偷偷說(shuō)一下，這個(gè)圖片是晚上 8 點(diǎn)鐘的太陽(yáng)，一個(gè)騷男華為總工發(fā)給我的，有時(shí)間還是想出去走走

很多人使用計(jì)算機(jī)，但是對(duì)計(jì)算機(jī)卻不是很懂，即使是作為非常資深的碼農(nóng)，也不能做到心中有劍的地步，那么怎么辦？劍法不好，只好練劍了。

先來(lái)一張圖

CPU：

中央處理器（CPU，Central Processing Unit）是一塊超大規(guī)模的集成電路，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。它的功能主要是解釋計(jì)算機(jī)指令以及處理計(jì)算機(jī)軟件中的數(shù)據(jù)。

中央處理器主要包括運(yùn)算器（算術(shù)邏輯運(yùn)算單元，ALU，Arithmetic Logic Unit）和高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)（Data）、控制及狀態(tài)的總線（Bus）。它與內(nèi)部存儲(chǔ)器（Memory）和輸入/輸出（I/O）設(shè)備合稱為電子計(jì)算機(jī)三大核心部件。

寄存器

CPU 是皇帝，那寄存器可以說(shuō)是皇帝身邊的小太監(jiān)了，隨叫隨到，在所有人里面速度是最快的。

寄存器是中央處理器內(nèi)的組成部份。它跟CPU有關(guān)。寄存器是有限存貯容量的高速存貯部件，它們可用來(lái)暫存指令、數(shù)據(jù)和位址。在中央處理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序計(jì)數(shù)器(PC)。在中央處理器的算術(shù)及邏輯部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。

存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)器范圍最大，它幾乎涵蓋了所有關(guān)于存儲(chǔ)的范疇。你所說(shuō)的寄存器，內(nèi)存，都是存儲(chǔ)器里面的一種。凡是有存儲(chǔ)能力的硬件，都可以稱之為存儲(chǔ)器，這是自然，硬盤更加明顯了，它歸入外存儲(chǔ)器行列，由此可見——。

內(nèi)存

內(nèi)存既專業(yè)名上的內(nèi)存儲(chǔ)器，它不是個(gè)什么神秘的東西，它也只是存儲(chǔ)器中的滄海一粟，它包涵的范圍也很大，一般分為只讀存儲(chǔ)器（ROM）和隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM），以及最強(qiáng)悍的高速緩沖存儲(chǔ)器（CACHE），只讀存儲(chǔ)器應(yīng)用廣泛，它通常是一塊在硬件上集成的可讀芯片，作用是識(shí)別與控制硬件，它的特點(diǎn)是只可讀取，不能寫入。RAM?隨機(jī)存儲(chǔ)器的特點(diǎn)是可讀可寫，斷電后一切數(shù)據(jù)都消失，我們所說(shuō)的內(nèi)存條就是指它了。

緩存CACHE

皇帝想拿東西，如果太監(jiān)沒有，那從哪里拿最快？那就是丞相了，緩存還分一級(jí)緩存，二級(jí)緩存，三級(jí)緩存，你買電腦，這個(gè)參數(shù)可以用來(lái)比較一下。

緩存就是數(shù)據(jù)交換的緩沖區(qū)（稱作Cache），當(dāng)某一硬件要讀取數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)首先從緩存中查找需要的數(shù)據(jù)，如果找到了則直接執(zhí)行，找不到的話則從內(nèi)存中找。由于緩存的運(yùn)行速度比內(nèi)存快得多，故緩存的作用就是幫助硬件更快地運(yùn)行。

因?yàn)榫彺嫱褂玫氖荝AM（斷電即掉的非永久儲(chǔ)存），所以在用完后還是會(huì)把文件送到硬盤等存儲(chǔ)器里永久存儲(chǔ)。電腦里最大的緩存就是內(nèi)存條了，最快的是CPU上鑲的 L1 和 L2 緩存，顯卡的顯存是給顯卡運(yùn)算芯片用的緩存，硬盤上也有16M或者32M的緩存。

CACHE 是在 CPU 中速度非常塊，而容量卻很小的一種存儲(chǔ)器，它是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中最強(qiáng)悍的存儲(chǔ)器。由于技術(shù)限制，容量很難提升。

ROM、RAM的區(qū)別：

ROM（只讀存儲(chǔ)器或者固化存儲(chǔ)器）

RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）

ROM和RAM指的都是半導(dǎo)體存儲(chǔ)器，ROM是Read Only Memory的縮寫，RAM是Random Access Memory的縮寫。ROM在系統(tǒng)停止供電的時(shí)候仍然可以保持?jǐn)?shù)據(jù)，而RAM通常都是在掉電之后就丟失數(shù)據(jù)，典型的

RAM就是計(jì)算機(jī)的內(nèi)存。

RAM有兩大類，一種稱為靜態(tài) RAM（Static RAM/SRAM），當(dāng)數(shù)據(jù)被存入其中后不會(huì)消失。SRAM速度非常快，是目前讀寫最快的存儲(chǔ)設(shè)備了。當(dāng)這個(gè)SRAM 單元被賦予0 或者1 的狀態(tài)之后，它會(huì)保持這個(gè)狀態(tài)直到下次被賦予新的狀態(tài)或者斷電之后才會(huì)更改或者消失。但是存儲(chǔ)1bit 的信息需要4-6 只晶體管。因此它也非常昂貴，所以只在要求很苛刻的地方使用，譬如CPU的一級(jí)緩沖，二級(jí)緩沖。另一種稱為動(dòng)態(tài)RAM（Dynamic RAM/DRAM），DRAM 必須在一定的時(shí)間內(nèi)不停的刷新才能保持其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。DRAM 只要1 只晶體管就可以實(shí)現(xiàn)。DRAM保留數(shù)據(jù)的時(shí)間很短，速度也比SRAM慢，不過(guò)它還是比任何的ROM都要快，但從價(jià)格上來(lái)說(shuō)DRAM相比SRAM要便宜很 多，計(jì)算機(jī)內(nèi)存就是DRAM的。

DRAM分為很多種，常見的主要有FPRAM/FastPage、EDORAM、SDRAM、DDR RAM、RDRAM、SGRAM以及WRAM等，這里介紹其中的一種DDR RAM。DDR RAM（Date-Rate RAM）也稱作DDR SDRAM，這種改進(jìn)型的RAM和SDRAM是基本一樣的，不同之處在于它可以在一個(gè)時(shí)鐘讀寫兩次數(shù)據(jù)，這樣就使得數(shù)據(jù)傳輸速度加倍了。這是目前電腦中用 得最多的內(nèi)存，而且它有著成本優(yōu)勢(shì)，事實(shí)上擊敗了Intel的另外一種內(nèi)存標(biāo)準(zhǔn)－Rambus DRAM。在很多高端的顯卡上，也配備了高速DDR RAM來(lái)提高帶寬，這可以大幅度提高3D加速卡的像素渲染能力。

ROM也有很多種，PROM是可編程的ROM，PROM和EPROM（可擦除可編程ROM）兩者區(qū)別是，PROM是一次性的，也就是軟件灌入后，就無(wú)法修 改了，這種是早期的產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)不可能使用了，而EPROM是通過(guò)紫外光的照射擦出原先的程序，是一種通用的存儲(chǔ)器。另外一種EEPROM是通過(guò)電子擦出，價(jià)格很高，寫入時(shí)間很長(zhǎng)，寫入很慢。

最初,把只能讀的存儲(chǔ)器叫做ROM(Read Only Memory),并且掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。由于不能改寫，因而使用起來(lái)很不方便。隨著技術(shù)的進(jìn)步，在ROM中使用一些新技術(shù)，就可以使它具有可以編程的功能。比較早的是熔絲型的可編程ROM，由于是通過(guò)熔斷熔絲來(lái)編程的，所以這類ROM編程后，就不能再寫了，是一次性的(OTP)。后來(lái)又出現(xiàn)了EPROM，是通過(guò)紫外線來(lái)擦除的，并且通過(guò)高壓來(lái)編程，這類ROM上面一般有一個(gè)透明的石英玻璃窗，看上去挺漂亮的，它就是用來(lái)給紫外線照射的。后來(lái)又出現(xiàn)了EEPROM，不用紫外線照射就可以擦除，因而可以直接在電路中編程。另外還有FLASH ROM，又可分為NOR FLASH和NAND FLASH。FLASH ROM一般有一個(gè)特點(diǎn)，就是寫數(shù)據(jù)時(shí)，可以將1改為0，而不能將0改為1，因而寫數(shù)據(jù)前需要擦除，擦除時(shí)將所有數(shù)據(jù)置1。

之所以依然叫做ROM，歸納一下，大概有幾個(gè)原因:

①不能像RAM那樣快速的寫；

②可能需要特殊的擦寫電壓；

③可能需要特殊的擦寫時(shí)序；

④可能需要在寫之前進(jìn)行擦除操作；

⑤擦寫次數(shù)有限,不像RAM那樣可以隨意寫而不損壞；

⑥掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失；

⑦有些可寫的存儲(chǔ)器只能寫一次(OTP)。

舉個(gè)例子，手機(jī)軟件一般放在EEPROM中，我們打電話，有些最后撥打的號(hào)碼，暫時(shí)是存在SRAM中的，不是馬上寫入通過(guò)記錄（通話記錄保存在EEPROM中），因?yàn)楫?dāng)時(shí)有很重要工作（通話）要做，如果寫入，漫長(zhǎng)的等待是讓用戶忍無(wú)可忍的。

FLASH存儲(chǔ)器又稱閃存，它結(jié)合了ROM和RAM的長(zhǎng)處，不僅具備電子可擦出可編程（EEPROM）的性能，還不會(huì)斷電丟失數(shù)據(jù)同時(shí)可以快速讀取數(shù)據(jù) （NVRAM的優(yōu)勢(shì)），U盤和MP3里用的就是這種存儲(chǔ)器。在過(guò)去的20年里，嵌入式系統(tǒng)一直使用ROM（EPROM）作為它們的存儲(chǔ)設(shè)備，然而近年來(lái) Flash全面代替了ROM（EPROM）在嵌入式系統(tǒng)中的地位，用作存儲(chǔ)Bootloader以及操作系統(tǒng)或者程序代碼或者直接當(dāng)硬盤使用（U盤）。

目前 Flash 主要有兩種 NOR Flash 和 NADN Flash。NOR Flash 的讀取和我們常見的 SDRAM 的讀取是一樣，用戶可以直接運(yùn)行裝載在NOR FLASH 里面的代碼，這樣可以減少 SRAM 的容量從而節(jié)約了成本。NAND Flash 沒有采取內(nèi)存的隨機(jī)讀取技術(shù)，它的讀取是以一次讀取一快的形式來(lái)進(jìn)行的，通常是一次讀取 512 個(gè)字節(jié)，采用這種技術(shù)的Flash比較廉價(jià)。用戶 不能直接運(yùn)行 NAND Flash 上的代碼，因此好多使用NAND Flash 的開發(fā)板除了使用 NAND Flah 以外，還作上了一塊小的NOR Flash 來(lái)運(yùn)行啟動(dòng)代碼。

一般小容量的用 NOR Flash，因?yàn)槠渥x取速度快，多用來(lái)存儲(chǔ)操作系統(tǒng)等重要信息，而大容量的用NAND FLASH，最常見的 NAND FLASH 應(yīng)用是嵌入式系統(tǒng)采用的 DOC（Disk On Chip）和我們通常用的“閃盤”，可以在線擦除。

文章轉(zhuǎn)自

https://www.zhihu.com/question/24565362/answer/54451597

并做了一些小修正和排版~去掉了 Linux 部分，作者說(shuō)明了自己對(duì) Linux 不是很懂，我后面會(huì)再用文章介紹。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的CPU，内核，寄存器，缓存，RAM，ROM的知识的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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