内存和 CPU 的关系
内存(Memory),又称内部存储器,是计算机的重要组成部分。其主要作用是进行程序的运行和程序运行过程中一些半成品数据的存储。根据不同的性能,有以下多种内部存储器。
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。
内存是计算机与 CPU 进行沟通的桥梁
为了弄清 CPU 和内存的工作关系,我们还需要知道计算机中的另一个重要部件——硬盘。硬盘是计算机的外部存储器,主要存储需要长期保留的程序和数据,有容量大,数据不易丢失的特点,所以也被称为“数据仓库”。 CPU 的工作分为三个步骤①取指令②翻译指令③发送信号执行指令,在第一个步骤“取指令”中,CPU 根据指令计数器内存储的指令地址,从内存中取出相应的指令,写入指令寄存器中以供后续使用。从这一过程中,我们可以看出,内存是 CPU 可以直接寻址的存储空间。
CPU 与内存间的工作关系
当我们在计算机上执行一个程序时,首先由输入设备向 CPU 发出操作指令,CPU 接收到操作指令后,硬盘中对应的程序指令被直接加载到内存中,此后,CPU 再对内存进行寻址操作,将加载到内存中的指令翻译出来,而后发送操作信号给操作控制器,实现程序的运行或数据的处理。
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 。
为什么 CPU 不是直接读取硬盘中的程序进行译码呢?
内存的存取速度远高于硬盘的存取速度,而 CPU 内高速存储器的存取速度更是远高于内存的存取速度。 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。
内存的作用总结
- 保存从硬盘读取的数据,提供给 CPU 使用,以及与外存(硬盘、光盘等介质)交换的数据。
- 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。
- 断电后数据丢失。
类比内存和 CPU 的工作关系
如果说把硬盘比喻成一个大仓库,CPU 比喻成加工车间,那么内存就是一个紧邻的临时的小仓库。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,寻找原材料、取出原料和存取商品太慢,耗时间。
内存(紧邻的临时小仓库):原料会先放到这里,小仓库,可以很快的找到需要的原料或存取商品。
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。