到碟片上。不過，燒錄器的功能雖然單純，但操作卻極端複雜，主要是因為相關的工業標準極端紊亂。也許，我們會有機會（日後）講講這東西的操作方法。

本期結語：請把架構圖記牢
各位讀者可能並非電腦科學的研習者，但既然有興趣研究電腦的一切細節，我建議各位，把這張架構圖盡可能的熟記。因為，電腦雖說是個黑盒子，但盒子裡面的各項元件架構不弄清楚，出了問題要從哪裡下手？是很難釐清的。