CPU、内存、硬盘、指令以及它们之间的关系

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ikook 2月 25, 2017
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本人对于CPU、内存、硬盘以及指令等一系列计算机核心组件理解甚浅。 并且对其也不是很来感,不过身为一名软件专业学生以及未来的程序猿,还是硬着头皮研究研究。以下是对其学习的一个总结吧算是,有什么不正确的地方还请指出,不喜勿喷。

相信大家都知道计算机是由控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。控制器 + 运算器组成了CPU,存储器即内存,当然硬盘也属于存储器,不过硬盘和内存存储形式有所不同,详细见下。

说明:点击以下标题查看维基百科详解

CPU

CPU即中央处理器(Central Processing Unit)。

它是计算机的主要设备之一,可以是说是计算机最重要的组成部分。常听到有人说CPU是”计算机的大脑”,但我觉得这句话是不完全正确的。为什么这么说呢,CPU没有存储能力,只有为数不多的寄存器能临时存储一点东西,人可是有存储能力的,像最强大脑上有些人更拥有超强的记忆力。所以在存储能力这方面来讲,我觉得把CPU比作”大脑“的说法不太正确。就像刘欣前辈在其公号上讲解CPU说的那样,”上帝为你关闭了一扇门,就一定会为你打开一扇窗”,CPU虽然“脑容量”很小,但是它拥有超强的运算力。拿内存和硬盘来说,CPU比内存要快100倍,比硬盘快1000多万倍。这种运算速度可是人望尘莫及的了。所以在运算力这方面讲,又可以把CPU比作“超强的大脑”。

它负责处理、运算计算机内部的所有数据。

内存

内存即RAM,随机存取存储器(Random Access Memory)。

内存是计算机的主存,主存(Main memory)即电脑内部最重要的存储器,是与CPU直接交换数据的内部存储器。它用来加载各种各样的数据和程序以供CPU直接运行与运用。它是可以随时读写的,并且速度也很快,仅仅比CPU慢100倍。它通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。通俗点说,内存就是用来临时存储数据,用来给CPU提供CPU要处理的东西。但是内存不会长期保存数据,只是临时存储,程序和数据处理完后就释放空间。

硬盘

硬盘即HDD(Hard Disk Drive)。

硬盘是计算机上使用坚硬的旋转盘片为基础的非挥发性存储设备,它在平整的磁性表面存储和检索数字数据,信息通过离磁性表面很近的磁头,由电磁流来改变极性方式被电磁流写到磁盘上,信息可以通过相反的方式读取,例如读头经过纪录数据的上方时磁场导致线圈中电气信号的改变。硬盘的读写是采用随机存取的方式,因此可以以任意顺序读取硬盘中的数据。以上来自维基百科。各种专业名词,我相信你已经看厌倦了快。说白了,硬盘就是存东西的,长期存,也就是具有记忆力。不像CPU和内存,“一觉醒来就忘了以前的事情”,所有的数据全都清空。硬盘会长期存储数据,只要是不人为删除,不出现硬件故障,东西就不会丢。

指令

指令,怎么说呢,指令就是任何可执行程序的元素的表述。指令一般会包含一个操作码和零到多个操作数。操作码指定了要进行什么样的操作。操作数可能指定了参与操作的寄存器、内存地址或立即数,它可能还会包含寻址方式,寻址方式确定操作数的含义。说白了,指令就是CPU的命令,CPU通过寄存器中的指令来进行数据的操作。

另外,指令一般有四种:加载、存储、操作和跳转。

它们之间的关系

CPU从内存或缓存中取出指令,放入指令寄存器,并对指令译码进行分解,进而对数据进行处理。这么说吧,计算机中所有的程序运行都是在内存中进行的,因此内存对计算机性能的影响非常大。数据由传输速度较慢的硬盘通过内存传送到CPU进行处理。不过内存是带电存储的(断电数据就会消失),而且容量十分有限,所以要长时间储存程序或数据就需要使用硬盘。

所以计算机处理数据大概就通过以上几个部分:数据(硬盘)——>内存——>CPU——>CPU通过指令处理数据


ikook
2017.02.25


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