CPU、内存、硬盘、指令之间的关系

  1.计算机的组成原理

  现代计算机的原型其实最早是由冯·诺伊曼提出的,计算机由五大部分组成:运算器 、 控制器 、 存储器、输入设备、输出设备。其中控制器和运算器又可以统称为CPU

    (1)运算器:又称算术逻辑单元,主要是由算术逻辑部件和寄存器组成。用来进行算术或者逻辑运算等操作。主要由指令寄存器、程序计数器、操作数控制器组成。

  (2)控制器:是整个计算机的控制中心,负责控制和协调整个计算机的动作。能产生各种控制信号,使得各个部件能够一起工作。

  (3)存储器:存储器是存放计算机信息的一个部件,用来存放指令、数据。存储器又有内存储器(内存)和外存储器(硬盘)这两种。

  (4)输入设备:输入设备的作用是将数据信息输入到计算机中。常见的输入设备有:鼠标、键盘等

  (5)输出设备:输出设备负责将计算结果信息输出。常见的输出设备有:显示器、打印机等。

  2.程序是如何执行的

   我们宏观上在计算机上所运行的任何程序,在计算机内部都会转化为各种指令然后执行。执行一条指令需要计算机的各个部件相互协调,共同完成一次操作。程序的本质就是一组指令的集合,它告诉计算机要做哪些事,按什么步骤去做。指令集中包含若干指令,计算机完成一次指令的操作,则称之为一个指令周期。当计算机执行完了指令集,就相当于完成一次程序的执行。程序的执行,基本可以分为以下几个步骤:

  (1)先从磁盘中读取程序至内存

  (2)内存中存放的就是程序的数据和指令,他们都是以二进制的形式存放。(内存基本上分为四大块:栈、堆、全局区或者静态区、代码区)

  (3)由于指令在内存中一般是顺序存放的,CPU每次从内存中读取一条指令放到指令寄存器之后,程序计数器自动+1 指向下一条待执行指令的地址。CPU中的运算器和控制器将会执行该指令,执行完毕之后将运算的结果保存至相应的寄存器。由于程序是一组指令集合,需要不断的循环该步骤直到指令集执行结束。 

  (4)指令执行完成,CPU会将运算结果通过数据总线传输到内存

  (5)程序执行完成

  3.总而言之

   计算机的基本执行单元就是指令,程序又是由一条条指令构成的。一条指令的执行,需要CPU、内存、硬盘各个计算机组件相互配合、相互协调共同来完成。

  

时间: 2024-07-28 20:39:16

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