macOS上的汇编入门（三）——硬件基础

在上一篇文章中，我们讲了关于进制、补码和逻辑运算的数学基础。在这篇文章中，我们主要讨论的是硬件基础。由于汇编语言实际上是底层硬件的一个抽象，因此，我并不想太多地涉及底层硬件，只想大致讲一下硬盘-内存-CPU的这个三级结构。但这里要指出的是，实际上硬件层面远不止这么简单，还有一二三级缓存等复杂的结构。

CPU、内存与硬盘

打开我们的Mac的系统信息，我们可以看到处理器和内存型号：

在磁盘工具中，我们也可以看到硬盘的型号：

处理器（即CPU）、内存和硬盘，这三者究竟有什么关系呢？

通过一个简单的计算我们可以知道，一块硬盘的大小为251GB, 那么一共有251,000,000,000个存储单元，也就是约10的11次方个存储单元；一块内存的大小为8GB, 那么一共有8,000,000,000个存储单元，也就是约10的9次方个存储单元；而一块Intel Core i5的CPU，由于采用x86-64架构，因此一共有16个通用寄存器。

因此，一块硬盘的存储容量是一块内存的100倍，是一个CPU的10,000,000,000倍！

那么，我们为什么要有这样的区分呢？能不能整个电脑的存储全用CPU的寄存器来做呢？答案是：理论上能，但实际上人类科技水平达不到，而且即使做出来也太贵了。我们从一个只有CPU，存储全靠寄存器的电脑入手，看如何能降低科技要求，削减开支。

CPU的功能是什么？是将寄存器中存储的值放到各种运算单元中进行处理。那么，我们在运行一个程序的时候，可能这个程序会有数以千计个变量，但是，在一段时间内参与运算的变量的个数却是非常少的，许多变量在参与运算后的很长一段时间内都不会再次参与