浅谈CPU、内存、硬盘之间的关系

　　计算机，大家都知道的，就是我们日常用的电脑，不管台式的还是笔记本都是计算机。那么这个看着很复杂的机器由哪些组成的呢，今天就简单的来了解一下。

先放图：

　　图上展示的就是计算机的基本组成啦。

• 　首先是输入设备，输入设备是什么呢，其实大家都很熟悉的，比如键盘鼠标等，平常我们用它们来打字输入聊天什么的，就是一种输入啦；
• 　存储器，可以先简单理解为存放数据的地方，就是有了它，计算机就好像具备了记忆能力；
• 　CPU，从图中可以看到，CPU  = 控制器（CU）+运算器（ALU），cpu又叫中央处理器，相当于计算机的大脑，它主要是解释计算机指令和处理计算机中的数据；
• 　输出设备，这个就简单了，比如打印机什么的。

　　好了，现在有个直观的印象了，对于输入设备和输出设备估计没有什么疑问，就是不明白这个cpu计算机的大脑是怎么和存储器协作完成计算机数据的处理呢？

　　首先，先看看这个存储器到底是什么呢。存储器的种类很多，按用途可以分为主存储器和辅助存储器，主存储器又称内存，是CPU能直接寻址的存储空间，它的特点是存取速率快。内存一般采用半导

体存储单元，包括随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）和高级缓存（Cache）。

　　从命名可以看出来，随机存储器（RAM）可以随机读写数据，但是电源关闭时存储的数据就会丢失；

　　只读存储器（ROM）：（Read Only Memory）只能读取，不能更改，即使机器断电，数据也不会丢失；

　高级缓存（Cache）：它是介于CPU与内存之间，常用有一级缓存（L1）、二级缓存（L2）、三级缓存（L3）（一般存在于Intel系列）。它的读写速度比内存还快，当CPU在内存中读取或写入数据

时，数据会被保存在高级缓冲存储器中，当下次访问该数据时，CPU直接读取高级缓冲存储器，而不是更慢的内存。

　　辅助存储器又称外存储器（简称外存），就是那些磁盘、硬盘、光盘啦，也就是你在电脑上看到的Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ盘。

　　那么CPU呢，具体又包含哪些呢？

　　如图所示，cpu相当于控制器（CU）+运算器（ALU）。

　　控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成。它是计算机指挥系统，完成计算机的指挥工作。主要有以下功能：

• 取指令 从内存中取出当前指令，并生成下一条指令在内存中的地址
• 分析指令
• 执行指令
• 发出各种微操作命令
• 　改变指令的执行顺序
• 　控制程序和数据的输入与结果输出
• 　对异常情况和某些请求的处理

　　其实就相当于通过指令的方式告诉计算机该怎么做。下面这张图就是cpu的工作流程：

　　而运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加寄存器、数据缓冲寄存器和状态条件寄存器组成。主要有以下功能：

• 执行所有的算术运算，如加、减、乘、除等基本运算及附加运算；
• 执行所有的逻辑运算，并进行逻辑测试，如与、或、非、零值测试或两个值的比较等。

　　关于CPU、内存、硬盘和指令之间的关系，网上还有一段对此说明的例子，觉得非常的恰当，就此摘抄过来，以便于加深理解和记忆，如下：

　　如果说把硬盘比喻成一个大仓库，CPU比喻成加工车间，那么内存就是一个临时的小仓库。从距离上来说， 相比内存到CPU的距离和硬盘到内存的距离，内存和CPU的距离更短。硬盘（大仓库）用来

保存车间需要用的原料和最终生产出来的商品。仓库太大，取出原料和存储商品太慢，耗时间。内存（临时小仓库）：原料会先放到这里，小仓库，可以很快的找到需要的原料或商品。CPU（车间）：从

内存（小仓库）里拿到原料，生产商品。中间会有半成品，半成品可以放在内存（小仓库）里。

以上为本人粗浅理解，如有错误之处，欢迎大家指出。

声明：文中图片均从网上获取，最后一段例子从网上博客摘抄而来，如有不妥，请联系本人删除。

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