漫谈计算机组成原理

——CPU，内存，硬盘，指令

计算机组成

  在讨论CPU，内存，硬盘和指令的关系之前，我们先来看一下一个计算机系统的硬件组成

计算机硬件组成

从图片可以看出，CPU通过I/O桥与主存储器相连，通过I/O总线与磁盘控制器相连

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而CPU，内存，硬盘和指令都是些什么东西呢？

CPU

  CPU是一台计算机的运算核心和控制核心，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
  它主要包括运算器（算术逻辑运算单元，ALU）和高速缓冲存储器（Cache）及实现它们之间联系的数据（Data）、控制及状态的总线（Bus）。

CPU内部构成

内存

   内存它是与CPU进行沟通的桥梁，计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的。其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。只要计算机在运行中，CPU就会把需要运算的数据调到内存中进行运算，当运算完成后CPU再将结果传送出来，内存的运行也决定了计算机的稳定运行。

硬盘

  硬盘主要用于信息的备份和脱机存档，相比于CPU和内存，它的优点也是很明显的，硬盘不会因为断电而丢失数据，缺点就是运行速度太慢，CPU的速度是内存的一百倍，是硬盘的几十万倍

 指令

  指令是告诉计算机从事某一特殊运算的代码，是哪个0和1表示的一串0/1序列，用来指示CPU完成一个特定的原子操作，例如，取数指令从存储单元中取出一个数据存放到CPU寄存器中，存数指令将两个寄存器内容进行某种算数或逻辑运算后再送入一个CPU寄存器中，输出指令将一个CPU寄存器的内容送到I/O模块的某个缓存器中，如此等等。

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  CPU从一加电开始，按照取指令，执行指令的循环周而复始地运行。取指令的过程即从某寄存器（比如，程序计数器）中获取一个内存地址，从这个内存地址中读入指令，执行机器指令，不断重复，CPU运行期间会有分支和调用指令来修改程序计数器，否则程序计数器就自动加１，让CPU从下一个内存地址单元取指令，并继续执行。
  硬盘用来存储程序和数据，当运行程序的时候，CPU告诉硬盘把程序加载到内存中去，在内存中代码都是以指令的形式存在。然后CPU通过PC寄存器指定要去读取哪里的指令，将其读取进CPU中解析再执行。