電腦，是現(xiàn)代科技中,，最直接影響人們生活的技術(shù),。我們常用的筆電、智能手機(jī)都可算是電腦的一種。然而,，電腦究竟有哪些零部件,？他們又是如何運(yùn)作的？

首先,，電腦有兩個重要元件,，分別為 CPU 以及內(nèi)存。CPU 負(fù)責(zé)做電腦控制,，內(nèi)存則做常用資料的儲存,。因此，大多數(shù)的消費(fèi)者在升級電腦時,，會優(yōu)先升級這兩者,。其他的零部件則還有負(fù)責(zé)進(jìn)行圖形計(jì)算的 GPU 以及儲存大量資料的硬盤等。

CPU,，電腦的核心

CPU,，全名中央處理器（Central processing unit），是電腦的大腦,。在電腦中,，所有的指令都是 CPU 所下。它的重要性,，就像是一間公司的全能經(jīng)理,，一個人便能完成多種復(fù)雜的工作，還會依照每個人的特性分配工作,。只要有 CPU,，整臺電腦都會在掌控中，穩(wěn)定的運(yùn)作,。

因?yàn)?CPU 是電腦的大腦,，當(dāng)要升級電腦的時候，優(yōu)先升級的其中一個零部件便是 CPU,。因此,，在電腦規(guī)格中，各家的規(guī)格也就會優(yōu)先標(biāo)注每臺電腦采用哪一家的 CPU,，效能比前一代快多少等,。

CPU 主要會分成三個部分，分別為“控制單元”,、“算數(shù)邏輯運(yùn)算單元”與“暫存器”,。

控制元件會依據(jù)程序的指令，控制算術(shù)邏輯運(yùn)算單元以及暫存器的運(yùn)作,。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元則負(fù)責(zé)進(jìn)行四則運(yùn)算,，以及布林邏輯運(yùn)算,。暫存器會儲存等待運(yùn)算以及運(yùn)算完的資料，此外還包含控制元件要接續(xù)執(zhí)行的指令,。

下圖為 CPU 內(nèi)部的簡圖,。

電腦架構(gòu)、設(shè)計(jì)以及實(shí)作的規(guī)范

目前,，消費(fèi)市場中最常見的 CPU 主要有兩大家族：X86 架構(gòu)以及 ARM 架構(gòu),。

架構(gòu)指的是電腦內(nèi)部的設(shè)計(jì)以及實(shí)作的規(guī)范。像 ARM 以及 X86 就有不同的規(guī)范,，影響兩者的實(shí)作方法以及效能,。此外，架構(gòu)可再細(xì)分成指令集架構(gòu)以及微架構(gòu),。

指令集架構(gòu)（Instruction Set Architecture,，ISA）：

是電腦指令的集合。ISA 就像是憲法,，憲法只有規(guī)范大致的政府組織架構(gòu)以及人民的權(quán)利和義務(wù),，剩下的就由法律補(bǔ)足。ISA 只規(guī)范 CPU 設(shè)計(jì)的規(guī)格,，實(shí)際的實(shí)作方法則由微架構(gòu)定義,。

在 ISA 的規(guī)格中，只有要求 CPU 要支持哪些指令以及暫存器的大小,。此外,，支持的指令種類會影響控制元件的設(shè)計(jì)以及算數(shù)邏輯運(yùn)算單元，因?yàn)榭刂圃墙庾x指令,，并控制算數(shù)邏輯運(yùn)算單元的運(yùn)作并將結(jié)果存至?xí)捍嫫骼?。可以說整個 CPU 是依循著 ISA 而生,。

微架構(gòu)（Microarchitecture）：

則是定義要如何實(shí)作出一顆 CPU。如果說 ISA 是憲法,，那微架構(gòu)就是法律,。微架構(gòu)明確的定義了實(shí)作 CPU 要有哪些元件，以及運(yùn)行速度還有運(yùn)行順序,。此外,，一個 ISA 可以產(chǎn)生多種微架構(gòu)并不斷地改版。就像法律會依循社會而不斷的變動,，但是憲法不會一直變動一樣,。

Intel 新一代的 CPU 就是透過微架構(gòu)的更新升級。近期推出的 Skylake 就是一例,，Skylake 和 Broadwell 皆為 14nm 制程且都是 X86 架構(gòu),，但是因?yàn)閮?nèi)部的設(shè)計(jì)改變使得效能有所不同,。

采用 ARM 架構(gòu)的企業(yè)，也會因微架構(gòu)的不同導(dǎo)致手機(jī)芯片有不同的效能,，這也就是為何一樣采用 ARM 架構(gòu)但是四核心的 CPU 不輸其他間企業(yè)的八核心 CPU,。

X86 和 ARM 授權(quán)差異

ARM 架構(gòu)主要是由 ARM 這間企業(yè)擁有，他們不自行制造 CPU 而是采用授權(quán)的方式,，讓其他企業(yè)得以依循 ARM 的規(guī)范制造 CPU,，或由 ARM 直接銷售 CPU 的制造方法。因此,，才會有這么多企業(yè)采用,，擁有相當(dāng)高的市占率。

采用 ARM 的 CPU 主要有 蘋果,、高通,、聯(lián)發(fā)科等，大部份的手機(jī)以及平板都是使用 ARM 架構(gòu)的 CPU,。

和 ARM 相比,，X86 則是由 Intel 和 AMD 等企業(yè)自主設(shè)計(jì)以及制造，所以市面上的桌機(jī)或筆電大多是 X86 架構(gòu)的 CPU,。此外,，由于 X86 尚未采取和 ARM 一樣的方式，授權(quán)其他廠商采用該架構(gòu),，這也就是為何采用 X86 的企業(yè)比采用 ARM 的企業(yè)還要少,。

然而，為何 X86 得以在市場上占有一席之地而非被 ARM 取代,？

主因是兩者早期在發(fā)展時,，追求不同的目標(biāo)，X86 主攻高速計(jì)算,，ARM 則是主攻低耗能,。因此，在市場上,，會有低時脈雙核心筆電的 CPU 計(jì)算速度勝于高時脈 8 核心的手機(jī) CPU 的情形發(fā)生,。

由此可知，多核心或高時脈并不全然代表高效能,，還會有其他的因素參雜其中,。像是微架構(gòu)的新舊版本之差異、內(nèi)部電路設(shè)計(jì)的改進(jìn),、軟件支持的完善程度等,。所以當(dāng)有業(yè)者強(qiáng)調(diào)高時脈或多核心就代表高效能時，不需全然接受,，畢竟有多種因素會抵銷多核或高時脈所帶來的優(yōu)勢,。

但是,，隨著技術(shù)的演進(jìn)，現(xiàn)在 X86 和 ARM 都在朝向?qū)κ衷械膬?yōu)勢發(fā)展,，低功耗 Core M 的問世便是最明顯的例子,。接下來，這兩大架構(gòu)間的競爭將越來越激烈,，或許會越來越?？吹讲捎?X86 的手機(jī)或是采用 ARM 的筆電。之后,，這兩者會提出何種方案以應(yīng)對,，令人相當(dāng)期待。