43、计算机系统内部构成揭秘

计算机系统内部构成揭秘

1. 计算机硬件概述

计算机硬件是构成计算机的所有物理部件。计算机大小各异，从嵌入设备中的小型计算机到大型固定计算机都有。所有现代计算机都围绕核心部分构建，该核心部分包括处理器（通常称为中央处理器，即 CPU）和一个或多个存储单元（或内存单元）。CPU 负责处理数据，存储单元用于存储数据和程序，程序由一系列指令组成，这些指令告诉 CPU 如何处理数据。

CPU 和存储单元通过某种网络在计算机内部相连，从技术上讲，这个网络是总线，它由一组导电线路组成，用于在计算机各单元之间传输电信号。这种基本架构最早由匈牙利 - 美国数学家约翰·冯·诺伊曼在 1945 年提出，被称为“冯·诺伊曼架构”。其基本原理是 CPU 从存储单元一次获取一条指令，控制单元解释指令以确定要执行的操作，从存储单元获取必要的数据，借助算术逻辑单元（ALU）进行计算（如有需要），将结果存储在存储单元中，然后继续处理下一条指令。

现代计算机的结构更为复杂。一方面，CPU 通常包含多个核心，这些核心可以独立运行，每个核心都有自己的控制单元和 ALU。不同类型的计算机，其 CPU 核心的功能和数量可能不同，例如移动电话的 CPU 可能包含处理电话网络连接和用户界面的专用核心，大型计算机的 CPU 可能包含用于处理屏幕图像显示的图形处理单元（GPU），而 GPU 本身也可能由多个核心组成。另一方面，存储单元被划分为不同层次的存储结构，采用不同技术，具有不同的容量和访问时间，具体如下：
- 磁盘 ：容量大，但访问时间长。
- （主）内存 ：容量适中，访问时间短。
- 高速缓存 </