CPU，記憶體，磁碟，指令以及它們之間的關係

一、Cpu:

cpu是central process unit的簡稱，是計算機的核心處理器。Cpu的作用是執行機器語言指令。高階語言和組合語言程式被編譯成cpu能理解的機器語言後，存入到記憶體中，cpu就會從記憶體中讀取並執行這些指令序列，完成程式功能。

包括控制器、暫存器、運算器、時鐘四個部分組成。

其中運算器是用來計算的，

暫存器是臨時存放中間資料以及指令的，包括程式計數器、指令暫存器、資料暫存器、地址暫存器等。 暫存器是組合語言所研究的物件，組合語言通過對暫存器的控制（寫入，讀出，加），實現功能。eg：

第一句——物件：eax暫存器；動作：mov；目的地：記憶體（dword）；具體地址：ebp暫存器中儲存的地址。

第二句——物件eax暫存器；動作：add；引數：記憶體中的數；具體地址：ebp暫存器中儲存的地址。

第三句——物件：eax暫存器；動作：mov；目的地：記憶體（dword）；具體地址：ebp暫存器中儲存的地址。

程式計數器的作用是指定當前執行指令的地址。通過改變程式計數器，可以實現程式的邏輯控制。但是，雖然通過改變程式計數器的值可以實現程式跳轉，但是單純通過改變程式計數器的值卻無法實現函式呼叫。因為跳轉不需要回來，而函式呼叫結束之後還要回到原指令的下一條指令。為了實現函式呼叫，需要將程式計數器與call/return指令結合使用。也就是說，在函式呼叫時，在改變程式計數器值的同時，還要呼叫call指令，將返回位置寫入棧記憶體中還需要在被呼叫函式的末尾新增return指令，這樣在被呼叫函式執行結束後會繼續執行return指令，return指令會將程式計數器的值設定為棧的最上邊的值，也就是函式呼叫的返回地址。

程式計數器和記憶體的關係：程式計數器記錄了當前執行的指令在記憶體中年儲存的位置。

控制器是用來控制何時將記憶體的資料及指令讀入暫存器，何時將暫存器中的值輸出到記憶體。

時鐘是同步各個部件之間的步調。

二、記憶體：

記憶體又叫主存，與cpu的暫存器連結，用於將資料以及指令輸入到暫存器中；同時也可以接受暫存器的輸出。本質是作為磁碟與暫存器的中介軟體，起到緩衝作用。斷電後會丟失所有資料。

記憶體和磁碟的關係：由於磁碟的讀寫速度與cpu相差太大，如果cpu直接從磁碟中讀取資料，會造成cpu計算能力極大的浪費。為了解決這個問題，在磁碟與cpu之間加一個記憶體，將磁碟儲存的程式以及資料線讀入記憶體中，cpu直接與記憶體打交道。此外，由於記憶體的空間比磁碟小很多，會出現記憶體不夠用的情況，此時，會將一部分磁碟當做記憶體來使用，也就是虛擬記憶體。

三、磁碟：

存放資料的，容量比記憶體大，速度慢。

斷電不會丟失資料。

四、指令：

指令是控制cpu按照一定功能運算的機器碼。每一種cpu有自己的一套指令集。高階語言編寫的程式最終也要編譯成可以讓cpu理解的一條條機器指令，才能被cpu執行。Cpu除了可以計算資料以外，還可以控制硬體，方法是通過cpu暫存器與I/O埠進行資料交換。計算機中主機與外圍硬體的連結方式是通過I/O埠進行的（埠是用於主機暫存器與外圍裝置交換資料時臨時儲存資料的暫存器）。所以，指令通過控制cpu的輸出和輸入位置，可以讓cpu暫存器向I/O埠暫存器傳送資料，外圍裝置通過與I/O暫存器交換資料，從而達到控制外圍裝置的效果。而作業系統的作用是封裝一套指令序列，cpu通過執行這套指令序列，可以讓硬體完成一系列動作。而應用程式如果需要對硬體進行操作，只需要將作業系統的這套指令序列複製到自己的程式中即可。複製這套指令的方式就是API。從這個角度來看，作業系統就是封裝了控制硬體完成一系列動作的指令序列的集合，這套集合提供給應用程式以及計算機的使用者。從而達到了將人、應用程式與硬體隔離的效果。

五、它們之間的關係

可執行程式（也就是機器碼序列）首先從磁碟中被讀入到記憶體中，然後記憶體中的程式會被一條一條的讀到指令暫存器中被執行。