计算机是怎样的构成的？为什么计算机的零部件能完成它们的工作？如果你对此感到好奇，那你并不孤单。而且也正是这样的好奇心将我们许多人带入了信息技术和计算机科学的工作和研究领域，我们追求知识，磨砺我们的技能，我们享受这一路追求的每一分每一秒。
二进制
首先我们先来了解一下我们是怎样使用电来处理信息的。
首先假设电就是电子流，而信息就是能够呈现出两种或多种状态的事物所表现出来的状态。事实上，你能想到的任何可能的两种事物状态都可以用来携带信息。首先，两个不同的状态可以用来表示“是”和“非”，两个状态非此即彼，那么你就能总能得到一个有效的输出。尽管这些输出可能并不正确，但是其总是有两个有效的取值。这样我们就可以把所有的信息都通过两种可能的状态来呈现。通过合适的逻辑编码我们可以用两种状态来表示事物的更多种状态，这可以通过对数据集采用合适的函数计算来实现。换句话说，你可以使用函数来计算你获得的数据集，并得到一个结果。在数学上，你可以将这个过程简单理解为输入之后得到输出。所有的信息都可以转换成二进制编码，而二进制是可以进行计算的。这样我们就可以使用两个状态来对整个数据集进行计算了。
电子流
谈过信息理论之后，我们再来谈一谈电。因为电的概念很简单，本质上就是电子流，而且这些电子流可以很容易利用磁场进行控制。在元素周期表上，你可以将所有的材料分成三类：绝缘体、导体和半导体。这三种分类的划分依据是其中电子的流动性能，绝缘体能阻止电流而导体允许电流通过，半导体的性质则处于两者之间。因为处理器需要对电流中的携带的信息进行转换，所以大多数计算机的都建立在半导体的基础上。电流只能在闭合的回路中流动，所以为了使电子穿过计算机中的电路，所使用的材料必须要能够导电。但是为了能让信息可以进行二进制处理，我们需要让电流呈现两种状态。但是电流本身并不能依靠自己呈现两种状态，所以我们需要关闭电流切断或分成片状来形成两种状态。当持续的电流被切分成导通和关断两种状态时，就形成了可供处理的二进制数据；又因为我们可以把所有的信息都转换成二进制数据（数字化），我们也就可以用计算机来处理所有信息。所以计算机可以这么强大，只要通过合适的编码和足够的算力，我们几乎可以用计算机来处理所有已知的信息。
电脑各组件
你知道计算机的工作需要多少组件吗？和所有复杂的机器一样，计算机也是由各种组件组成的，当然，计算机的组成架构和原理有自己的特点。狭义来讲，计算机是指能够处理算术和逻辑指令的可编程计算设备。但我们通常所称的计算机（也叫“电脑”）则包括了中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）模块、数据存储设备、网络适配器、图形处理器（GPU）、电源模块和一个作为各组件连接中枢的主板。
CPU
中央处理器（CPU）由三个基本单元组成，它们分别是算术逻辑单元（ALU）、寄存器和控制单元。三个组分协同工作才能完成二进制信息的计算，从而实现计算机的不同的基本功能。这些基本功能可以统称为输入/输出（I/O）或数据吞吐功能。也可以认为CPU是微处理器，尤其当其上还集成了存储控制器、外围设备和附加核心或插口的时候。集成型微控制器有时专指片上系统（SoC），因为其上集成了可以运行嵌入式系统的集成电路。
RAM
计算机系统中的随机存取存储器（RAM）是用来临时存储二进制数据的。因为是临时的，所以计算机断电后其中的数据就会丢失；也就是说关闭或重启计算机后，RAM中存储的数据就会被完全擦除。但是RAM的数据存取速度却比其它的永久性存储介质快得多。当计算机加载屏幕时，就是将速度较慢的硬盘中的数据加载到速度更快的RAM中。RAM速度快当然是有原因的，其中最重要的就是其使用的接口。RAM直接与主板相连，然后通过相应的总线直接连接到CPU，这使得CPU和RAM之间的延迟非常低，从而能实现极大的数据吞吐率。当然，巨大的带宽也起到了很大的作用。你可以将内存总线和带宽看作是数据流动的路径。路径越多，那么数据传输的速度就越快，于是计算机的数据处理能力也就越好。
数据存储设备
而如果要长期保存数据，我们就需要用到其它技术，目前计算机系统最常用的长时间存储设备是硬盘（分为机械硬盘和固态硬盘两种）。这些存储设备中存储的信息在设备断电之后依然会长期保存。存储设备最主要的功能当然是存取数据，所以衡量存储设备主要标准就是数据存取速度和可用的存储容量。除了硬盘，还可以在计算机上使用其它的存储设备，如：软盘、光盘、优盘；其中有的存储设备还需要额外的硬件支持。
电源模块
电源模块是给计算机提供能量的部件。该部件能将供电网络中的220V交流电转化成计算机可用的12V直流电。另外，计算机系统也可以使用电池供电，目前最常见的电池是锂离子电池。
主板
主板是用来连接以上所有组件的一种特制的印刷电路板（PCB）。主板上通常集成了大量的元器件和接口，能够连接大量不同的设备和器件。根据品牌和型号的不同，不同主板上集成的组件也不尽相同。
显示器
显示器是我们从计算机获取信息的最主要媒介，目前大部分的显示器都是液晶显示器，传统还有阴极射线管（CRT）显示器，新颖的则有AMOLED显示器。而目前很多液晶显示器也配置了触摸功能模块，使得显示器不再仅仅是信息输出设备，也具备了信息输入的能力。而所有的显示器的共同点就是它们的显示方式都是像素式的。每个像素包含三个发光单元，每个单元在合适的处理之后显示红绿蓝三种不同的颜色，而根据三者发光强弱的改变，从而可以在使用者眼里呈现不同的颜色变化。
网络适配器
在现代计算机中，网络适配器是十分重要的组件。这让计算机能够通过网络和其它计算机进行通信。网络适配器有有线的，也有无线的。网络通信有不同的协议，对这些协议的支持需要特定的硬件和软件支持。通常来说，有线网络相对于无线网络会更快更稳定，但这并不是绝对的。
外接存储
光驱现在很廉价，也很方便购买。但随着优盘设备等性能和便携性更优的存储设备的出现，光盘的重要性也越来越低。
图形处理器
对图形显示有较高要求的应用对图形处理器的要求也更高。正是这些才让我们能够看到一年比一年更逼真的动画电影。另外因为GPU的并行处理性能，它们也在大型数据中心和超级计算机中得到了很好的应用。图形处理器和通用处理器的最大区别是通用处理器在任务处理时并不存在偏颇，而图形处理器的目标处理对象就是用于屏幕显示的数据；所以侧重点不一样。可以做个比方：CPU是各科都还不错的考试达人，能完成各科的作业，但是单科成绩很一般；而GPU则是严重偏科的天才。但现在已经出现了CPU和GPU的融合，成为集成图形处理或融合处理器（APU）。而随着HSA架构的出现，两者之间的差别也正在进一步缩小。
总结
总结一下，计算机是能用来做算术和逻辑运算的机器。它处理的是二进制数据，这些数据可以存储在存储单元中，显示在显示器上。而操作系统是人机交互的桥梁，用户可以使用操作系统和计算机进行高层次的交互 。你在显示器上看到的一切都是二进制编码的像素表现形式。二进制数据的基本形式是开和关（1和0），这两种表现形式和计算机所用材料的性质有关。目前计算机所使用的基本材料是半导体材料（主要是硅）。由半导体材料制备的晶体管具有快速开关的特性。计算机中的晶体管数量越多，计算机的处理性能就越强，目前的计算机芯片已经能够集成数十亿个晶体管。而计算机系统也正向小型化和更多样化的方向发展，将继续在人类文明的进化中发挥愈加重要的价值。
