CPU

CPU是Central Processing Unit(中央处理器)的缩写，内部有数百万至数亿个晶体管构成。

CPU部件，称为IC（Integrated Circuit，集成电路）。

CPU内部由寄存器、控制器、运算器和时钟四个部分构成，各部分间由电流信号连通。

寄存器，用来暂存指令、数据等处理对象，可看作是内存的一种。

控制器，负责把内存上的指令、数据等读入寄存器，并根据指令的执行结果来控制计算机。

运算器，负责运算从内存读入寄存器的数据。

时钟，负责发出CPU开始计时的时钟信号。1GHz表示时钟信号的频率为1GHz(1GHz=10亿次/秒)。时钟信号的频率越高，CPU的运行速度越快。

内存

计算机中有两类存储器，一类是内部存储器，一类是外部存储器。

内部存储器，读写速度快，容量小，一旦断电，存储的数据就会丢失。

外部存储器，读写速度慢，容量大，数据可长时间保存，断电后数据不丢失。

内存，属于内部存储器，通过控制芯片等与CPU相连，负责存储指令和数据，是一种IC电子元件，有电源、地址信号、数据信号、控制信号等用于输入输出的大量引脚，通过为其指定地址，来进行读写数据。

特点：一旦断电存储的数据就会丢失，利用电流实现存储，读写速度快，价格高。

内存由可读写的元素构成，每个字节都带有一个地址编号。CPU通过该地址读取内存中的指令和数据，也可写入数据。

硬盘

硬盘是磁盘的一种，属于外部存储器，读写速度慢，容量大，价格低，断电后数据不丢失。

计算机的五大部件是输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器。内存和磁盘都属于存储器。

磁盘，通过把其物理表面划分成多个空间来使用，利用磁效应实现存储。划分的方式有扇区方式和可变长方式。扇区方式是将磁盘划分为固定长度的空间，可变长方式是把磁盘划分为长度可变的空间。一般使用的硬盘，采用的是扇区方式。扇区方式把磁盘表面分成若干同心圆的空间是磁道，再把磁道按照固定大小划分成的空间就是扇区。扇区是对磁盘进行物理读写的最小单位。一般一个扇区是512字节。

与内存的关系：磁盘中存储的数据，必须加载到内存后，CPU才可通过内部程序计数器指定内存地址读出数据。

指令

指令指定了要进行什么样的操作，CPU根据指令执行。指令通常包含操作码和地址码，操作码指明该指令要完成的操作的类型，地址码指明操作对象的内容。

总结

CPU需要的数据从硬盘中复制到内存中，程序启动后，根据时钟信号，控制器从内存中读取指令和数据，通过对这些指令加以解释和运行，运算器就会对数据进行运算，控制器根据该运算结果来控制计算机。

参考：《程序是怎样跑起来的》，[日]矢泽久雄/著，李逢俊/译，人民邮电出版社，2015-4