淺談CPU、內(nèi)存、硬盤之間的關(guān)系

計(jì)算機(jī),大家都知道的,就是我們?nèi)粘S玫碾娔X,不管臺(tái)式的還是筆記本都是計(jì)算機(jī)。那么這個(gè)看著很復(fù)雜的機(jī)器由哪些組成的呢,今天就簡(jiǎn)單的來(lái)了解一下。
先放圖:

image.png

圖上展示的就是計(jì)算機(jī)的基本組成啦。

1、首先是輸入設(shè)備,輸入設(shè)備是什么呢,其實(shí)大家都很熟悉的,比如鍵盤鼠標(biāo)等,平常我們用它們來(lái)打字輸入聊天什么的,就是一種輸入啦;

2、存儲(chǔ)器,可以先簡(jiǎn)單理解為存放數(shù)據(jù)的地方,就是有了它,計(jì)算機(jī)就好像具備了記憶能力;

3、CPU,從圖中可以看到,CPU = 控制器(CU)+運(yùn)算器(ALU),cpu又叫中央處理器,相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的大腦,它主要是解釋計(jì)算機(jī)指令和處理計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù);

4、輸出設(shè)備,這個(gè)就簡(jiǎn)單了,比如打印機(jī)什么的。

好了,現(xiàn)在有個(gè)直觀的印象了,對(duì)于輸入設(shè)備和輸出設(shè)備估計(jì)沒(méi)有什么疑問(wèn),就是不明白這個(gè)cpu計(jì)算機(jī)的大腦是怎么和存儲(chǔ)器協(xié)作完成計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的處理呢?

首先,先看看這個(gè)存儲(chǔ)器到底是什么呢?

存儲(chǔ)器的種類很多,按用途可以分為主存儲(chǔ)器和輔助存儲(chǔ)器,主存儲(chǔ)器又稱內(nèi)存,是CPU能直接尋址的存儲(chǔ)空間,它的特點(diǎn)是存取速率快。內(nèi)存一般采用半導(dǎo)體存儲(chǔ)單元,包括隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)和高級(jí)緩存(Cache)。

1、從命名可以看出來(lái),隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)可以隨機(jī)讀寫數(shù)據(jù),但是電源關(guān)閉時(shí)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失;

2、只讀存儲(chǔ)器(ROM):(Read Only Memory)只能讀取,不能更改,即使機(jī)器斷電,數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失;
3、高級(jí)緩存(Cache):它是介于CPU與內(nèi)存之間,常用有一級(jí)緩存(L1)、二級(jí)緩存(L2)、三級(jí)緩存(L3)(一般存在于Intel系列)。它的讀寫速度比內(nèi)存還快,當(dāng)CPU在內(nèi)存中讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)時(shí),數(shù)據(jù)會(huì)被保存在高級(jí)緩沖存儲(chǔ)器中,當(dāng)下次訪問(wèn)該數(shù)據(jù)時(shí),CPU直接讀取高級(jí)緩沖存儲(chǔ)器,而不是更慢的內(nèi)存。

4、輔助存儲(chǔ)器又稱外存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)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?
  如上圖所示,cpu相當(dāng)于控制器(CU)+運(yùn)算器(ALU)。
  控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成。它是計(jì)算機(jī)指揮系統(tǒng),完成計(jì)算機(jī)的指揮工作。主要有以下功能:

    1、取指令 從內(nèi)存中取出當(dāng)前指令,并生成下一條指令在內(nèi)存中的地址
    2、分析指令
    3、執(zhí)行指令
    4、發(fā)出各種微操作命令
    5、改變指令的執(zhí)行順序
    6、控制程序和數(shù)據(jù)的輸入與結(jié)果輸出
    7、對(duì)異常情況和某些請(qǐng)求的處理

其實(shí)就相當(dāng)于通過(guò)指令的方式告訴計(jì)算機(jī)該怎么做。下面這張圖就是cpu的工作流程:


而運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元(ALU)、累加寄存器、數(shù)據(jù)緩沖寄存器和狀態(tài)條件寄存器組成。主要有以下功能:

   1、執(zhí)行所有的算術(shù)運(yùn)算,如加、減、乘、除等基本運(yùn)算及附加運(yùn)算;
   2、執(zhí)行所有的邏輯運(yùn)算,并進(jìn)行邏輯測(cè)試,如與、或、非、零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較等。

關(guān)于CPU、內(nèi)存、硬盤和指令之間的關(guān)系,網(wǎng)上還有一段對(duì)此說(shuō)明的例子,覺(jué)得非常的恰當(dāng),就此摘抄過(guò)來(lái),以便于加深理解和記憶,如下:

如果說(shuō)把硬盤比喻成一個(gè)大倉(cāng)庫(kù),CPU比喻成加工車間,那么內(nèi)存就是一個(gè)臨時(shí)的小倉(cāng)庫(kù)。從距離上來(lái)說(shuō), 相比內(nèi)存到CPU的距離和硬盤到內(nèi)存的距離,內(nèi)存和CPU的距離更短。硬盤(大倉(cāng)庫(kù))用來(lái)保存車間需要用的原料和最終生產(chǎn)出來(lái)的商品。倉(cāng)庫(kù)太大,取出原料和存儲(chǔ)商品太慢,耗時(shí)間。內(nèi)存(臨時(shí)小倉(cāng)庫(kù)):原料會(huì)先放到這里,小倉(cāng)庫(kù),可以很快的找到需要的原料或商品。CPU(車間):從內(nèi)存(小倉(cāng)庫(kù))里拿到原料,生產(chǎn)商品。中間會(huì)有半成品,半成品可以放在內(nèi)存(小倉(cāng)庫(kù))里。

以上為本人粗淺理解,如有錯(cuò)誤之處,歡迎大家指出。

聲明:文中圖片均從網(wǎng)上獲取,最后一段例子從網(wǎng)上博客摘抄而來(lái),如有不妥,請(qǐng)聯(lián)系本人刪除。
參考:https://software.intel.com/zh-cn/articles/book-Processor-Architecture_CPU_work_processhttp://www.cnblogs.com/resn/p/5766142.html

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