電腦結構和CPU、記憶體、硬碟三者之間的關係

電腦結構和CPU、記憶體、硬碟三者之間的關係

前面提到了，電腦之父——馮·諾伊曼提出了計算機的五大部件：輸入裝置、輸出裝置、儲存器、運算器和控制器。

我們看一下現在我們電腦的： 鍵盤滑鼠、顯示器、機箱、音響等等。

這裡顯示器為比較老的CRT顯示器，現在一般都成功了液晶顯示器。

我們想一下，我們在玩電腦的時候，我們使用鍵盤滑鼠來操作電腦，我們在和其他人QQ聊天的時候，滑鼠可以幫我們選中聊天的人，開啟聊天視窗，鍵盤則是負責打字，幫我們輸入聊天的內容。

我們在操作鍵盤滑鼠的時候，其實都是在告訴電腦來做什麼的。我們管鍵盤和滑鼠叫輸入裝置。

輸入裝置： 向電腦輸入資料和資訊的裝置。除了鍵盤。除了鍵盤滑鼠，其他輸入裝置還包括觸控板、麥克風、攝像頭，遊戲手柄、掃描器等等

顯示器用來向我們展示畫面，顯示內容，音箱則播放音樂給我們聽，我們管他們叫輸出裝置。

輸出裝置： 將電腦中的資訊輸出給使用者的裝置。常用的輸入裝置有：顯示器、音箱、印表機、投影儀等等

我們買來電腦，如果只有鍵盤滑鼠、顯示器、音箱，我們能玩電腦麼？肯定不能。 那麼其實電腦機箱才是真正的工作的裝置，輸入輸出裝置只是用來讓我們和電腦機箱來做互動的。

那機箱內部都有什麼呢？我們看一下下面的圖片：

我們來看一下這裡的零件都有什麼用

主機板：連線所有其他裝置的裝置，是其他裝置的載體，主機板主要是為CPU、記憶體、顯示卡、硬碟等提供平臺，相當於人體的軀幹，關聯著各個器官。

CPU：中央處理單元(Cntral Pocessing Uit)的縮寫，也叫處理器，是計算機的運算核心和控制核心。人靠大腦思考，電腦靠CPU來運算、控制。讓電腦的各個部件順利工作，起到協調和控制作用。

硬碟：儲存資料和軟體等資料的裝置，有容量大，斷電資料不丟失的特點。也被人們稱之為“資料倉庫”。

記憶體：1. 負責硬碟等硬體上的資料與CPU之間資料交換處理；2. 快取系統中的臨時資料。3. 斷電後資料丟失。

顯示卡：顯示器想要呈現畫面，顯示卡是關鍵。簡單來說，就是負責在顯示屏上顯示一切資訊。打個比方，它就像是人的眼睛，沒有了它，電腦就無法驅動形成影象了。顯示卡效能好，電腦的圖形處理能力就高，尤其在玩遊戲時更能發現這個（所以很多遊戲會要求顯示卡效能）。對玩家而言，最好選擇獨立顯示卡。不過，如果不玩大型遊戲，CPU內建核心顯示卡也基本能滿足要求。缺點： 系統功耗有所加大，發熱量也較大，額外購買

電源：將電壓220伏的市電轉換為低等電壓，然後送到主機板及各個硬體！供電！電腦執行需要電力，而電源就是為此供電的，也可以說它在為電腦提供一切動力。電源決定了電腦的穩定性。它和人體心臟功能類似，都是提供動力的核心。

網絡卡： 讓我們上網的，一般整合在主機板上。

其他..........................

說了這麼多，其實最最重要的裝置是什麼呢？ CPU、硬碟、記憶體。

現在我們來說一下CPU、硬碟、記憶體三者之間的關係。 

首先 ,我們先回想一下三者的作用：

CPU：是計算機的運算核心和控制核心，讓電腦的各個部件順利工作，起到協調和控制作用。
硬碟：儲存資料和軟體等資料的裝置，有容量大，斷電資料不丟失的特點。也被人們稱之為“資料倉庫”。
記憶體：1. 負責硬碟等硬體上的資料與CPU之間資料交換處理；2. 快取系統中的臨時資料。3. 斷電後資料丟失。

然後， 我們再來看一下程式是如何執行起來的。

當我們在電腦上開啟QQ時（右鍵-開啟 或者雙擊QQ圖示），其實是通過滑鼠（輸入裝置）向CPU傳送了一條命令，CPU接收到這條命令後，QQ程式就從硬盤裡被載入到記憶體（載入時不通過處理器，直接從硬碟載入程式到記憶體裡），載入完成後，CPU就開始執行QQ程式。程式執行起來後，CPU可以讓QQ程式顯示在我們的在顯示器上。也就是你看到了QQ 程式執行起來了。如果這個時候，你用QQ截取了一張螢幕的圖片，那麼這張圖片會首先儲存到記憶體，在沒有退出截圖狀態時，你可以在這張圖片上寫字、畫線條，等你右鍵儲存這張圖片的時候，這張圖片就會儲存到硬盤裡。

通過了解一個程式是如何執行起來的，我們就可以瞭解三者是如何工作的 。

可能有些人會不明白，如果程式是這樣執行起來的話，那麼為什麼CPU不直接在硬盤裡執行程式，而非要把程式放到記憶體後在執行呢？

這裡是有原因的。我們先來看幾張圖：

好點的企業用機械硬碟 ：                                                                                     一般的固態硬碟：

記憶體的讀寫速度：

通過上圖我們可以看出，記憶體存取資料的速度比硬碟的存取速度快了10倍， 在某些環境裡，硬碟和記憶體之間的速度差距可能會更大。

而CPU的速度比記憶體不知還要快多少倍。當我們把程式從硬碟放到記憶體以後，CPU就直接在記憶體執行程式，這樣比CPU直接在硬碟執行程式就要快很多。

記憶體解決了一部分CPU執行過快，而硬碟資料存取太慢的問題。 提高了我們的電腦的執行速度。

記憶體就如同一條“高速車道”一般，資料由傳輸速度較慢的硬碟通過這條高速車道傳送至CPU進行處理！

但記憶體是帶電儲存的(一旦斷電資料就會消失)，而且容量有限，所以要長時間儲存程式或資料就需要使用硬碟。

其實記憶體在這裡起了兩個作用：

1.  儲存從硬碟讀取的資料，提供給CPU使用

2. 儲存CPU的一些臨時執行結果，以便CPU下次使用或儲存到硬碟

三者之間的關係：

簡單來說，硬碟用來儲存我們的程式和資料，當我們執行程式的時候，CPU首先接受到我們的命令，之後CPU是告訴硬碟，我要執行你儲存的程式A，你把程式A送到記憶體去。CPU對記憶體說，我讓硬碟把程式A送到你這裡來了，你儲存一下。 等程式A被完整的送到記憶體之後。CPU就開始執行程式A。

過程就像上面說的，我們在舉一個接近我們生活的例子。

如果說把硬碟比喻成一個大倉庫，CPU比喻成加工車間，那麼記憶體就是一個臨時的小倉庫。從距離上來說， 相比記憶體到CPU的距離和硬碟到記憶體的距離，記憶體和CPU的距離更短。

硬碟（大倉庫）用來儲存車間需要用的原料和最終生產出來的商品。倉庫太大，取出原料和儲存商品太慢，耗時間。

記憶體（臨時小倉庫）：原料會先放到這裡，小倉庫，可以很快的找到需要的原料或商品。

CPU（車間）：從記憶體（小倉庫）裡拿到原料，生產商品。中間會有半成品，半成品可以放在記憶體（小倉庫）裡。

以這種方式，車間的生產速度就會提高。

參考圖

參考： CMU、google圖片