計算機基本組成的記憶體快取 磁碟硬碟區別

2021-09-26 16:13:49 字數 2541 閱讀 1335

計算機的基本組成有:輸入輸出裝置、儲存器、cpu。其中cpu由控制器(cu)+運算器(alu)

儲存器的種類很多,按用途可以分為主儲存器和輔助儲存器,主儲存器又稱記憶體,是cpu能直接定址的儲存空間,它的特點是訪問速率快

計算機在執行程式時,必須將磁碟中的內容載入到記憶體中,不載入是不能執行程式的。

在記憶體中有一部分資料存的是磁碟的快取,這樣做可以加速磁碟訪問速度。就跟我們開發程式中使用的快取作用一樣。

記憶體一般採用半導體儲存單元,包括隨機儲存器(ram)、唯讀儲存器(rom)和高階快取(cache)

隨機儲存器(ram)可以隨機讀寫資料,但是電源關閉時儲存的資料就會丟失;

唯讀儲存器(rom):(read only memory)只能讀取,不能更改,即使機器斷電,資料也不會丟失;

高階快取(cache):它是介於cpu與記憶體之間,常用有一級快取(l1)、二級快取(l2)、**快取(l3)(一般存在於intel系列)。它的讀寫速度比記憶體還快,當cpu在記憶體中讀取或寫入資料時,資料會被儲存在高階緩衝儲存器中,當下次訪問該資料時,cpu直接讀取高階緩衝儲存器,而不是更慢的記憶體。

輔助儲存器又稱外儲存器(簡稱外存),包括磁碟、硬碟、光碟,也就是計算機上看到的c、d、e、f盤。磁碟是一種統稱,即是一開始的軟盤,又是現如今的硬碟,但是在現在,說起磁碟,都指的是硬碟。

固態硬碟和機械硬碟對比

對比專案 固態硬碟 機械硬碟

容量 較小 大

讀/寫速度 極快 —般

寫入次數 5000〜100000 次 沒有限制

工作雜訊 極低 有

工作溫度 極低 較高

防震 很好 怕震動

重量 低 高

** 高 低

機械硬碟包括碟片,磁頭,碟片轉軸及控制電機,磁頭控制器,資料轉換器,介面,快取等幾個部分組成。

機械硬碟是上下盤面同時進資料讀取的。而且機械硬碟的旋轉速度要遠高於唱片(目前機械硬碟的常見轉速是 7200 r/min),所以機械硬碟在讀取或寫入資料時,非常害怕晃動和磕碰。另外,因為機械硬碟的超高轉速,如果內部有灰塵,則會造成磁頭或碟片的損壞,所以機械硬碟內部是封閉的,如果不是在無塵環境下,則禁止拆開機械硬碟。

我們已經知道資料是寫入磁碟碟片的,那麼資料是按照什麼結構寫入的呢?機械硬碟的邏輯結構主要分為磁軌、扇區和拄面。

什麼是磁軌呢?每個碟片都在邏輯上有很多的同心圓,最外面的同心圓就是 0 磁軌。我們將每個同心圓稱作磁軌(注意,磁軌只是邏輯結構,在盤面上並沒有真正的同心圓)。**硬碟的磁軌密度非常高,通常一面上就有上千個磁軌。**但是相鄰的磁軌之間並不是緊挨著的,這是因為磁化單元相隔太近會相互產生影響。

那扇區又是十麼呢?扇區其實是很形象的,大家都見過摺疊的紙扇吧,紙扇開啟後是半圓形或扇形的,不過這個扇形是由每個扇骨組合形成的。在磁碟上每個同心圓是磁軌,從圓心向外呈放射狀地產生分割線(扇骨),將每個磁軌等分為若干弧段,每個弧段就是乙個扇區。每個扇區的大小是固定的,為 512byte扇區也是磁碟的最小儲存單位。

柱面又是什麼呢?如果硬碟是由多個碟片組成的,每個盤面都被劃分為數目相等的磁軌,那麼所有碟片都會從外向內進行磁軌編號,最外側的就是 0 磁軌。具有相同編號的磁軌會形成乙個圓柱,這個圓柱就被稱作磁碟的柱面。

硬碟的大小是使用"磁頭數 x 柱面數 x 扇區數 x 每個扇區的大小"這樣的公式來計算的。其中,磁頭數(heads)表示硬碟共有幾個磁頭,也可以理解為硬碟有幾個盤面,然後乘以 2;柱面數(cylinders)表示硬碟每面碟片有幾條磁軌;扇區數(sectors)表示每條磁軌上有幾個扇區;每個扇區的大小一般是 512byte。

固態硬碟由控制單元和儲存單元(flash晶元、dram晶元)組成。

cpu相當於控制器(cu)+運算器(alu)。

控制器由程式計數器、指令暫存器、指令解碼器、時序產生器和操作控制器組成。它是計算機指揮系統,完成計算機的指揮工作。主要有以下功能: 取指令 從記憶體中取出當前指令,並生成下一條指令在記憶體中的位址——分析指令——執行指令——發出各種微操作命令——改變指令的執行順序——控制程式和資料的輸入與結果輸出——對異常情況和某些請求的處理。

而運算器由算術邏輯單元(alu)、累加暫存器、資料緩衝暫存器和狀態條件暫存器組成。主要有以下功能:

執行所有的算術運算,如加、減、乘、除等基本運算及附加運算;

執行所有的邏輯運算,並進行邏輯測試,如與、或、非、零值測試或兩個值的比較等。

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