1. CPU
CPU,Central Processing Unit的缩写,中文名是中央处理器,负责机器语言程序的解释和执行,以及计算机设备的控制。重点掌握程序的运行流程:程序员编写高级语言程序→编译成计算机能识别的机器语言程序,生成.exe文件→程序运行时,内存生成.exe文件副本→CPU解释并执行程序内容。
CPU和内存是由许多晶体管组成的电子元件,成为IC(Integrated Circuit)集成电路。包括四个部分:寄存器,控制器,运算器,时钟(Clock Puzzle)。
·寄存器暂存指令和数据,一个CPU常有20~100个寄存器;
·控制器负责将内存中的指令和数据读入寄存器中,并通过CPU的执行结果控制整个计算机,所谓的控制其实可以简单理解为是除与运算以外的CPU与外界的输入输出。
·运算器运算从内存读入寄存器中的数据和指令;
·时钟负责发出CPU开始计时的时钟信号。
2. 内存
内存是计算机的主存储器(main memory),通过控制芯片与CPU相连,负责存储数据和指令。由可读写的器件构成,常使用DRAM(Dynamic Random Access Memory 动态随机存取存储器)芯片,可对任意地址读写数据,按字节存放和编址,CPU通过地址访问内存。关键是计算机关机时内存中的东西会被清除。
内存的物理机制很简单,内存实际上是一种名为内存IC 的电子元件。内存IC 包括DRAM、SRAM、ROMA 等多种形式,ROM(Read Only Memory)是一种只能用来读取的内存;RAM(Random Access Memory)是可被读取和写入的内存,分为需要经常刷新(refresh)以保存数据的DRAM(Dynamic RAM);以及不需要刷新电路即能保存数据的SRAM(Static RAM)。内存IC 中有电源、地址信号、数据信号、控制信号等用于输入输出的大量引脚(IC 的引脚),通过为其指定地址(address),来进行数据的读写。现在A0~A9,D0~D9,根据需要设置二进制数值,通过调整控制信号RD和WR引脚的0,1值,在内存IC中读写数据。
3. 硬盘
硬盘和内存都属于计算机的存储器,内存利用电流来实现存储,磁盘利用磁效应来实现存储的。而从存储容量来看,内存是高速高价,而磁盘则是低速廉价。因为磁盘读取速度慢,与CPU的高效无法匹配,所以硬盘中的程序加载到内存中,再送入CPU中执行。
·硬盘和内存的关系
把从磁盘中读出的数据存储到内存空间中有两种方式:
①磁盘缓存disk cache
读取同一数据时,不用通过实际的磁盘,而是从磁盘缓存中把内容读出。过程是:首次读出时从硬盘读取(低速)→将数据保存到高缓中→再次读取同一数据时从高缓读出。
②虚拟内存virtual memory
把磁盘的一部分作为假想的内存来使用。虚拟内存虽说是把磁盘作为内存的一部分来使用,但实际上正在运行的程序部分,必须在内存中的。也就是说,为了实现虚拟内存,就必须把实际内存(也可称为物理内存)的内容,和磁盘上的虚拟内存的内容进行部分置换(swap),并同时运行程序。具体有两种:分段式和分页式,以页或段为单位在内存和磁盘间进行置换。
4. 指令
一般所说的程序,譬如运动会、音乐会的程序等,指的是“行事的先后次序”。计算机程
序也是一样的道理。程序是指令和数据的组合体。例如,C 语言“printf (" 你好");”这个简单的程序中,printf 是指令," 你好" 是数据。CPU 能够直接识别和执行的只有机器语言。使用C、Java 等语言编写的程序,最后都会转化成机器语言。硬盘和磁盘等媒介上保存的程序被复制到内存后才能运行。内存中保存命令和数据的场所,通过地址来标记和指定。地址由整数值表示。 计算机的构成元件中,根据程序的指令来进行数据运算,并控制整个计算机的设备称作CPU。大家熟知的奔腾(Pentium)就是CPU 的一种。