在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。从日常办公到科学计算，从畅玩游戏到无人驾驶，计算机简直无所不能。而这一切的背后，离不开其精密而复杂的硬件组成。今天，我们将一起探索计算机的硬件组成。

1 装机三大件

假如你是自己组装过电脑的朋友，应该会对这个比较熟悉了。早年，要自己组装一台计算机，要先有三大件：CPU、内存和主板。

在这三大件中，首先要说的是 CPU（Central Processing Unit），中文名是中央处理器，它是计算机最重要的核心配件。为什么说“最重要”的呢？因为计算机的所有“计算”都是由 CPU 来进行的。CPU 也是整台计算机中造价最昂贵的部分之一。

第二个重要的配件，就是内存（Memory）。撰写的程序、打开的浏览器、运行的游戏，都要加载到内存里才能运行。程序读取的数据、计算得到的结果，也都要放在内存里。内存越大，能加载的东西自然也就越多，运行大型软件也越流畅。

最后一个大件是主板（Motherboard）。主板是一个有着各种各样，有时候多达数十乃至上百个插槽的配件。我们的 CPU 要插在主板上，内存也要插在主板上。

2 其他部件

有了三大件，只要配上电源供电，计算机差不多就可以跑起来了。注意，只是电脑跑起来了。

当然要和计算机进行交互，那么就需要输入设备和输出设备。

最后，还要配上一个硬盘。这样各种数据才能持久地保存下来。

绝大部分人都会给自己的机器装上一个机箱，配上风扇，解决灰尘和散热的问题。

还有一个很特殊的设备，就是显卡（Graphics Card）。现在，使用图形界面操作系统的计算机，无论是 Windows、Mac OS 还是 Linux，显卡都是必不可少的。有人可能要说了，我装机的时候没有买显卡，计算机一样可以正常跑起来啊！那是因为，现在的主板都带了内置的显卡。如果你用计算机玩游戏，做图形渲染或者跑深度学习应用，你多半就需要买一张单独的显卡，插在主板上。显卡之所以特殊，是因为显卡里有除了 CPU 之外的另一个“处理器”，也就是 GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器），GPU 一样可以做各种“计算”的工作。

3 冯·诺依曼架构

刚才，我们站在装机的角度看了计算机的组成；下面站在更加专业的角度，来审视一下计算机的组成。

什么是更加专业的角度？那必须得来听一听计算机祖师爷冯·诺依曼是怎么说的。他在《First Draft》中描述了他心目中的计算机是长什么样子的，也就是大名鼎鼎的“冯·诺依曼架构”，也称为普林斯顿架构，主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。这五个部分协同工作，使得计算机能够执行各种复杂的任务。

其中，运算器和控制器是冯·诺依曼架构的核心。运算器负责进行数学运算，如加法、减法、乘法和除法等。而控制器则是计算机的指挥中心，它负责协调各个部分的工作流程。存储器则用于存储数据和程序。输入设备和输出设备则使计算机能够与外部环境进行交互。

那么，冯·诺依曼架构是如何工作的呢？

简单来说，计算机在执行程序时，首先将程序和数据存储在存储器中。然后，控制器会按照程序中的指令逐条执行，每条指令都会引发一系列的电信号，这些电信号会控制运算器、存储器和输入/输出设备的工作。

为什么冯·诺依曼架构如此重要呢？

因为它解决了如何有效组织和执行计算任务的问题。任何一台计算机的任何一个部件都可以归到运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备中，而所有的现代计算机也都是基于这个基础架构来设计开发的。

4 总结

我们从一个普通人装机的视角看到了计算机的硬件组成，总结一下如下图：

从更专业的角度来看，冯·诺依曼架构认为计算机主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。

冯·诺依曼架构是计算机科学的基石。它不仅奠定了现代计算机科学的基础，而且影响了许多其他领域的发展。如今，无论是在科学研究、商业应用还是日常生活中，我们都能看到冯·诺依曼架构的影子。