最近讀完《程式是怎樣跑起來的》以及《深入理解計算機系統》的3、6、9章節後對計算機的組成有了更深入細緻的了解，現總結一下對cpu、記憶體、硬碟、指令的理解及他們之間的關係。
cpu是英文central processing unit（**處理器）的縮寫，相當於計算機的大腦，它是解釋和執行程式的。cpu的內部由暫存器、控制器、運算器和時鐘四個部分構成，各部分之間由電流訊號相互連通。
● 暫存器可用來暫存指令、資料等處理物件。
● 控制器負責把記憶體上的指令、資料等讀入暫存器，並根據指令的執行結果來控制整個計算機。
● 運算器負責運算從記憶體讀入暫存器的資料。
● 時鐘負責發出cpu開始計時的時鐘訊號。時鐘訊號英文叫做clock puzzle。pentium 2ghz表示時鐘訊號的頻率為2ghz（1ghz = 10億次/秒）。也就是說，時鐘訊號的頻率越高，cpu的執行速度越快。
到目前為止，我們看到的計算機系統只限於機器語言程式級。我們知道處理器必須執行一系列指令，每條指令執行某個簡單操作。指令被編碼為由乙個或多個位元組序列組成的二進位制格式。乙個處理器支援的指令和指令的位元組級編碼稱為它的指令集體系結構（instruction-set architecture，isa）。乙個程式編譯成在一種機器上執行，就不能再另一種機器上執行。
通常所說的記憶體指的是計算機的主儲存器（main memory），簡稱主存。主存通過控制晶元等與cpu相連，主要負責儲存指令和資料。主存由可讀寫的元素構成，每個位元組（1位元組 = 8位）都帶有乙個位址編號。cpu可以通過位址讀取主存中的指令和資料，當然也可以寫入資料。但是，主存中儲存的指令和資料會隨著計算機的關機而自動清除。
《深入理解計算機系統》第6章介紹了儲存器層次結構，從中可以了解到記憶體內部也是有層次結構的，即：l1快取記憶體、l2快取記憶體、l3快取記憶體以及主存。儲存器層次結構的中心思想是，每一層都快取來自較低一層的資料物件。例如主存作為本地磁碟上資料的快取，l1作為l2的資料快取,依次類推，直到最小的快取——cpu暫存器集合。
磁碟是廣為應用的儲存大量資料的儲存裝置，儲存資料的數量級可以達到幾百到幾千千兆位元組，而記憶體的容量卻只能有幾百或幾千兆位元組。不過從磁碟上讀資訊的時間為毫秒級，從記憶體讀資訊比磁碟快10萬倍或100萬倍。
磁碟是由碟片（platter）構成的。每個碟片有兩面，其表面覆蓋著磁性記錄材料。碟片中英有乙個可以旋轉的主軸，它使得碟片以固定的旋轉速率旋轉，通常是5400~15000轉每分鐘。磁碟通常包含乙個或多個這樣的碟片，並封裝在乙個密封的容器內。
如下圖展示了乙個典型的磁碟表面的結構。每個表面是由一組稱為磁軌的同心圓組成的。每個磁軌被劃分為一組扇區。每個扇區包含相等數量的資料位（通常是512位元組）。
磁碟用讀/寫頭來讀寫儲存在磁性表面的位，而讀寫頭連線到乙個轉動臂一端，如下圖a所示。通過沿著半徑軸前後移動這個轉動臂，驅動器可以將讀/寫頭定位在盤面上的任何磁軌上。這樣的機械運動成為尋道。
指令是計算機cpu真正執行的資料，也就是計算機執行的機器**，用位元組序列編碼低階的操作。
指令是由指令集架構定義的單個的cpu操作。在更廣泛的意義上，指令可以是任何可執行程式元素的表屬，例如位元組碼。指令包括乙個操作碼——它指定了要進行什麼樣的操作。
了解了它們的概念後
為什麼cpu要從記憶體中取資料而不直接從硬碟取資料呢？因為cpu的運算速度太快，而硬碟是通過機械的方式讀取資料因此速度很慢。如果直接從硬碟讀取資料cpu的工作效率就很低。為了提高cpu的工作效率，就設計出了儲存器的層次結構，在cpu處理程式的過程中，可以將下一步要執行的指令預載入並快取。
當計算機執行程式時（如下圖所示），首先，會通過io匯流排將程式指令和資料載入到記憶體中，其次，cpu通過匯流排從記憶體中獲取指令和資料並將其存放在cpu內部的暫存器中。最後，在cpu內部根據指令在運算器中對資料進行操作。
CPU，記憶體，硬碟，指令以及他們之間的關係
cpu central processing unit 處理器 的縮寫，它的內部由數百萬至數億個電晶體構成。cpu的內部由暫存器，控制器，運算器和時鐘四個部分構成，各部分之間由電流訊號相互連通。暫存器可用來暫存指令，資料等處理物件，可以將其看作是記憶體的一種。根據種類的不同，乙個cpu內部會有20 ...
cpu 記憶體 硬碟 指令以及他們之間的關係
cpu對整個計算機系統的執行是至關重要的，它不僅要與計算機的其他功能部件進行資訊交換，還要控制這些功能部件的操作。也就是說cpu是一台計算機的運算核心和控制核心。記憶體是與cpu直接交換資料的內部儲存器，它可以隨時讀寫，而且速度很快，通常作為作業系統或其他正在執行中的程式的臨時資料儲存媒介 但是記憶...
CPU 記憶體 硬碟 指令之間的關係
cpu即 處理器 central processing unit 其主要由控制單元 運算單元 以及儲存單元組成，有運算和控制的功能。其容量小，但執行速度極快，斷電後資料會丟失。記憶體也叫主存，用於存放指令和資料，以供cpu讀取，但它和cpu一樣斷電後資料會丟失，記憶體的執行速度比cpu慢100倍，因...