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浅谈CPU,内存,硬盘,指令以及他们之间的关系

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 bgm重启
发布于 2017/02/25 11:19
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  我们都知道电脑上可以听音乐、看电影,可是电脑是如何让这些程序运行起来给我们提供服务呢?下面让我们一起来探讨一下,程序究竟是怎样跑起来的。 ####1.CPU的组成   CPU(Central Processing Unit)内部是由寄存器、控制器、运算器和时钟四个部分构成,各部分之间通过电流信号相互连通。

  • 寄存器:用来暂存指令、数据等处理对象,可以视为内存的一种。根据种类的不同,一个CPU内部会有多个寄存器
  • 控制器:负责将内存上的指令、数据等读取到寄存器内,并根据指令的执行结果来控制整个计算机
  • 运算器:负责运算从内存读入寄存器的数据
  • 时钟:负责发出CPU开始计时的时钟信号。不过,也有些计算机的时钟位于CPU外

CPU内部结构 ####2.内存与硬盘   内存和硬盘都是计算机的存储器。但是二者之间又有本质上的区别。
  内存(main memory)也称为主存,其作用是暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交互的数据。内存可以直接与CPU进行沟通,计算机在运行时会将需要的数据先暂时存放在内存中,当运算完成后CPU再将计算结果传送出去。硬盘是计算机重要的外部存储设备,计算机的操作系统、应用软件、文档、数据等,都可以存放在硬盘上。内存与硬盘相比,容量小,运算快,造价高。但是当计算机断电时,内存中的数据将会消失,所以内存是用来存放CPU运行时的数据,而硬盘用来存放大容量,运算时不常用的数据。 ####3.指令   指令就是指挥计算机运行的指示和命令。一条指令通常包含两方面的内容:操作码和操作数,操作码决定要完成的动作,操作数指参加运算的数据及其所在的单元地址。在计算机中,操作码和操作数都通过二进制表示,分别称为操作码和地址码,整条指令以二进制编码的形式存放在存储器中。   执行指令时首先是取指令和分析指令,按照程序规定的次序,从内存中取出当前执行的指令,并送到指令寄存器中,对所取的指令进行指令分析,即根据指令中的操作码确认应该执行什么操作。其次是执行指令,由控制器完成并为取下一条指令做好准备。 ####4.四者之间的关系   冯诺依曼结构工作原理

  一个程序若想正确的运行起来,非得四者之间相互配合不可。程序启动后,CPU会发出指令将存在硬盘中的程序代码加载到内存中。根据时钟信号,控制器会从内存中读取指令和数据。通过对这些指令获取、分析和执行,运算器就会对数据进行运算,控制器则会根据运算结果来控制计算机,从而使程序成功的运行起来。

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