计算机组成原理之CPU、外存、内存之间的关系

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计算机组成原理之CPU、外存、内存之间的关系

2024-07-13 13:34| 来源: 网络整理| 查看: 265

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。



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