CPU内存硬盘指令之间的关系

Posted 2020-09-01

　　1.计算机的组成原理

　　现代计算机的原型其实最早是由冯·诺伊曼提出的，计算机由五大部分组成：运算器 、 控制器 、 存储器、输入设备、输出设备。其中控制器和运算器又可以统称为CPU

　   （1）运算器：又称算术逻辑单元，主要是由算术逻辑部件和寄存器组成。用来进行算术或者逻辑运算等操作。主要由指令寄存器、程序计数器、操作数控制器组成。

　　（2）控制器：是整个计算机的控制中心，负责控制和协调整个计算机的动作。能产生各种控制信号，使得各个部件能够一起工作。

　　（3）存储器：存储器是存放计算机信息的一个部件，用来存放指令、数据。存储器又有内存储器（内存）和外存储器（硬盘）这两种。

　　（4）输入设备：输入设备的作用是将数据信息输入到计算机中。常见的输入设备有：鼠标、键盘等

　　（5）输出设备：输出设备负责将计算结果信息输出。常见的输出设备有：显示器、打印机等。

　　2.程序是如何执行的

　　　我们宏观上在计算机上所运行的任何程序，在计算机内部都会转化为各种指令然后执行。执行一条指令需要计算机的各个部件相互协调，共同完成一次操作。程序的本质就是一组指令的集合，它告诉计算机要做哪些事，按什么步骤去做。指令集中包含若干指令，计算机完成一次指令的操作，则称之为一个指令周期。当计算机执行完了指令集，就相当于完成一次程序的执行。程序的执行，基本可以分为以下几个步骤：

　　（1）先从磁盘中读取程序至内存

　　（2）内存中存放的就是程序的数据和指令，他们都是以二进制的形式存放。（内存基本上分为四大块：栈、堆、全局区或者静态区、代码区）

　　（3）由于指令在内存中一般是顺序存放的，CPU每次从内存中读取一条指令放到指令寄存器之后，程序计数器自动+1 指向下一条待执行指令的地址。CPU中的运算器和控制器将会执行该指令，执行完毕之后将运算的结果保存至相应的寄存器。由于程序是一组指令集合，需要不断的循环该步骤直到指令集执行结束。　

　　（4）指令执行完成，CPU会将运算结果通过数据总线传输到内存

　　（5）程序执行完成

　　3.总而言之

　　　计算机的基本执行单元就是指令，程序又是由一条条指令构成的。一条指令的执行，需要CPU、内存、硬盘各个计算机组件相互配合、相互协调共同来完成。