计算机组成原理之CPU、外存、内存之间的关系

现在我们使用的计算机基本都是在电脑之父冯·诺依曼的理论下所制造的，即组成计算机的五大部件为：输入设备、运算器、控制器、存储器、输出设备。

输入设备： 向电脑输入数据和信息的设备。例如鼠标键盘等。
运算器: 由CPU完成一系列的数据运算。
控制器： 控制信号时钟等。
存储器： 存储数据。
输出设备： 将电脑中的信息输出给用户的设备。例如显示器、打印机、投影仪等。

传统的计算机就由以上五大部件所组成。

那么下面我们来介绍一下CPU、主存和外存的联系

首先，我们想一下它们的具体作用：

CPU： 中央处理单元，也叫处理器，是计算机的运算核心和控制核心。一个电脑的正常使用，离不开CPU的运算，正是因为他的存在，才使得电脑的各个部件顺利工作，起到协调和控制的作用。

内存（内部存储器）： 内存也叫主存，在一些特殊情况下不等同，但是大多数情况下都是同一含义。内存是用来存储临时数据的（即断电后数据消失），它主要负责硬盘等硬件上的数据和CPU之间的数据交换处理，也起到缓存系统中的临时数据的作用。在计算机中，它直接和CPU交换数据。

外存（外部存储器）： 常见的外存有U盘、硬盘光盘等。外存是用来保存大量数据的，它的主要特点是容量大、断电数据不会消失。

三者之间的关系：

简单来说，硬盘用来存储我们的程序和数据，当我们运行程序的时候，CPU首先接收到我们的命令，之后CPU告诉硬盘， 我们运行你的程序A了，你把程序A送到内存中去。CPU对内存说，我让硬盘把程序A送到你这里了，你接收一下。此时程序会在外存的后备队列中等待，当内存空间足够时，这时内存会创建一个空白PCB，接着为进程分配资源，然后初始化PCB中的数据，最后将其插入内存的就绪队列中，等待CPU运行程序。

所以说它们之间的关系就是：如果把硬盘比作一个大仓库，CPU比作加工车间，那么内存就是一个临时的小仓库。从距离上来看，CPU到内存的距离小于到硬盘的距离。因为仓库是用来存储原料和商品的，仓库大了，资源自然也就不好找出来，取出原料和存储商品时间太长，效率太低。所以内存的主要作用还是平衡CPU与外设的数据传输速率问题。

我们以一个最简单的例子来说：

如果你现在想运行QQ程序，此时你就会通过输入设备（鼠标）双击QQ图标，这时CPU就会接受到指令，于是内存将由外存（C盘或者D盘等）中的QQ加载保存到内存中（加载时不需通过处理器，直接由硬盘加载到内存），加载完成后，CPU就开始运行QQ程序。程序执行后，CPU会通过输出设备（显示屏）将运行结果显示到我们的显示器上，于是我们看到了QQ登录页面。此时，如果你用QQ截了一张图片，那么这张图片会暂时保存在内存中，在没有退出截屏时，你可以对这张图片进行编辑，当你将图片保存后，图片就从内存消失保存到了硬盘上。