淺談CPU、內存、硬盤之間的關系


  計算機,大家都知道的,就是我們日常用的電腦,不管台式的還是筆記本都是計算機。那么這個看着很復雜的機器由哪些組成的呢,今天就簡單的來了解一下。

先放圖:

 

 

  圖上展示的就是計算機的基本組成啦。

  •  首先是輸入設備,輸入設備是什么呢,其實大家都很熟悉的,比如鍵盤鼠標等,平常我們用它們來打字輸入聊天什么的,就是一種輸入啦;
  •  存儲器,可以先簡單理解為存放數據的地方,就是有了它,計算機就好像具備了記憶能力;
  •  CPU,從圖中可以看到,CPU  = 控制器(CU)+運算器(ALU),cpu又叫中央處理器,相當於計算機的大腦,它主要是解釋計算機指令和處理計算機中的數據;
  •  輸出設備,這個就簡單了,比如打印機什么的。

  好了,現在有個直觀的印象了,對於輸入設備和輸出設備估計沒有什么疑問,就是不明白這個cpu計算機的大腦是怎么和存儲器協作完成計算機數據的處理呢?


  首先,先看看這個存儲器到底是什么呢。存儲器的種類很多,按用途可以分為主存儲器和輔助存儲器,主存儲器又稱內存,是CPU能直接尋址的存儲空間,它的特點是存取速率快。內存一般采用半導

體存儲單元,包括隨機存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)和高級緩存(Cache)。

  從命名可以看出來,隨機存儲器(RAM)可以隨機讀寫數據,但是電源關閉時存儲的數據就會丟失;

  只讀存儲器(ROM):(Read Only Memory)只能讀取,不能更改,即使機器斷電,數據也不會丟失;

     高級緩存(Cache):它是介於CPU與內存之間,常用有一級緩存(L1)、二級緩存(L2)、三級緩存(L3)(一般存在於Intel系列)。它的讀寫速度比內存還快,當CPU在內存中讀取或寫入數據

時,數據會被保存在高級緩沖存儲器中,當下次訪問該數據時,CPU直接讀取高級緩沖存儲器,而不是更慢的內存。

  輔助存儲器又稱外存儲器(簡稱外存),就是那些磁盤、硬盤、光盤啦,也就是你在電腦上看到的C、D、E、F盤。

 

  那么CPU呢,具體又包含哪些呢?

  如圖所示,cpu相當於控制器(CU)+運算器(ALU)。

  控制器由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成。它是計算機指揮系統,完成計算機的指揮工作。主要有以下功能:

  •    取指令 從內存中取出當前指令,並生成下一條指令在內存中的地址
  •    分析指令
  •    執行指令
  •    發出各種微操作命令
  •  改變指令的執行順序
  •  控制程序和數據的輸入與結果輸出
  •  對異常情況和某些請求的處理

  其實就相當於通過指令的方式告訴計算機該怎么做。下面這張圖就是cpu的工作流程:

 

 


  而運算器由算術邏輯單元(ALU)、累加寄存器、數據緩沖寄存器和狀態條件寄存器組成。主要有以下功能:

  •   執行所有的算術運算,如加、減、乘、除等基本運算及附加運算;
  •   執行所有的邏輯運算,並進行邏輯測試,如與、或、非、零值測試或兩個值的比較等。

 

  關於CPU、內存、硬盤和指令之間的關系,網上還有一段對此說明的例子,覺得非常的恰當,就此摘抄過來,以便於加深理解和記憶,如下:

  如果說把硬盤比喻成一個大倉庫,CPU比喻成加工車間,那么內存就是一個臨時的小倉庫。從距離上來說, 相比內存到CPU的距離和硬盤到內存的距離,內存和CPU的距離更短。硬盤(大倉庫)用來

保存車間需要用的原料和最終生產出來的商品。倉庫太大,取出原料和存儲商品太慢,耗時間。內存(臨時小倉庫):原料會先放到這里,小倉庫,可以很快的找到需要的原料或商品。CPU(車間):從

內存(小倉庫)里拿到原料,生產商品。中間會有半成品,半成品可以放在內存(小倉庫)里。

 

以上為本人粗淺理解,如有錯誤之處,歡迎大家指出。

 

 

聲明:文中圖片均從網上獲取,最后一段例子從網上博客摘抄而來,如有不妥,請聯系本人刪除。

參考:https://software.intel.com/zh-cn/articles/book-Processor-Architecture_CPU_work_process
http://www.cnblogs.com/resn/p/5766142.html


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