计算机的层次化架构

计算机在多层次系统中运行。每个层次都经过优化,以执行特定的任务,确保整个机器的高效运行。

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从比特到大字节:理解计算机内存单元

在最基本的层面上,计算机使用二进制运行,只包含 0 和 1,被称为比特。以下是一个细分:

1 比特: 这是计算机中的基本数据单元,表示为 0 或 1。

1 字节: 包含 8 个比特,字节用于表示单个字符(例如,“A”)或数字(例如,1)。

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进一步扩展:

?千字节(KB):大约 1,024 字节。?兆字节(MB):大约 1,024 KB。?吉字节(GB):大约 1,024 MB。?太字节(TB):大约 1,024 GB。

硬盘存储:数据的中央存储库

计算机的主要数据存储在硬盘存储设备中。

示例:这包括固态驱动器(SSD)和硬盘驱动器(HDD)。

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显著特点:

?非易失性: 即使关闭电源或重新启动计算机,数据仍然保持完好。?存储空间: 硬盘存储设备的容量通常在 100 GB 到几 TB 之间。?速度差异: 尽管价格较高,但相较于 HDD,SSD 的数据检索速度显著更快。例如,SSD 的读取速度可能在 500 MB/s 到 3,500 MB/s 之间(取决于类型和质量),而 HDD 可能提供 80 MB/s 到 160 MB/s。

RAM:数据处理的前沿

随机访问存储器(RAM)充当正在使用或正在处理的数据的主要持有者。当启动程序时,由于其快速的读写能力,程序的数据 — 从变量到运行时堆栈 — 存储在这里。

示例:常见的 RAM 类型包括 DDR4 和 LPDDR5。

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关键点:

?易失性内存: 断电时 RAM 的内容会丢失。?速度: RAM 比硬盘存储快得多,通常超过 5,000 MB/s。?存储范围: 对于典型的消费者设备,RAM 的范围可以从几 GB(8 GB、16 GB、32 GB)到高端服务器可以拥有数百 GB(128 GB 或更多)。

缓存存储:速度大师

即使迅速的 RAM 不足以满足需求时,还有缓存存储。

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特征:

?尺寸: 缓存比 RAM 小但比 RAM 更快,通常以兆字节为单位。?速度: 它的访问时间超过 RAM,使其成为存储频繁使用的数据以实现最佳 CPU 性能的理想选择。

CPU:每台计算机的心跳

中央处理单元(CPU)通常被称为计算机的“大脑”。它在提取、解码和执行指令方面发挥着关键作用。

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特征:

?执行: CPU 解释和处理来自我们代码的操作。?代码翻译: 高级编程语言需要被翻译成机器代码 — 一系列 0 和 1 — 以便 CPU 理解和运行它们。这种转换是由编译器执行的。

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主板:组

件的统一者

最后但并非最不重要,主板(或主板)充当中央枢纽,连接上述所有组件。从托管 CPU 和 RAM 插槽到为数据流提供路径,主板确保所有计算机组件的无缝集成和功能。

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总结

通过对这些基本概念的理解,您更好地准备深入探讨系统设计的领域。

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