12、计算机硬件基础：内存、CPU及其他组件解析

计算机硬件基础：内存、CPU及其他组件解析

1. 内存与数据存储

在计算机的世界里，内存是数据和程序指令的存储之所。图 7 - 4 展示了一种典型的内存字节视图，最左侧列是十六进制的内存地址，随后的 16 个值代表该地址及后续 15 个地址处的字节。这种呈现方式比表格更紧凑，但每个地址并非唯一标注。在图中，我们能看到从地址 0x0002 开始存储的 ASCII 字符串 “Hello”。

早期假设的具有 64KB RAM 的计算机只是一个示例，如今的计算设备内存容量大幅提升。截至 2020 年，智能手机通常至少有 1GB 内存，笔记本电脑一般至少有 4GB 内存。

这里有一个练习：计算寻址 4GB 内存所需的位数。可参考 SI 前缀表，要记住每个字节都有唯一的地址，答案可在附录 A 中找到。

2. 中央处理器（CPU）

虽然内存为计算机提供了存储数据和程序指令的空间，但执行这些指令的是 CPU（处理器）。处理器赋予计算机运行在其设计时尚未构想出来的程序的灵活性。它实现了一组指令，程序员可以利用这些指令构建有意义的软件。每个指令都很简单，但这些基本指令却是所有软件的构建基石。

CPU 支持的指令类型包括：
- 内存访问 ：读、写（到内存）
- 算术运算 ：加、减、乘、除、递增
- 逻辑运算 ：与、或、非
- 程序流程 ：跳转（到程序的特定部分）、调用（子例程）

程序指令存于内存中，CPU 读取这些指令以运行程序。