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两分钟看懂计算机中CPU、内存、硬盘的工作原理

分享人:孙益申 来源:互联网 时间:2017-12-16 阅读:0

在日常的生活和工作中,我们都离不开电脑,专业点称之为计算机。特别是对于我们程序员来说每天都在计算机上编写各种程序,所以对于了解计算机的各部分原理是非常必要的,了解原理才能够写出更好的程序。让我们来聊聊现代计算机的组成架构和各部分的工作原理。

著名的计算机之父——冯诺依曼最早提出计算机的五大组成:分别有输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

输入设备:常见的有鼠标键盘、触摸板、麦克风、摄像头等等。

输出设备:最常见的就是显示器了,还有音箱、打印机等等。

有了输入输出设备肯定还不够用,我们看看一台计算机的内部还有哪些东西。

主板:负责连接其他设备,比如CPU、内存、硬盘、显卡等,就像我们人体的躯干,包含了人的各种器官

CPU:计算机中的最重要的一个硬件,全称为中央处理器(Cntral Processing Uit),是计算机运算的核心。就像人的大脑一样,可以思考。计算机靠CPU来进行运算并控制计算机的其他硬件协同工作。

硬盘:负责存储各种各样的数据和程序,具有断电数据不丢失的特点。

内存:缓存系统中的临时数据,这个可能难理解些,为什么有了硬盘存储还需要内存呢?下面我们详细的说。

显卡:显示器所呈现的画面需要显卡的工作,主要负责图形的处理,一般在玩游戏的时候就会对图形的处理能力要求极高。一般CPU会集成显卡,对于日常的需求可以应付。

电源:这个不用解释了,为所有硬件供电,没有电什么都不工作了。

网卡:一般都会集成在主板上,负责上网的。

这里面最重要的部分就是CPU、内存、硬盘了,没有他们程序就不能运行了。现在我们来说下一个程序是怎么执行的。

当我们在电脑上双击打开QQ时,其实是通过鼠标(输入设备)向CPU发送一条指令,CPU接到指令后,把QQ程序从硬盘加载到内存中,加载完成后,CPU开始执行QQ程序。执行完成后,CPU可以让QQ程序显示在显示器上。也就是我们看到的最终结果。这就是程序的一般运行过程。

可能大家还是有一些问题,比如CPU为什么不直接在硬盘里执行程序,为什么要把程序加载到内存中执行呢?这里最重要的原因就是读写速度,一般机械硬盘的读写速度在100Mb/s左右,固态硬盘在300Mb/s左右,而内存的读写速度在2500Mb/s左右。所以大家知道为什么了吧,内存的读写速度比硬盘快了10倍,所以这样程序运行的速度更快。但内存是带电存储的,一旦断电数据就会消失,所以持久保存数据还得靠硬盘。

总体来说内存在这中间起到了两个作用:

首先就是加载硬盘中的程序代码,提供给CPU使用。

然后保存CPU执行的需要的一些临时数据,以便CPU下次使用或者存到硬盘中。

到这文章就结束了,本文从简单的角度介绍了计算机的工作原理和主要的CPU、内存、硬盘的工作原理,没有太过于深入,也没有太过于晦涩难懂的术语,希望帮助到想理解计算机的同学们。



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