计算机系统学习1:CPU，内存，硬盘及指令之间的关系
计算机系统是由硬件和系统软件组成的，它们共同工作来运行应用程序。一个典型系统的硬件组成如下图所示：
图1 一个典型系统的硬件组成
内存
内存是一个临时存储设备，在处理器执行程序时，用来存放程序和程序处理的数据。从物理上说，内存是由一组动态随机存取存储器（DRAM）芯片组成的。从逻辑上说，存储器是一个线性的字节数组，每个字节都有其唯一的地址（即数组索引），这些地址都是从零开始存放的。硬盘
硬盘是一个长期存储设备，从都具有存储程序命令和数据这点来看，内存和硬盘的功能是相同的，但是，利用电流来实现存储的内存和硬盘是有差异的。内存是高速低价的，而硬盘则是低速廉价的，同时当计算机断电的时候，内存中的数据将被擦除，而硬盘则不会。CPU
中央处理单元（CPU）,简称处理器，是解释（或执行）存储在内存中指令的引擎。处理器的核心是一个资产的存储设备（或寄存器），称为程序计数器（PC）。在任何时刻，PC都指向主存中的某条机器语言指令（即含有该条指令的地址）。从系统通电开始，直到系统断电，CPU都在不断执行PC指向的指令，再更新PC，使其指向下一条指令,然后CPU继续执行PC中的指令。
计算机主要的存储部件是内存和硬盘，程序保存在这些存储设备中。硬盘中存储的程序，必须要加载到内存中才能运行，而在硬盘中则无法直接运行。CPU在执行程序的时候，首先要从硬盘中将程序或者指令读入内存中，然后CPU从PC指向的内存处读取指令，执行该指令指示的操作，然后更新PC，使其指向下一条命令。
示例：程序是如何按照流程来运行的。
如图2是程序启动时内存内容的模型。用户发出启动程序的指示后，操作系统会把硬盘中保存的程序复制到内存中。示例的程序实现的是将123和456两个数值相加，并将结果显示到显示器上。存储指令和数据的内存，是通过地址来划分的。实际上，一个命令和数据通常被存储在多个地址上，但是为了便于说明，图2将指令和数据分配到了一个地址中。
地址0100是程序运行的开始位置。操作系统把程序从硬盘复制到内存后，会将PC设定为0100，然后程序开始执行。CPU每次执行一个命令，则PC的值加1。例如，CPU执行地址0100的指令后，程序计数器的值就变为0101（若执行的指令占据多个内存地址时，则增加与指令长度相应的数值）。然后，CPU继续根据PC的值读取内存中的指令并且执行。
图2 内存中配置的程序示例
参考文献
- Randal E.Bryant, David R. O’Hallaron，深入理解计算机系统（第2版），北京：机械工业出版社，2010.11
- 矢泽久雄，程序是怎样跑起来的，北京：人民邮电出版社，2015.4
