计算机组成原理及cpu、硬盘、内存三者的关系

电脑之父--冯·诺伊曼

提出了组成计算机的五大部件：输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

其中，

输入设备：向电脑输入数据和信息的设备。除了键盘、鼠标，其他输入设备还包括触摸板、麦克风、摄像头、游戏手柄、扫描仪等等。

输出设备：将电脑中的信息输出给用户的设备。常用的输出设备有：显示器、音箱、打印机、投影仪等等。

单纯只有这两个设备是不足够用来真正操作电脑的，电脑机箱才是真正的工作设备，输入和输出设备只是用来让我们和电脑机箱来做交互的。

电脑机箱内部结构，如下图：

来看一下这里的零件都有什么用

主板：连接所有其他设备的设备，其他设备的载体，主板主要是为CPU、内存、显卡、硬盘等提供平台，相当于人体的躯干，关联着各个器官。

CPU：中央处理单元（Central Processing Uit）的缩写，也叫处理器，是计算机的运算核心和控制核心。人靠大脑思考，电脑靠CPU来运算、控制。让电脑的各个部件顺利工作，起到协调和控制作用。

硬盘：存储资料和软件等数据的设备，有容量大，断电数据不丢失的特点。也被人们称之为“数据仓库”。

 

内存：1.负责硬盘等硬件上的数据与CPU之间数据交换处理；

           2.缓存系统中的临时数据

           3.断电后数据丢失

显卡：显示器想要呈现画面，显卡是关键。简单来说，就是负责在显示屏上显示一切信息。打个比方，它就像是人的眼睛，没有了它，电脑就无法驱动形成图像了。显卡性能好，电脑的图形处理能力就高，尤其在玩游戏时更能发现这个（所以很多游戏会要求显卡性能）。对玩家而言，最好选择独立显卡。不过，如果不玩大型游戏，CPU内置核心显卡也基本能满足要求。缺点：系统功耗有所加大，发热量也较大，额外购买

电源：将电压220伏的市电转换为低等电压，然后送到主板及各个硬件！供电！电脑运行需要电力，而电源就是为此供电的，也可以说它在为电脑提供一切动力。电源决定了电脑的稳定性。它和人体心脏功能类似，都是提供动力的核心。

网卡：让我们上网的，一般集成在主板上。

其他...........

说了那么多，醉醉重要的设备是什么呢？CPU、硬盘、内存。

现在来说一下，CPU、硬盘、内存三者之间的关系。（先回顾一下）

CPU：是计算机的运算核心和控制核心，让电脑的各个部件顺利工作，起到协调和控制作用。（大脑）

硬盘：存储资料和软件等数据设备，有容量大，短电数据不丢失的特点。也被人们称之为“数据仓库”

内存：1.负责硬盘等硬件上的数据与CPU之间数据的交换处理

           2.缓存系统中的临时数据

           3.断电后数据丢失

然后，再来看一下电脑应用程序是如何执行起来的。

当我们在电脑上打开QQ时（右键--打开   或者  双击QQ图标），其实是通过鼠标（输入设备）向CPU发送一条命令，CPU接收到这条命令后，QQ程序就从硬盘里被加载到内存（加载时不通过处理器，直接从硬盘加载程序到内存里），加载完成后，CPU就开始执行QQ程序。程序执行起来后，CPU可以让QQ程序显示在我们的显示器上。也就是你看到了QQ程序运行起来了。如果这个时候，你用QQ截取了一张屏幕的图片，那么这张图片会首先保存到内存，在没有退出截屏状态时，你可以在这张图片上写字、画线条，等你右键保存这张图片的时候，这张图片就会保存到硬盘里。

 通过了解一个程序是如何运行起来的，我们就可以了解三者是如何工作的。

可能有些人会不明白，如果程序是这样执行起来的画，那么为什么CPU不直接在硬盘里执行程序，而非要把程序放到内存后在执行呢？

这里是有原因的。我们先来看几张图：

好点的企业用机械硬盘：

一般的固态硬盘：

内存的读写速度：

通过上图我们可以看出，内存存取数据的速度比硬盘的存储速度快了10倍，在某些环境里，硬盘和内存之间的速度差距可能会更大。

而CPU的速度比内存不知还要快多少倍，当我们把程序从硬盘放到内存以后，CPU就直接在内存运行程序，这样比CPU直接在硬盘运行程序就要快很多。

内存解决了一部分CPU运行过快，而硬盘数据存取太慢的问题。提高了我们的电脑的运行速度。

内存就如同一条“高速车道”一般，数据由传输速度较慢的硬盘中通过这条高速车道传送至CPU进行处理！

但内存是带电存储的（一旦断电数据就会消失），而且容量有限，所以要长时间储存程序或数据就需要使用硬盘。

其实内存在这里起了2个作用：

1.保存从硬盘读取的数据，提供给CPU使用

2.保存CPU的一些临时执行结果，以便CPU下次使用或保存到硬盘

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首先接受到我们的命令，之后CPU是告诉硬盘，我要运行你存储的程序A，你把程序A送到内存去。CPU对内存说，我让硬盘把程序A送到你这里来了，你保存一下。

等程序A被完整的送到内存之后。CPU就开始执行程序A。过程就像上面说的，我们再举一个接近我们生活的例子。

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，耗时长。

内存（临时小仓库）：原料会先放在这里，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。

以这种方式，车间的生产速度就会提高。

参考图