一、计算机的基本硬件组成
三大件：CPU、内存和主板。
(1)CPU 中央处理器（Central Processing Unit），最重要的核心配件，计算机的所有“计算”都是由 CPU 来进行的。
(2)内存（Memory）。程序、打开的浏览器、运行的游戏，都加载到内存才能运行。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，加载越多。内存通常直接可以插在主板上:
（3）主板（Motherboard）: CPU 读取，内存里的程序和数据，计算完，把数据写回内存。CPU 不能直接插到内存上，反之亦然。
主板有着各种各样，多达数十乃至上百个插槽。CPU，内存都要插在主板上。 CPU 和内存之间如何通信的问题：
1、芯片组控制了数据传输的流转，数据从哪到哪。
2、总线则是实际数据传输的高速公路。总线速度（Bus Speed）决定了数据能传输得多快。
有了三大件，配上电源供电，计算机就可以跑起来了。缺少各类I/O 设备。输出设备：显示器；输入设备，鼠标和键盘。
硬盘：数据持久保存。网吧没有，通过局域网，读写远程网络硬盘。各类云服务器，只要让计算机能通过网络，SSH 远程登陆访问就好，没必要配显示器、鼠标、键盘。节约成本，方便维护。
显卡（Graphics Card）： 里有GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器），CPU 之外另一个“处理器”，一样可做各种“计算”的工作。使用图形界面操作系统的计算机， Windows、Mac OS 还是 Linux都是必不可少的。主板都带了内置的显卡。玩游戏，图形渲染或者跑深度学习应用，需单独显卡，插在主板上。
南桥（SouthBridge）：主板上芯片组，控制外部 I/O（鼠标、键盘以及硬盘）和 CPU 之间的通信的，在主板的“南面”。
北桥”：主板上芯片组，连接 内存、显卡和CPU 通信。已被移到 CPU 内部。
二、冯·诺依曼体系结构
手机里只有 SD 卡（Secure Digital Memory Card）类似硬盘功能的存储卡插槽，没有内存插槽、CPU 插槽这些东西。
手机尺寸的原因， CPU、内存、网络通信，摄像头芯片，都封装到一个芯片，然后再嵌入到手机主板上。这种方式叫SoC： System on a Chip（系统芯片）。
个人电脑和智能手机硬件组成方式不太一样。智能手机上App，和写个人电脑的客户端应用似乎没有什么差别，高级编程语言撰写、编译之后，一样是把代码和数据加载到内存里来执行。
冯·诺依曼体系结构（Von Neumann architecture）：“可编程”计算机，一个是“存储”计算机。
“不可编程”：计算机由各种门电路组合而成的，通过组装出固定的电路版，完成特定计算程序。需要修改功能，就要重新组装电路。硬件层面是“写死”的。计算器的本质是一个不可编程的计算机
“存储”计算机：程序存在计算机内存里，可加载不同程序来解决不同的问题。有“存储程序计算机”，自然也有不能存储程序的计算机。典型的就是早年的“Plugboard”这样的插线板式的计算机。整个计算机就是一个巨大的插线板，通过在板子上不同的插头或者接口的位置插入线路，来实现不同的功能。这样的计算机自然是“可编程”的，但是编写好的程序不能存储下来供下一次加载使用，不得不每次要用到和当前不同的“程序”的时候，重新插板子，重新“编程”。
著名的Engima Machine就用到了 Plugboard 来进行“编程”，图片来源
“不可编程”还是“不可存储”，效率都不高。对于效率的追求，就是“存储程序计算机”由来。
于是我们的冯祖师爷，基于当时在秘密开发的 EDVAC 写了一篇报告First Draft of a Report on the EDVAC，描述了他心目中的一台计算机应该长什么样。这篇报告在历史上有个很特殊的简称，叫First Draft，翻译成中文，其实就是《第一份草案》。这样，现代计算机的发展就从祖师爷写的一份草案开始了。
First Draft里说计算机组成：
运算器、控制器、存储器、IO设备
（1）算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）和处理器寄存器（Processor Register）的处理器单元（Processing Unit），完成各种算术和逻辑运算。各种数据的处理或者计算工作，也叫作数据通路（Datapath）或者运算器。
（2）包含指令寄存器（Instruction Reigster）和程序计数器（Program Counter）的控制器单元（Control Unit/CU），控制程序的流程，通常就是不同条件下的分支和跳转。在现在的计算机里，上面的算术逻辑单元和这里的控制器单元，共同组成了我们说的 CPU。
（3）存储数据（Data）和指令（Instruction）的内存。更大容量的外部存储(硬盘)。
（4）输入和输出设备，触摸屏既是输入设备，又是输出设备。跑在各种云上的服务器，通过网络来进行输入和输出。这时，网卡既是输入设备又是输出设备。
所有的计算机程序，从输入设备读取输入信息，通过运算器和控制器来执行存储在存储器里的程序，结果输出到输出设备中。代码基于这样抽象框架来运作。
总结延伸
冯·诺依曼体系结构确立硬件的基础架构。学习计算机组成原理，就是学习和拆解冯·诺依曼体系结构。
学习控制器、运算器的工作原理，CPU 是怎么工作，为何这样设计；
学习内存的工作原理，从最基本的电路，到上层抽象给到 CPU 乃至应用程序的接口是怎样的；
学习 CPU 是怎么和输入设备、输出设备打交道的。
学习组成原理，就是在理解从控制器、运算器、存储器、输入设备以及输出设备，从电路这样的硬件，到最终开放给软件的接口，是怎么运作的，为什么要设计成这样，以及在软件开发层面怎么尽可能用好它。
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读经典的论文，是从普通工程师迈向优秀工程师必经的一步。First Draft of a Report on the EDVAC。直接读取英文原文，既可搞清楚、弄明白对应的设计及其背后的思路来源，破除对于论文或者核心技术的恐惧心理。
课后思考
计算机行业的两大祖师爷之一，冯·诺依曼机之外，就是著名的图灵（Alan Mathison Turing）。现在的计算机也叫图灵机（Turing Machine）。那么图灵机和冯·诺依曼机是两种不同的计算机么？图灵机是一种什么样的计算机抽象呢？
