7、计算机内部运作机制深度解析

计算机内部运作机制深度解析

1. 计算机内存结构

从电气角度看，计算机内存由一排或多排内存芯片构成，每块芯片包含大量由晶体管和其他微小电子元件组成的存储单元。为避免混淆，多数时候可忽略晶体管甚至物理芯片排数。

不同时期的计算机，其内存访问方式有所不同：
| 计算机类型 | 内存访问单位 |
| ---- | ---- |
| 8 位计算机 | 8 位（1 字节） |
| 16 位计算机 | 16 位（1 字） |
| 32 位计算机 | 32 位（1 双字） |
| 64 位计算机 | 64 位（1 四字） |

在 PC 架构中，每个字节都有唯一的数字地址，即便计算机一次处理 2、4 或 8 字节信息。例如去图书馆借《指环王》三部曲，每卷都有自己的编号（相当于内存地址），虽可一次借走处理，但也能单卷借阅，不过会增加往返次数，浪费时间精力。同理，32 位或 64 位计算机访问字节时，通常会读取以该字节地址起始的多个字节。

2. 中央处理器（CPU）的角色

在计算机中，负责读取和写入内存数据的主要是中央处理器（CPU）。若将计算机比作公司，CPU 就像车间主管，确保各项指令在芯片层面得以执行。

不过，认为 CPU 独自完成所有工作是一种简化观点。实际上，内存系统和外设（如视频显示板、USB 和网络端口等）也承担了大量实际工作。CPU 会将部分任务分配给其他组件，以提高自身效率。

多数 PC 使用的 CPU 芯片由英特尔公司设计，该公司在 20 世纪 70 年代初发明了单芯片 CPU。此后，英特尔 CPU 不断发展，但从宏观角度看，英特尔或兼容