计算机的内部硬件

系统的硬件组成

1.总线
简单来说就是字节流在总线里面跑来跑去，通常这个被设计成一个传送定长的字节块，也就是字。 在计算机系统中，字节流传输有着广泛的应用。字节流在总线内进行传输，一般设计为传递固定长度的字节块，也就是字。字长，即字中的字节数量，是一个基本参数。根据不同系统，字的长度会有所不同。字节流传输的优势在于，它能够有效地提高数据传输的效率，降低数据丢失的风险。字长是根据计算机系统的需求来设计的。

2.I/O设备
IO设备是指输入输出设备，是用于与计算机进行数据传输的硬件。这些设备可以是任何能够与计算机进行交互的外部设备，例如键盘、鼠标、打印机、扫描仪、摄像头等。IO设备能够向计算机传输数据，同时也能从计算机接收数据。IO设备是数据处理系统的重要组成部分，对于实现计算机的自动化和智能化至关重要。IO设备在计算机系统中扮演着至关重要的角色。它们提供了与外界沟通的桥梁，使计算机能够接收、处理和输出各种信息。无论是输入设备还是输出设备，它们都在帮助人们更加高效地使用计算机，从而提高了计算机的使用价值。
输入设备，如键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等，负责将用户输入的信息传递给计算机。这些设备能够将人的操作和指令转化为计算机能够理解的数据，为计算机提供必要的信息。没有输入设备，计算机将无法接收任何外部信息，也就无法进行任何操作。
输出设备，如显示器、打印机、音响等，则负责将计算机处理后的信息呈现给用户。输出设备将计算机内部的数据和信息以人们易于理解的方式展现出来，使用户能够直观地获取信息。输出设备使得计算机的信息处理结果能够被人们所感知和利用。
IO设备的种类繁多，功能各异，但它们共同的目标是实现人机交互，使计算机更好地服务于人类。随着科技的不断发展，IO设备的性能和功能也在不断升级和完善，为人们的工作和生活带来了更多的便利和乐趣。

3.主存
主存是一个临时存储设备，啧处理器执行程序时，用来存放程序和程序处理的数据，从物理上来说，主存是由一组动态随机存取存储器（DRAM）芯片组成，是一个线性字节数组，每个字节都有其唯一的地址（数组索引），这些地址是从0开始的。

4.处理器
中央处理单元，简称CPU，处理器核心是一个大小为一个字的存储设备（或寄存器），称为程序计数器（PC），任何时刻，PC都指向主存中的每条机器语言指令（含有该条指令的地址）

运行hello

在键盘敲出./hello，该命令被打入CPU内部，计算机开始寻找该条指令的具体内涵 ，把磁盘中的hello程序复制一份到内存，目标文件开始执行，main程序中的机器语言指令开始执行，再从寄存器文件中复制到现实设备，最终显示在屏幕上
这时候一段程序就已经执行结束。内存释放

高速缓存Cache

hello程序一开始是在磁盘上存储的，但是系统需要把它复制到内存中运行，党处理器运行程序时候，指令由从主存复制到处理器上去，而hello world也要复制到主存才能运行，这就是一个很麻烦的问题，需要我们注意的是，我们需要减少这些开销来完成我们真正要做的事情！

如果学过机械原理应该也就可以了解为什么磁盘读的慢，而寄存器读得快了，但是一个磁盘可以存几十亿的数据，但是寄存器可能就几百字节的数据，但是速度是完全不一样的，特别是CPU内嵌的寄存器，读取速度比主存和磁盘快了可能都有几万倍，所以我们提出了高速缓存，制作cache的材料我们用的是SRAM也就是静态随机访问存储器。

当我们实现了高速缓存后，我们又提出了分级cache，通过中高速缓存中存放可能经常访问的数据，大部分的内存操作都可以在cache中完成。
后面以后会介绍

存储设备的层次结构

下章节介绍操作系统的核心内容概述，以及虚拟内存