作者 徐千祐 2002.08.18

電腦的基本架構

我們平日所使用的個人電腦（IBM架構的PC，不同於Mac蘋果電腦），經過多 年發展，中央處理器從8088、486發展到今天以0.13微米製程的Pentium(R) 4， 甚至明年即將推出、下一代0.09微米製程的CPU，電腦的基本架構卻沒有多少 改變。

PC的基本架構，粗分為中央處理器（CPU）、晶片組與周邊設備三個部分。中央 處理器就是許多人所熟悉的486、Pentium(R)等由Intel(R)公司設計製造的CPU， 除了Intel(R)外，還有美國的AMD與台灣的威盛電子（VIA）也提供不同的CPU 產品。

晶片組則分為北橋、南橋（North Bridge and South Bridge），北橋專司中央處理器、 顯示功能與記憶體（RAM）的之間的溝通與管理；南橋則負責周邊設備的連結， 例如儲存設備（軟硬碟、CD-ROM與燒錄器等）、網路功能，並提供PCI介面以 擴充連結更多周邊設備，南橋也提供USB連接埠，USB可連接數位相機，將影 像快速上載到電腦的儲存設備中。

周邊設備部分，除了連接螢幕的訊號是由北橋負責外，舉凡印表機、上網設備、 喇叭與多媒體音效等，所有周邊的輸出入裝置，幾乎都是由南橋負責。至於南橋 要與中央處理器之間溝通，則必須透過北橋再連接到中央處理器。


CPU的發展

中央處理器的速度，從486時代的33MHz、66MHz，到最近Intel(R)發表最新的 3GHz Pentium(R) 4 中央處理器，速度的不斷提升是PC產業過去幾年不斷發展 擴充的大方向。中央處理器的製程，也從0.25微米、0.18微米進步到今天的0.13 微米，與明年即將看到的0.09微米製程CPU，而晶圓製造的技術，也從八吋提 升到十二吋。

所謂多少微米，是指IC內電路與電路之間的距離，新的趨勢是朝向愈密集、密 度愈高的IC電路設計，意即在同樣大小面積的IC中，可以擁有密度更高、功能 更複雜的電路設計；晶圓製造技術則從八吋晶圓進步到十二吋晶圓，意即當切割 成同樣大小的晶片時，製程時間增加不多，但晶圓面積卻可從八吋變大為十二 吋，可切割的面積與晶片數就增加了。晶圓技術的提升，可降低IC設計公司的 成本與縮短新產品的供貨時間，加速社會資訊化的腳步。


晶片組與周邊設備的發展

晶片組必須隨著中央處理器的速度逐漸提升，而不斷擴充更多規格與應用。晶片 組的發展，同時與軟體發展應用有著密不可分的關係，例如Microsoft(R)（微軟） 公司的軟體（尤其是Windows(R)）的發展，以及近年來逐漸受到重視的Linux， 這些軟體的不斷進步，幫助使用者可以有效利用電腦進行不同的應用。486時代 的晶片組，配搭軟體是DOS與早期的Windows(R) 3.1，周邊設備大多昂貴、處 理速度慢，螢幕色彩只要夠用、顯示夠快就可以了。

最近幾年電腦可連接的周邊設備愈來愈多樣化，晶片組所提供的擴充能力愈來愈 吃重。現在的電腦，不僅可以符合辦公室工作需要，還可連接寬頻網路、提供連 線對戰遊戲所需的高速網路傳輸與高畫質顯示，可以看DVD、VCD，可以從USB 埠連接數位相機，如果是桌上型電腦，還可擴充具IEEE介面的影像處理卡，將 數位攝影機（DV）的畫面，例如結婚典禮、小孩的成長等，利用電腦製作成MPEG 格式的VCD，然後燒錄成光碟，留作紀念或送給親友。

晶片組發展不只如此，過去要不斷擴充的設備，例如顯示卡、網路卡、音效卡， 連結儲存設備的軟硬碟存取卡、CD ROM子卡，現在幾乎通通都內建在晶片組 或主機板上。以Intel(R)公司最新的845G晶片組為例，VGA顯示功能整合在北 橋內，音效功能內建在南橋內，使用者買電腦時可以不像過去那樣，還要買一堆 外接卡，如果只要上網、或者工作、或者看看數位相機拍的照片，現在的電腦功 能就綽綽有餘。

至於周邊設備的發展更是日新月異，486時代，雷射或噴墨印表機動輒數萬元甚 至數十萬，現在一部雷射印表機的價格早就降到一萬元以下；幾年前還可看到單 色的、十四吋、映像管製造的電腦螢幕，現在已經發展到十七吋甚至十九吋的液 晶螢幕；幾年前單倍速CDROM光碟機加音效卡還要上萬元，現在DVD ROM、 燒錄器都快變成電腦標準配備了。

未來的電腦架構

由於網路已經成為這一代電腦最常被使用的功能，未來幾年，網路設備的更新、 網路傳輸速度的加快與無線上網的應用，將會是電腦發展的主流。尤其無線上 網，將可能是未來幾年電腦發展的重心。

電腦發展至今，已經不再是幾年前需要大量時間去學習的工具了，近十年來，世 人逐漸熟悉瞭解如何使用電腦、連結周邊設備與使用各種軟體工作或生活，尤其 近幾年來「上網」變成全球運動，讓今日電腦在家庭的地位，僅次於電視機、冰 箱的重要。或許未來幾年，軟體與硬體繼續進步，電腦就會變成家電產品，不久 的將來，或許電腦就可以變成像電視機遙控器一般簡單易學的家電產品。

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