计算机结构

想象一个最简单的场景, 我们打开记事本, 然后通过键盘输入123, 则显示器上就显示出了123. 这个过程, 计算器为我们完成了那些操作呢? 这一切是如何运转的呢? 首先看一下计算机的结构.

冯诺依曼计算机主要由CPU, 存储器, 输入设备和输出设备组成. 其中CPU又由运算器和控制器组成. 存储器就是内存, 内存断电内容就会丢失. 键盘鼠标等都是输入设备, 显示器打印机等属于输出设备.

我们的程序最初都在硬盘中存储, 包括操作系统. 硬盘是没有办法直接和CPU进行交互的, 必须先加载到内存中才能被CPU处理. 开机其中一个主要步骤就是将硬盘的操作系统加载到内存. CPU可以看做计算机的大脑, 所有程序的控制和数据的计算都需要由CPU完成. 我们知道计算机是二进制存储的, 所以内存中保存的是010101这样的二进制序列, 其中包括指令和数据, 这两者从存储形式上并没有区别. 指令是能够被CPU执行的命令, 比如加法指令, 左移指令.

再回到最初的场景中, 记事本程序原来存储在硬盘中. 我们打开时候, 就会加载到内存中, 然后CPU读取其指令, 成功执行. 键盘输入数据的时候, CPU按照输入执行对应指令, 并通过输出设备进行展示.

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