一、计算机的组成
1.1计算机的组成
指的是系统结构的逻辑实现，包括机器内的数据流和控制流的组成及逻辑设计等。主要分为五个部分：控制器，运算器，存储器，输入设备，输出设备。其中控制器+运算器=cpu。(参考计算机组成)
详细说一下运算器和控制器：参考[1]P13
运算器是在控制器下对二进制数进行算数逻辑运算及信息传送的部件，由累加器A，暂存器TMP，算数逻辑运算单元ALU，标志寄存器F，及其他逻辑电路组成。
控制器由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder）和定时控制电路（timing and control）组成。程序根据程序计数器PC指定的地址，首先把指令的操作码从存储器取出来由数据总线DB输入到IR中寄存，然后由指令译码器ID进行译码产生相应操作的控制电位。每一种控制电位对应一种特定的操作（又称微操作），最后通过定时和控制电路，在外部时钟φ的作用下，将ID形成的各种控制电位，按时间的先后顺序和节拍发出执行每一条指令所需要的控制信号，指挥系统对适当的部件，于适当的时间，去完成适当的操作，有条不紊的完成指令规定的任务。
典型的存储器的结构如下图1-12所示：
1.2系统连接：
CPU是微计算机的核心，这个核心是靠各种总线将系统其他部件、存储器、I/O接口连接起来的。
1、这些总线按照功能来划分是数据总线DB，地址总线AB和控制总线CB，如下图1-7所示（参考：控制总线）。
2、若按相对于CPU的位置来分：参考：控制总线和 [1] P11
1）CPU内部总线，又称芯片内部总线、片内总线，位于CPU内部，寄存器与寄存器之间，各寄存器与ALU之间的信息传送线。
2）片总线，又称元件级总线（或者称为内部总线，参考内部总线,系统总线,外部总线），是微计算机主板上面以CPU为核心，使CPU与其他部件、存储器、I/O接口连接起来（所以通常我们所说的数据总线DB、地址总线AB和控制总线CB大约代指的就是层级）。一般有I2C总线、SPI总线、SCI总线等。
3）系统总线，又称为内总线，用来实现计算机系统中插件版与 插件版之间的连接。如：ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、CompactPCI等
4）外部总线，又称为通信总线，用于系统之间的连接，完成系统与系统之间的通信。例如微机系统与微机系统之间，微机系统与测量仪器之间。这种总线不是微机系统所特有的，往往是借用电子工业其他领域已有的总线标准，与RS-232-C总线，RS-485总线、IEEE-488总线，CAMAC，USB等。
3、经过上面的介绍，微型计算机的结构如下图 1-6所示：
二、北桥芯片和南桥芯片
参考：主板上的北桥芯片和南桥芯片的作用和区别
北桥，南桥是主板上芯片组中最重要的两块，它们都是总线控制器.他们是总线控制芯片，相对的来讲,北桥要比南桥更加重要，北桥连接系统总线,担负着cpu访问内存的重任，同时连接这AGP插口，控制PCI总线,割断了系统总线和局部总线，在这一段上速度是最快的.南桥不和CPU连接通常用来作I/O和IDE设备的控制，所以速度比较慢，一般情况下，南桥和北桥中间是PCI总线。
1、北桥
它主要负责CPU与内存之间的数据交换，并控制AGP、PCI数据在其内部的传输，是主板性能的主要决定因素。随着芯片的集成度越来越高，它也集成了不少其它功能。如：由于Althon64内部整合了内存控制器；nVidia在其NF3 250、NF4等芯片组中，去掉了南桥，而在北桥中则加入千兆网络、串口硬盘控制等功能。现在主流的北桥芯征的牌子有VIA、NVIDIA及SIS等。
北桥芯片就是位于和CPU插槽附近的一块芯片，其上面一般都覆盖了散热片。
2、南桥
南桥芯片主要是负责I/O接口等一些外设接口的控制、IDE设备的控制及附加功能等等。
用芯片在主版上的位置辨别南桥芯片和北桥芯片：
三、I/O接口和I/O设备
1、I/O接口：由于各种I/O设备U在其信号类型，数据格式，传输速率，传输方式等方面均有差异。因此，在微计算机主机和外设之间设置一种电路，能使CPU和I/O设备间的工作速度匹配，数据格式一致，电平信号相同，以达到信息交换的目的。这种电路是一种界面，被称为I/O接口电路。
2、I/O设备：I/O设备是一种种类繁多，信号类型复杂的设备，可分为输入设备和输出设备两大类。常用的输入设备有键盘、鼠标、纸带输入机。常用的输出设备有发光二极管LED、CRT终端、各种打印机、D/A转换器等。多媒体技术的应用于发展，使声、像的输入/输出设备也成为微机的重要设备。
I/O接口电路如下图6-1所示：
1）数据寄存器，包括输入寄存器和输出寄存器，前者用来存放从外设送来的数据，后者用来存放cpu送往外设的数据。
2）控制寄存器，接收并存放cpu发来的各种控制命令，这些控制命令的作用包括设置接口的工作方式、工作速度、指定某些参数及功能等。控制寄存器一般只能写入。
3）状态寄存器，保存外设的当前状态信息。例如：忙/闲状态、准备就绪状态等，以供CPU来查询、判断。
以上三类寄存器均可由程序进行读写，类似于存储单元，所以又称他们为可编程的I/O端口，统称为端口（port），通常由 系统来给它们各分配一个地址码，被称为端口地址。CPU访问外设就是通过寻址端口来实现的。
I/O端口通常有两种编址方式：
1）统一编址，即从存储器空间中划出一部分地址给I/O端口
2）I/O端口单独编址，在这种编址方式下，I/O端口和存储器单元各占一种空间，各自单独编址。
（参考：微计算机原理，潘名莲 P240）
四、总结：
经过上面的分析，计算机组成与接口的抽象如下图所示：（参考：操作系统原理—北大陈向群 69th I/O管理概述）
参考：
[1] 微计算机原理，潘名莲，马争，丁庆生 编著，电子工业出版社
[2] CPU的设计原理，数据总线和地址总线