計算機的層次化架構
計算機在多層次系統中運行。每個層次都經過優化,以執行特定的任務,確保整個機器的高效運行。

從比特到大字節:理解計算機內存單元
在最基本的層面上,計算機使用二進制運行,只包含 0 和 1,被稱為比特。以下是一個細分:
- 1 比特: 這是計算機中的基本數據單元,表示為 0 或 1。
- 1 字節: 包含 8 個比特,字節用于表示單個字符(例如,“A”)或數字(例如,1)。

進一步擴展:
- 千字節(KB):大約 1,024 字節。
- 兆字節(MB):大約 1,024 KB。
- 吉字節(GB):大約 1,024 MB。
- 太字節(TB):大約 1,024 GB。
硬盤存儲:數據的中央存儲庫
計算機的主要數據存儲在硬盤存儲設備中。
示例:這包括固態驅動器(SSD)和硬盤驅動器(HDD)。

顯著特點:
- 非易失性: 即使關閉電源或重新啟動計算機,數據仍然保持完好。
- 存儲空間: 硬盤存儲設備的容量通常在 100 GB 到幾 TB 之間。
- 速度差異: 盡管價格較高,但相較于 HDD,SSD 的數據檢索速度顯著更快。例如,SSD 的讀取速度可能在 500 MB/s 到 3,500 MB/s 之間(取決于類型和質量),而 HDD 可能提供 80 MB/s 到 160 MB/s。
RAM:數據處理的前沿
隨機訪問存儲器(RAM)充當正在使用或正在處理的數據的主要持有者。當啟動程序時,由于其快速的讀寫能力,程序的數據 — 從變量到運行時堆棧 — 存儲在這里。
示例:常見的 RAM 類型包括 DDR4 和 LPDDR5。

關鍵點:
- 易失性內存: 斷電時 RAM 的內容會丟失。
- 速度: RAM 比硬盤存儲快得多,通常超過 5,000 MB/s。
- 存儲范圍: 對于典型的消費者設備,RAM 的范圍可以從幾 GB(8 GB、16 GB、32 GB)到高端服務器可以擁有數百 GB(128 GB 或更多)。
緩存存儲:速度大師
即使迅速的 RAM 不足以滿足需求時,還有緩存存儲。

特征:
- 尺寸: 緩存比 RAM 小但比 RAM 更快,通常以兆字節為單位。
- 速度: 它的訪問時間超過 RAM,使其成為存儲頻繁使用的數據以實現最佳 CPU 性能的理想選擇。
CPU:每臺計算機的心跳
中央處理單元(CPU)通常被稱為計算機的“大腦”。它在提取、解碼和執行指令方面發揮著關鍵作用。

特征:
- 執行: CPU 解釋和處理來自我們代碼的操作。
- 代碼翻譯: 高級編程語言需要被翻譯成機器代碼 — 一系列 0 和 1 — 以便 CPU 理解和運行它們。這種轉換是由編譯器執行的。

主板:組件的統一者
最后但并非最不重要,主板(或主板)充當中央樞紐,連接上述所有組件。從托管 CPU 和 RAM 插槽到為數據流提供路徑,主板確保所有計算機組件的無縫集成和功能。

總結
通過對這些基本概念的理解,您更好地準備深入探討系統設計的領域。



















