我们知道，电脑的操作是采用二进制，由0与1的信号进行控制操作的，这些信号一组组地出入于中央处理器。一个0或1的信号称为一位（英文Bit），每8位信号又组成一个组（英文Byte）。通常一个字母或符号必须以一组信号（也就是8个位信号）来表示，因此又称这一组信号为一个字节。平常我们说个人电脑是16位机或是32位机，就是说它的中央处理器可以在同一时间内处理16位或者32位（两个字节或者四个字节）的信号。这可是决定计算机速度的关键，试想，一个两车道的公路和四车道的公路车流量能一样吗？
实际上，我们在电脑键盘上按一个键，就产生了一组的信号，当中央处理器（CPU）收到这个信号后，就在屏幕上显示出该信号所对应的字母、数字或符号。因此，电脑对于信号的处理是把它当作数码进行的，而这些数码是由0、1组成的二进制代码，与我们一般熟知是由0、1、2……9，组成的十进制代码各有不同。又因为二进制码念起来太麻烦，因此我们又把每四个二进制码变成一个16进制码，也就是由0，1，2，3……9，A，B，C，D，E，F共16个符号来代表。
一个字节有8位，可以用两个16进制码来表示。那8个0与1的信号一共可以有256种组合，因此电脑可以显示出256种不同的“符号”。
那256种组合是如何演变出来的呢？它是由2（0与1）的8次方所产生出来的。
在使用中文时，用一个字节来表示不够用，因此在处理中文资料时，每个中文字是以两个字节来表示的，这样，汉字“符号”的数量将可达6万多个。
K是KIL·的缩写，在数学上代表1000，但在电脑二进制上它则代表1024。
MB的全写是MEGABYTE，即是一百万位组。同样道理，由于它是二进制，MB的代表值是1024K。为求方便起见，习惯上人们说1MB可贮存100万个字节。
说了这么多，还是讲一个容易记住的例子吧。朋友，实际上，一个K就可以记录512个汉字，一个MB可以记录51万多个汉字。而实际运用时，由于还有一些格式上的东西要占据空间，所以，比上面说的要少一些。
1GB则是1024个MB，是一个很大的单位。早期的硬盘容量只有几十MB、几百MB，现在几GB的已经很普遍了，几十GB的也已经进入市场。大容量已经成为存储器发展的趋势。
平常，人们在描述存储容量的时候，就说多少K（开）、多少M（兆）、多少G（吉），连后面的B（字节）也省去了。
主频和外频
如今，在广大的电脑发烧友中，普遍流行着超频的风气，我们的读者也许会跃跃欲试，这就要首先了解关于电脑主频和外频的一些常识。
首先，我们讲一下时钟和频率。
在电子技术中，脉冲信号是一个按一定电压幅度、一定时间间隔连续发出的。技术人员将第一个脉冲和第二个脉冲之间的时间间隔称为周期；而将在单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率。频率的标准计量单位是Hz（赫兹）。电脑中的系统时钟频率是相当精确和稳定的。
电脑中的时钟和我们日常所用的“时钟”可不一样，它仅仅是一个按特定频率连续发出脉冲的信号发生器。
电脑系统中为什么要有时钟？技术人员举了个形象的例子。比如，我们在做广播操时要放广播操的录音（或要一人喊口令），这样几十个做操的人中，虽然有男有女，有老有少，但只要都按统一的节拍做，就可以将广播操做得比较整齐。
同样，电脑中是一个复杂的数据处理系统，其中CPU处理数据是按照一定的指令进行的，每次执行指令时，CPU内部的运算器、寄存器和控制器等都必须相互配合进行，虽然每次执行的指令长短不一，参与运算的CPU内部单元也不止一个，但由于都能按照统一的时钟脉冲同步地进行，所以整个系统才能协调一致地正常运行。
然而，电脑中除CPU外，还有存储系统和显示系统等，由于这些分系统运行时也需用特定频率的时钟信号用于规范运行，所以在电脑系统中除了CPU主频和系统时钟外，还有用于ISA和PCI总线和AGP显示接口的时钟，这些时钟的频率都低于系统时钟。
了解了以上的知识，我们就可以来谈一谈主频和外频了。
实际上，在电脑中，系统总线时钟就是我们常说的系统时钟和CPU外部时钟，这就是外频，它是电脑系统的基本时钟，电脑中各分系统中所有不同频率的时钟都与系统时钟保持一致。从486DX2CPU开始，CPU的内核工作频率和外频（系统时钟频率）就不一致了。在586、686电脑中，系统时钟就是CPU的“外频”，而将系统时钟按规定比例倍频后所得到时钟信号作为CPU的内核工作时钟，也就是我们平常所说的电脑主频。例如说某电脑是奔腾-233，奔腾电脑的系统时钟是66MHz，而它的主频则是（66×35）=233MHz，这里的35就是倍频。
那么，主频、外频和电脑运算速度之间有什么联系呢？
在电脑系统中，CPU与系统内存、显示接口（如AGP“总线”）以及通过主板芯片组与扩展总线（ISA、PCI）之间进行数据交换时，是按相应的时钟频率进行的。在同样的数据宽度条件下，只要提高工作时钟频率就能提高传输通道的数据传输速率。另外，提高CPU的主频对提高CPU运算速度也是非常有效的措施。当CPU运行在100MHz主频时，其速度将比它运行在50MHz主频时速度快1倍。因为100MHz的时钟周期比50MHz的时钟周期占用时间减少了一半，自然运算速度也就快了1倍。
电脑之心——CPU
准确地理解，一台普通的计算机可以看作是一个系统，有输入、输出、处理、存储等子系统，还有软件系统。
每一台计算机都有两大件——硬件和软件。
所谓硬件，是指实实在在、看得见摸得着的机器部件。我们看到的计算机，有一些机柜或机箱，里面是各式各样的电子器件，加上键盘、鼠标器、显示器及打印机，这些都是硬件。
所谓软件，就是程序以及有关文档的总称。程序是由一系列指令组成的，每条指令一般都能激发机器进行相应的操作。计算机专家把程序在机器中的执行比作厨师做菜，菜谱就是程序。厨师根据菜谱的规定一步一步地去做，直到把菜烧好。菜谱的实施结果是一道菜肴，程序的执行结果是按照某种格式产生一个输出，文档是与程序有关的辅助性文字材料。
电子计算机的核心部件之一中央处理器（CPU），是在计算机内部完成指令读出、解释和执行的部件在计算机的硬件系统中，除了输入、输出设备和存储器外，还有两个最关键的部件，那就是运算器及控制器。这两个部件的性能往往决定着整个计算机系统的性能，加上二者之间联系最为密切，所以往往将二者结合在一起。运算器和控制器合在一起称为中央处理器，这是英文Control Processing Unit的中文译名，我们一般取3个英文单词的打头字母合成为CPU。CPU在现代微型计算机中往往是合在一个芯片上，这是电脑中最为关键的部位，是采用集成电路技术制作的。
专家们把CPU与内存合在一起称为计算机的主机，它相当于人的大脑，用来记忆事件，进行分析，判断运算，并控制各部分协调工作，准确地完成特定的任务。
输入与输出设备称为外部设备，简称外设。它们只是沟通与主机联系的桥梁，好比人接受信息的感觉器官和发出动作的躯体。
CPU在计算机中的重要性无以复加，人们形象地将CPU称为“电脑之心”。CPU也一般地被称为微处理器，具体包括：运算器、寄存器、累加器、算术逻辑部件、控制部件、时钟发生器、内部总线等。
运算器是心中之心，是计算机处理信息从而形成新信息的加工厂。它的主要功能是完成对数据的算术运算、逻辑运算和逻辑判断，所以也称为算术逻辑单元。
运算器内常设若干可以寄存数据的寄存器。运算时，在计算机控制器的统一指挥下，由存储器或寄存器向运算器提供所需信息，进行加减算术运算或其他一些运算。运算结果根据情况或者暂存在内部寄存器，或者送回到存储器。
运算器主要是由一个加法器、几个寄存器和一些控制线路组成的。
控制器是计算机的神经中枢，指挥全机子系统自动地、协调地工作。具体地讲，首先它要从存储器中取出一条指令，然后对这条指令进行分析，指出该指令要完成什么样的操作，并指明操作数的地址，最后，根据操作数所在的地址，取出操作数，完成某种操作。这就是说，从取得指令到完成指令给定的任务这一过程，一般须经历取指、分析、执行三个阶段，每个阶段又都包含了为数更多、安排在不同的、在更短的时间间隔内完成的小任务。
控制器的主要部件有：指令寄存器，负责寄存指令；译码器，将指令中的操作码翻译成相应的控制信号；时序节拍发生器，产生一定的时序脉冲和节拍电位，使计算机有节奏、有次序地工作；操作控制部件，将脉冲、电位和译码器的控制信号组合起来，有时间、有顺序地去控制各个部件做相应操作；指令计算器，指出下一条指令。
人们通常所讲的486、586机器，都是相对于CPU的功能来讲的；未来的生物电脑等先进电脑，也往往是指对CPU的改进处理而言的。从这个意义上讲，CPU的进步代表了计算机的进步。
芯片与集成电路
芯片是一个约定俗成的说法，它将微处理器和一些其他装置通过集成电路集成在一小块电路板上而构成的计算机的核心部分。
芯片以前的电路都是由分立的元件联结在一起的电路。晶体管发明之后，1961年发明了集成电路。这是电路设计的一场革命。它把整个晶体管电路的各个元件之间的相互联结，同时制做在一块半导体基片上，组成一个不可分割的整体，打破了原有电路的概念，打破了原有分立元件的设计方法，实现了材料、元件、电路的统电脑和所有电子设备的“大脑”称为微处理器，也就是芯片。这块方型硅片中大约有2000万只晶体管，这些电子开关可以使芯片发挥其功能一。与分立元件相比，集成电路体积小、重量轻，焊点和外部联线大为减少，可靠性增加了。在这之后，美国的技术人员采用以晶体管隔离各级晶体管的新耦合方式，提高了集成电路的性能。1967年，英特尔公司又制成了第一个4位微处理器。集成电路的加工工艺和集成度不断提高，从20世纪70年代至90年代，集成电路加工线条宽度已从20微米缩小到1微米左右；从1965年至1990年，每个芯片上的晶体管已从不到1000个，发展约瑟夫逊集成电路到了100万个。最近，日本又研制出集成度上千万个的集成电路。与此同时，其市场价格却在不断降低。
这样的集成电路块就可叫做芯片了。通过两旁的引脚将中央处理器与存储器、输入器、输出器等连接起来，就形成了计算机系统。
因此，当代电子计算机生产所采用的大规模集成电路要求很高的生产和工艺技术，这主要包括微细加工、超净工艺、大规模生产技术和新器件结构研究等。可以预言，在未来的一段时间里，集成电路技术的提高仍将是提高计算机速度和性能的主要推动力。
微处理器的生产过程
微处理器是通过光刻工艺进行加工的，因此微处理器可以拥有20多层的晶体管。晶体管其实就是一个双位的开关：即开和关。开和关，对于机器来说即0和1。那么，如何制作一个微处理器呢？
首先需要一张利用激光器刚刚从硅柱上切割下来的硅片，它的直径约为20厘米。每一张硅片可以制作数百个微处理器。每一个微处理器不足1平方厘米。
下一步，在硅片上镀膜，也就是增加一层二氧化硅构成的绝缘层。随后，再镀上一种称为“光刻胶”的材料。这种材料在经过紫外线照射后会变软、变粘。再把微处理器电路设计的照相掩模贴放在光刻胶的上方。
重要的一步是曝光。将掩模和硅片用紫外线曝光，掩模的作用是允许光线照射到硅片上的某区域而不能照射到掩盖住的区域，然后，用一种溶液将光线照射后完全变软变粘的光刻胶区域除去，这就露出了其下面的二氧化硅。
最后，除去暴露的二氧化硅以及残余的光刻胶。电路的基本形式大功告成。
接着，硅片用一种化学离子混合液进行处理。这样，被处理的区域的导电方式就改变了，使每个晶体管可以通、断或携带数据。这个工艺一次又一次地重复，就制成该微处理器的许多层。不同层可以联接起来。
然后，把这个半成品接入自动测试设备中，进行每秒高达1万次的检测，确保它能正常工作。在通过所有的测试后再将它封入一个陶瓷的或塑料的封壳中，然后，制作出来的芯片就可以很容易地装在一块电路板上了。
看起来，这个过程似乎花不了那么多钱，那么，微处理器为什么还是价格很高呢。这主要是工艺中要使用无菌防尘技术的问题。
