电脑结构和CPU、内存、硬盘三者之间的关系

前面提到了，电脑之父——冯·诺伊曼提出了计算机的五大部件：输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。

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我们看一下现在我们电脑的： 键盘鼠标、显示器、机箱、音响等等。

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这里显示器为比较老的CRT显示器，现在一般都成功了液晶显示器。

我们想一下，我们在玩电脑的时候，我们使用键盘鼠标来操作电脑，我们在和其他人QQ聊天的时候，鼠标可以帮我们选中聊天的人，打开聊天窗口，键盘则是负责打字，帮我们输入聊天的内容。

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我们在操作键盘鼠标的时候，其实都是在告诉电脑来做什么的。我们管键盘和鼠标叫输入设备。

输入设备： 向电脑输入数据和信息的设备。除了键盘。除了键盘鼠标，其他输入设备还包括触摸板、麦克风、摄像头，游戏手柄、扫描仪等等

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显示器用来向我们展示画面，显示内容，音箱则播放音乐给我们听，我们管他们叫输出设备。

输出设备： 将电脑中的信息输出给用户的设备。常用的输入设备有：显示器、音箱、打印机、投影仪等等

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我们买来电脑，如果只有键盘鼠标、显示器、音箱，我们能玩电脑么？肯定不能。 那么其实电脑机箱才是真正的工作的设备，输入输出设备只是用来让我们和电脑机箱来做交互的。

那机箱内部都有什么呢？我们看一下下面的图片：

我们来看一下这里的零件都有什么用

主板：连接所有其他设备的设备，是其他设备的载体，主板主要是为CPU、内存、显卡、硬盘等提供平台，相当于人体的躯干，关联着各个器官。

CPU：中央处理单元(Cntral Pocessing Uit)的缩写，也叫处理器，是计算机的运算核心和控制核心。人靠大脑思考，电脑靠CPU来运算、控制。让电脑的各个部件顺利工作，起到协调和控制作用。

硬盘：存储资料和软件等数据的设备，有容量大，断电数据不丢失的特点。也被人们称之为“数据仓库”。

内存：1. 负责硬盘等硬件上的数据与CPU之间数据交换处理；2. 缓存系统中的临时数据。3. 断电后数据丢失。

显卡：显示器想要呈现画面，显卡是关键。简单来说，就是负责在显示屏上显示一切信息。打个比方，它就像是人的眼睛，没有了它，电脑就无法驱动形成图像了。显卡性能好，电脑的图形处理能力就高，尤其在玩游戏时更能发现这个（所以很多游戏会要求显卡性能）。对玩家而言，最好选择独立显卡。不过，如果不玩大型游戏，CPU内置核心显卡也基本能满足要求。缺点： 系统功耗有所加大，发热量也较大，额外购买

电源：将电压220伏的市电转换为低等电压，然后送到主板及各个硬件！供电！电脑运行需要电力，而电源就是为此供电的，也可以说它在为电脑提供一切动力。电源决定了电脑的稳定性。它和人体心脏功能类似，都是提供动力的核心。

网卡： 让我们上网的，一般集成在主板上。

其他..........................

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说了这么多，其实最最重要的设备是什么呢？ CPU、硬盘、内存。

现在我们来说一下CPU、硬盘、内存三者之间的关系。

首先 ,我们先回想一下三者的作用：

CPU：是计算机的运算核心和控制核心，让电脑的各个部件顺利工作，起到协调和控制作用。
硬盘：存储资料和软件等数据的设备，有容量大，断电数据不丢失的特点。也被人们称之为“数据仓库”。
内存：1. 负责硬盘等硬件上的数据与CPU之间数据交换处理；2. 缓存系统中的临时数据。3. 断电后数据丢失。

然后， 我们再来看一下程序是如何执行起来的。

当我们在电脑上打开QQ时（右键-打开 或者双击QQ图标），其实是通过鼠标（输入设备）向CPU发送了一条命令，CPU接收到这条命令后，QQ程序就从硬盘里被加载到内存（加载时不通过处理器，直接从硬盘加载程序到内存里），加载完成后，CPU就开始执行QQ程序。程序执行起来后，CPU可以让QQ程序显示在我们的在显示器上。也就是你看到了QQ 程序运行起来了。如果这个时候，你用QQ截取了一张屏幕的图片，那么这张图片会首先保存到内存，在没有退出截屏状态时，你可以在这张图片上写字、画线条，等你右键保存这张图片的时候，这张图片就会保存到硬盘里。

通过了解一个程序是如何运行起来的，我们就可以了解三者是如何工作的 。

可能有些人会不明白，如果程序是这样执行起来的话，那么为什么CPU不直接在硬盘里执行程序，而非要把程序放到内存后在执行呢？

这里是有原因的。我们先来看几张图：

好点的企业用机械硬盘 ：                                                                                     一般的固态硬盘：

    

内存的读写速度：

     

通过上图我们可以看出，内存存取数据的速度比硬盘的存取速度快了10倍， 在某些环境里，硬盘和内存之间的速度差距可能会更大。

而CPU的速度比内存不知还要快多少倍。当我们把程序从硬盘放到内存以后，CPU就直接在内存运行程序，这样比CPU直接在硬盘运行程序就要快很多。

内存解决了一部分CPU运行过快，而硬盘数据存取太慢的问题。 提高了我们的电脑的运行速度。

内存就如同一条“高速车道”一般，数据由传输速度较慢的硬盘通过这条高速车道传送至CPU进行处理！

但内存是带电存储的(一旦断电数据就会消失)，而且容量有限，所以要长时间储存程序或数据就需要使用硬盘。

其实内存在这里起了两个作用：

1.  保存从硬盘读取的数据，提供给CPU使用

2. 保存CPU的一些临时执行结果，以便CPU下次使用或保存到硬盘

三者之间的关系：

简单来说，硬盘用来存储我们的程序和数据，当我们运行程序的时候，CPU首先接受到我们的命令，之后CPU是告诉硬盘，我要运行你存储的程序A，你把程序A送到内存去。CPU对内存说，我让硬盘把程序A送到你这里来了，你保存一下。 等程序A被完整的送到内存之后。CPU就开始执行程序A。

过程就像上面说的，我们在举一个接近我们生活的例子。

如果说把硬盘比喻成一个大仓库，CPU比喻成加工车间，那么内存就是一个临时的小仓库。从距离上来说， 相比内存到CPU的距离和硬盘到内存的距离，内存和CPU的距离更短。

硬盘（大仓库）用来保存车间需要用的原料和最终生产出来的商品。仓库太大，取出原料和存储商品太慢，耗时间。

内存（临时小仓库）：原料会先放到这里，小仓库，可以很快的找到需要的原料或商品。

CPU（车间）：从内存（小仓库）里拿到原料，生产商品。中间会有半成品，半成品可以放在内存（小仓库）里。

以这种方式，车间的生产速度就会提高。

参考图

参考： CMU、google图片