電腦內存和硬碟的工作原理

『壹』 計算機組成原理，電腦的硬碟屬於什麼主存和內存分別包括什麼

概括地說，硬碟的工作原理是利用特定的磁粒子的極性來記錄數據。磁頭在讀取數據時，將磁粒子的不同極性轉換成不同的電脈沖信號，再利用數據轉換器將這些原始信號變成電腦可以使用的數據，寫的操作正好與此相反。另外，硬碟中還有一個存儲緩沖區，這是為了協調硬碟與主機在數據處理速度上的差異而設的。由於硬碟的結構比軟盤復雜得多，所以它的格式化工作也比軟盤要復雜，分為低級格式化，硬碟分區，高級格式化並建立文件管理系統。
硬碟驅動器加電正常工作後，利用控制電路中的單片機初始化模塊進行初始化工作，此時磁頭置於碟片中心位置，初始化完成後主軸電機將啟動並以高速旋轉，裝載磁頭的小車機構移動，將浮動磁頭置於碟片表面的00道，處於等待指令的啟動狀態。當介面電路接收到微機系統傳來的指令信號，通過前置放大控制電路，驅動音圈電機發出磁信號，根據感應阻值變化的磁頭對碟片數據信息進行正確定位，並將接收後的數據信息解碼，通過放大控制電路傳輸到介面電路，反饋給主機系統完成指令操作。結束硬碟操作的斷電狀態，在反力矩彈簧的作用下浮動磁頭駐留到盤面中心。

『貳』 電腦的內存和硬碟都管什麼用

硬碟是儲存機構，硬碟的數據傳到CPU進行處理時，由於速度相差太劇烈，所以必須要有個中介媒體，那就是內存，內存的速度超級快，和CPU的數據吞吐量是一樣的，所以硬碟的數據和內存進行交換，內存的數據和CPU緩存進行交換，CPU緩存把數據送交處理。這就工作原理和管什麼用的，其實都是儲存數據的。

『叄』 固態硬碟和內存條原理有什麼相同和區別

1，內存條是計算機中重要的部百件之一，是與CPU進行溝通的橋梁，計算機中所有軟體的運行都是在內存條中進行的。內存主要是用來臨時存貯數據,比如電腦中調用的數據,需要從硬碟讀出來,發給內存,然後內存再發給CPU工作任務。

4，電腦系統是常使用的程序，如Windows、Linux等系統軟體，包括聊天軟體、游戲軟體等在內的應用軟體，是裝有程序代碼在內的大量數據都放在磁帶、磁碟、光碟、移動盤等外存設備上，可是外存中任何數據只有調入內存中才能真正使用。電腦上的輸入設備(鍵盤、滑鼠、麥克風、掃描儀等等)和輸出設備(顯示、列印、音像等等)無一不是通過內存條工作的哦！

『肆』 CPU內存硬碟的工作原理是什麼

CPU是計算器和控制器，硬碟是存儲器。分別是電腦的不同的基本組成部分。

『伍』 請教電腦高手：CPU 內存 硬碟之間的關系及其工作原理

計算機就是通過數學計算處理信息.
這些信息是占存儲空間的,所以我們先把這些信息放進內存,然後CPU就從內存中取得這些信息,進行計算處理(比如圖片修改,文件編輯等等),計算完之後就放回到內存中,這樣,我們就得到了計算機的處理結果.
但是一關機之後內存的東西會不見的,所以我們要把這些東西從內存再存到硬碟里,因為在硬碟就不會因為關機而消失...
基本的過程是這樣的:
硬碟>>>內存>>CPU>>內存>>硬碟.
即從硬碟中讀入數據到內存,CPU從內存中取得數據進行處理,CPU將處理結果返回給內存,再將內存里的信息存回到硬碟.......
因為內存的速度比硬碟快,但關機後內存的信息會消失,因此為了提高電腦的速度,就用內存做中間環節.

『陸』 電腦存儲設備的儲存原理是什麼！

存儲器（Memory）是現代信息技術中用於保存信息的記憶設備。其概念很廣，有很多層次，在數字系統中，只要能保存二進制數據的都可以是存儲器；在集成電路中，一個沒有實物形式的具有存儲功能的電路也叫存儲器，如RAM、FIFO等；在系統中，具有實物形式的存儲設備也叫存儲器，如內存條、TF卡等。計算機中全部信息，包括輸入的原始數據、計算機程序、中間運行結果和最終運行結果都保存在存儲器中。它根據控制器指定的位置存入和取出信息。有了存儲器，計算機才有記憶功能，才能保證正常工作。計算機中的存儲器按用途存儲器可分為主存儲器（內存）和輔助存儲器（外存）,也有分為外部存儲器和內部存儲器的分類方法。外存通常是磁性介質或光碟等，能長期保存信息。內存指主板上的存儲部件，用來存放當前正在執行的數據和程序，但僅用於暫時存放程序和數據，關閉電源或斷電，數據會丟失。
存儲器的主要功能是存儲程序和各種
數據，並能在計算機運行過程中高速、自動地完成程序或數據的存取。存儲器是具有「記憶」功能的設備，它採用具有兩種穩定狀態的物理器件來存儲信息。這些器件也稱為記憶元件。在計算機中採用只有兩個數碼「0」和「1」的二進制來表示數據。記憶元件的兩種穩定狀態分別表示為「0」和「1」。日常使用的十進制數必須轉換成等值的二進制數才能存入存儲器中。計算機中處理的各種字元，例如英文字母、運算符號等，也要轉換成二進制代碼才能存儲和操作。
這里只介紹動態存儲器的工作原理。
動態存儲器每片只有一條輸入數據線，而地址引腳只有8條。為了形成64K地址，必須在系統地址匯流排和晶元地址引線之間專門設計一個地址形成電路。使系統地址匯流排信號能分時地加到8個地址的引腳上，藉助晶元內部的行鎖存器、列鎖存器和解碼電路選定晶元內的存儲單元，鎖存信號也靠著外部地址電路產生。
當要從DRAM晶元中讀出數據時，CPU首先將行地址加在A0-A7上，而後送出RAS鎖存信號，該信號的下降沿將地址鎖存在晶元內部。接著將列地址加到晶元的A0-A7上，再送CAS鎖存信號，也是在信號的下降沿將列地址鎖存在晶元內部。然後保持WE=1，則在CAS有效期間數據輸出並保持。
當需要把數據寫入晶元時，行列地址先後將RAS和CAS鎖存在晶元內部，然後，WE有效，加上要寫入的數據，則將該數據寫入選中的存貯單元。
由於電容不可能長期保持電荷不變，必須定時對動態存儲電路的各存儲單元執行重讀操作，以保持電荷穩定，這個過程稱為動態存儲器刷新。PC/XT機中DRAM的刷新是利用DMA實現的。首先應用可編程定時器8253的計數器1，每隔1⒌12μs產生一次DMA請求，該請求加在DMA控制器的0通道上。當DMA控制器0通道的請求得到響應時，DMA控制器送出到刷新地址信號，對動態存儲器執行讀操作，每讀一次刷新一行。

『柒』 電腦硬碟的工作原理

1.硬碟的磁頭

一塊硬碟存取數據的工作完全都是依靠磁頭來進行，換句話說，沒有磁頭，也就沒有實際意義上的硬碟。那麼，究竟什麼是磁頭呢？磁頭就是硬碟進行讀寫的「筆尖」，通過全封閉式的磁阻感應讀寫，將信息記錄在硬碟內部特殊的介質上。硬碟磁頭的發展先後經歷了亞鐵鹽類磁頭(MonolithicHead)、MIG(MetalInGap)磁頭和薄膜磁頭(ThinFilmHead)、MR磁頭等幾個階段。前3種傳統的磁頭技術都是採取了讀寫合一的電磁感應式磁頭，在設計方面因為同時需要兼顧讀/寫兩種特性，因此也造成了硬碟在設計方面的局限性。

第4種磁阻磁頭在設計方面引入了全新的分離式磁頭結構，寫入磁頭仍沿用傳統的磁感應磁頭，而讀取磁頭則應用了新型的MR磁頭，即所謂的感應寫、磁阻讀，針對讀寫的不同特性分別進行優化，以達到最好的讀寫性能。

除上述幾種磁頭技術外，技術更為創新、採用多層結構、磁阻效應更好的材料製作的GMR磁頭(GiantMagnetoResistiveheads，巨磁阻磁頭)，可以使目前硬碟的容量在此基礎上再提高10倍以上。

2.硬碟的盤面

如果把硬碟磁頭比喻作「筆」的形容成立，那麼所謂硬碟的盤面自然就是這「筆」下的「紙」。如果您曾經有幸打開過自己的硬碟，可以發現硬碟內部是由金屬磁碟組成的，有單碟片的，有雙碟片的，也有多碟片的。它們通過表面的磁物質結合在一起。與平時使用的那些普通軟磁碟存儲介質的不連續顆粒相比，這種特殊物質的金屬磁碟具有更高的記錄密度和更強的安全性能。

目前市場上主流硬碟的碟片大都是採用了金屬薄膜磁碟構成，這種金屬薄膜磁碟較之普通的金屬磁碟具有更高的剩磁(Remanence:經消磁後，殘留在磁介質上的磁感應)和高矯頑力(CoerciveForce:作用於磁化材料以去除剩磁的反向磁通強度)，因此也被硬碟廠商普遍採用。

與金屬薄膜磁碟相比，用玻璃做為新的碟片，有利於把硬碟碟片做得更平滑，單位磁碟密度也會更高。同時由於玻璃的堅固特性，新一代的玻璃硬磁碟在性能方面也會更加穩定。不過也有一點問題，如果一旦把玻璃材質作為硬碟基片，玻璃材質較之金屬材質的脆弱性就會表現出來。

3.硬碟的馬達

有了「筆」和「紙」，要讓「筆」能夠在「紙」上順利地寫字，當然還要有「手」的控制，而這雙控制磁頭在磁片上高速工作的「手」就應該是硬碟主軸上的馬達了。硬碟正因為有了馬達，才可以帶動磁碟片在真空封閉的環境中高速旋轉，馬達高速運轉時所產生的浮力使磁頭飄浮在碟片上方進行工作。硬碟在工作時，通過馬達的連動將需要存取資料的扇區帶到磁頭下方，馬達的轉速越快，等待存取記錄的時間也就越短。從這個意義上講，硬碟馬達的轉速在很大程度上決定了硬碟最終的速度。

在當今硬碟不斷向著超大容量邁進的同時，硬碟的速度也在不斷提高，這當然就要求硬碟的馬達也必須能夠跟上技術時代飛速發展的步伐。進入2000年後，5400rpm的硬碟即將成為歷史，7200rpm勢必成為2000年乃至今後一段時間的主流產品。速度方面的提升對於硬碟的馬達而言，自然也是提出了更高的要求。7200rpm、10000rpm甚至15000rpm的硬碟馬達自然不會再是傳統意義上的普通滾珠軸承馬達，因為硬碟轉速的不斷提高會帶來諸如磨損加劇、溫度升高、雜訊增大等一系列負面問題。傳統的普通滾珠軸承馬達自然無法妥善解決這些問題，於是曾廣泛應用在精密機械工業上的液態軸承馬達(Fluiddynamicbearingmotors)被引入到硬碟技術中。與傳統的滾珠軸承馬達不同，液態軸承馬達使用的是黏膜液油軸承，這種特殊的軸承以油膜代替了原先的滾珠，一方面避免了與金屬面的直接磨擦，將傳統馬達所帶來的雜訊及高溫降至最低;另一方面，油膜可以有效地吸收外來的震動，使硬碟的抗震能力由以往的150G提高至1200G;再一個方面，從理論上講，液態軸承馬達無磨損，使用壽命可以達到無限長，雖然我們無法通過這一點就奢想自己的新硬碟能夠「長生不老」，但最起碼可以延長使用壽命。

4.硬碟的轉速

硬碟的轉速(RotateSpeed)，正像我們上文所述，硬碟的馬達直接決定了硬碟的轉速。理論上講，硬碟的轉速越快越好，因為較高的硬碟轉速可以極大地縮短硬碟的平均尋道時間和實際讀寫時間。但是，硬碟的高轉速帶給硬碟的負面影響就是轉速越快，硬碟表面的發熱量越大，如果再加上機箱散熱不佳和其他周邊散熱過多的原因，很可能造成機器運行不穩定。也正是這個原因，目前市場上絕大多數筆記本電腦中的專用硬碟，其轉速一般都不會超過4500rpm。

5.硬碟的平均尋道時間、平均訪問時間和平均潛伏時間

所謂硬碟的平均尋道時間(AverageSeekTime)，其實就是指硬碟在盤面上移動讀寫頭至指定磁軌尋找相應目標數據所用的時間。我們在描述硬碟讀取數據能力時，目前主要以毫秒為計算單位，而硬碟讀取數據一次大多在6～14ms之間。當硬碟的單碟容量增大時，磁頭的尋道動作和移動距離會相應減少，這樣也就導致硬碟本身的平均尋道時間減少，從而提高了硬碟傳輸數據的速度。

而平均訪問時間(AverageAccessTime)，指的就是平均尋道時間與平均潛伏時間的總和。平均訪問時間基本上也就能夠代表硬碟找到某一數據所用的時間。平均訪問時間越短越好，一般情況下應該控制在11～18ms之間，建議用戶選擇那些平均訪問時間在15ms以下的硬碟。

所謂平均潛伏時間(AverageLatencyTime)，其准確的概念定位就是指相應磁軌旋轉到磁頭下方的時間，一般情況下在2～6ms之間。

6.硬碟的外部傳輸率和內部傳輸率

所謂硬碟的外部數據傳輸率(ExternalTransferRate)就是指電腦通過介面將數據交給硬碟的傳輸速度，而內部數據傳輸率(InternalTransferRate)就是指硬碟將這些數據記錄在自身碟片上的速度，也稱最大或最小持續傳輸率(SustainedTransferRate)。從實際應用方面分析，硬碟的外部數據傳輸率比其內部傳輸率速度要快很多，在它們之間有一塊緩沖區可以緩解二者的速度差距。而從硬碟緩沖區讀取數據的速度又稱之為突發數據傳輸率(BurstdataTransferRate)。

普通的EIDE硬碟理論上的傳輸速率，都已達到了17.5MB/s左右，而採用UltraDMA/33、UltraDMA/66技術後，傳輸率瞬間速度便可以達到33.3MB/s和66MB/s，至於UltraDMA/100和UltraDMA/160，也是指在這個速度上的提升。

7.硬碟的緩沖區

所謂硬碟的緩沖區(硬體緩沖)就是指硬碟本身的高速緩存(Cache)，它能夠大幅度地提高硬碟整體性能。高速緩存其實就是指硬碟控制器上的一塊存取速度極快的DRAM內存，分為寫通式和回寫式。所謂寫通式，就是指在讀硬碟時系統先檢查請求，尋找所要求的數據是否在高速緩存中。如果在則稱為被命中，緩存就會發送出相應的數據，磁頭也就不必再向磁碟訪問數據，從而大幅度改善硬碟的性能。

所謂回寫式，指的是在內存中保留寫數據，當硬碟空閑時再次寫入。從這一點上而言，回寫式具有高於寫通式的系統性能。較早期的硬碟大多帶有128KB、256KB、512KB等高速緩存，目前的高檔硬碟高速緩存大多已經達到1MB、2MB甚至更高，在高速緩存的取材上也採用了速度比DRAM更快的同步內存SDRAM，確保硬碟性能更為卓越。

硬碟技術

硬碟所採用的技術，目前主要包括3個方面，一是磁頭技術，二是防震技術，三是數據保護技術。隨著各大製造廠商的技術競爭，目前這3個方面的技術要點也逐漸走向融合。

1.磁頭技術

(1)磁阻磁頭技術(Magneto-ResistiveHead)

磁阻磁頭技術是一種比較傳統的硬碟磁頭技術，是完全基於磁電阻效應工作的，其核心就是一片金屬材料，其電阻隨磁場的變化而變化。應用這種磁阻磁頭技術的原理就是:通過磁阻元件連著的一個十分敏感的放大器可以測出微小的電阻變化。所以越先進的MR技術可以提高記錄密度來記錄數據，增加單碟片容量即硬碟的最高容量，進而提高數據傳輸率。

(2)巨型磁阻磁頭(GMR)

這是MR磁阻磁頭技術的換代技術，目前絕大多數的硬碟產品都應用了這種技術。採用了巨型磁阻磁頭技術的硬碟，其讀、寫工作是分別由不同的磁頭來完成的，這種變化從而可以有效地提高硬碟的工作效率，並使增大磁軌密度成為可能。

(3)OAW(光學輔助溫式技術)

OAW是美國希捷公司新研製技術代號，很可能是未來磁頭技術的發展方向。應用這種OAW技術，未來的硬碟可以在1英寸面積內寫入105000以上的磁軌，單碟容量更是有望突破36GB。

2.防震技術

(1)SPS防震保護系統

這是昆騰公司在其火球7代(EX)系列之後普遍採用的硬碟防震動保護系統。其設計思路就是分散外來沖擊能量，盡量避免硬碟磁頭和碟片之間的意外撞擊，使硬碟能夠承受1000G以上的意外沖擊力。

(2)ShockBlock防震保護系統

雖然這是Maxtor公司的專利技術，但其設計思路與防護風格與昆騰公司的SPS技術有著異曲同工之妙，也是為了分散外來的沖擊能量，盡量避免磁頭和碟片相互撞擊，但它能承受的最大沖擊力卻可以達到1500G甚至更高。

3.數據保護技術

(1)S.M.A.R.T技術

S.M.A.R.T技術是目前絕大多數硬碟已經普遍採用的通用安全技術，而應用S.M.A.R.T技術，用戶們能夠預先測量出某些硬碟的特性。舉個例子，如監測硬碟磁頭的飛行高度。因為一旦磁頭開始出現飛得太高或太低的情況，硬碟在運行中就極有可能報錯，S.M.A.R.T技術就是一種對硬碟故障預先發出報警的廉價數據保護。

當然，利用S.M.A.R.T技術可預測的硬碟故障一般是硬碟性能惡化的結果，其中約60%為機械性質的，40%左右則是對軟性故障的有效預測。應用S.M.A.R.T技術可以有效地防止並減少硬碟數據丟失，而預先報警系統更能夠讓電腦用戶及時掌握自己硬碟的性能和實際使用狀況。

(2)數據衛士

西部數據(WD)公司的數據衛士能夠在硬碟工作的空餘時間里，每8個小時便自動執行硬碟掃描、檢測、修復碟片的各扇區等步驟。以上操作完全是自動運行，無需用戶干預與控制，特別是對初級用戶與不懂硬碟維護的用戶十分適用。

(3)DPS(數據保護系統)

昆騰公司在推出火球7代硬碟以後，從8代開始的所有硬碟中，都內建了所謂的DPS(數據保護系統)系統模式。DPS系統模式的工作原理是在其硬碟的前300MB內，存放操作系統等重要信息，DPS可在系統出現問題後的90s內自動檢測恢復系統數據，如果不行，則啟用隨硬碟附送的DPS軟盤，進入程序後DPS系統模式會自動分析造成故障的原因，盡量保證用戶硬碟上的數據不受損失。

(4)MaxSafe技術

MaxSafe技術是邁拓公司在其金鑽2代以後普遍採用的技術。MaxSafe技術的核心就是將附加的ECC校驗位保存在硬碟上，使硬碟在讀寫過程中，每一步都要經過嚴格的校驗，以此來保證硬碟數據的完整性。

4.其他綜合技術方面

(1)PRML(，硬碟最大相似性技術)讀取技術利用PRML讀取技術可以使單位硬碟碟片存儲更大量的信息。在增加硬碟容量的同時，還可以有效地提高硬碟數據的讀取和傳輸率。

(2)UltraDSP(超級數字信號處理器)技術及介面技術

應用UltraDSP進行數學運算，其速度較一般CPU快10～50倍。採用UltraDSP技術，單個的DSP晶元可以同時提供處理器及驅動介面的雙重功能，以減少其他電子元件的使用，可大幅度地提高硬碟的速度和可靠性。

介面技術可以極大地提高硬碟的最大外部傳輸率，最大的益處在於，可以把數據從硬碟直接傳輸到主內存而不佔用更多的CPU資源，提高系統性能。Maxtor公司2000年最新的鑽石9代和金鑽4代都採用了雙DSP晶元技術，將硬碟的系統性能提升到極致。

(3)3DDefenseSystem(3D保護系統)

3DDefenseSystem是美國希捷公司獨有的一種硬碟保護技術。3DDefenseSystem中主要包括了DriveDefense(磁碟保護)、DataDefense(數據保護)及DiagnosticDefense(診斷保護)等3個方面的內容。

DriveDefense(磁碟保護)。這裡面又包括：G-Force保護，可幫助希捷硬碟承受業界內最高的非工作狀態下的震動，即在2ms內震動力即使達到350G，也不會使硬碟損壞;SeaShield保護，提供ESD及安全處理，特別是對PCBA(PrintedCircuitBoardAssembly，印刷電路集成板);SeaShell保護，這是一種可以替換原有ESD(Elestro-StaticDischarge)的硬碟工具包，通過這一保護系統可為硬碟提供更多的保護。

DataDefense(數據保護)。這裡面又包括了希捷獨創的Multidrive系統(SAMS)。所謂SAMS就是通過減小硬碟的旋轉振動來最大程度地減少對硬碟的損壞;ECC(ErrorCorrectionCode，錯誤檢正代碼)，即為高性能硬碟提供on-the-fly檢正，還有就是對數據恢復提供最大限度Firmware(固件)檢正，因此可以正確完整地進行讀、恢復數據;SafeSaring，當硬碟斷電及重新來電後，利用SafeSaring技術可以確保硬碟磁頭回到同樣的扇區，保證數據不丟失;End-to-EndPathProtection，確保數據在主機與磁碟之間傳輸的完整性。

DiagnosticDefense(診斷保護)。這裡面也包括了SeaTools——診斷工具軟體，可以幫助用戶診斷系統是否存在問題，以及診斷錯誤是否由其他硬體及軟體產生。另外，SeaTools還可以在ATA及SCSI產品中工作，可以應用於所有老舊的希捷硬碟;增強型的S.M.A.R.T功能，可以在硬碟發生錯誤與問題之前作為預測並向用戶發出警告;Web-BasedTools(基於Web的工具)，允許用戶標識及解決一些非硬碟相關錯誤，如病毒等，也可以檢正文件系統，解決硬體沖突以避免不必要的硬碟返修;DLD(DriveLoggingDiagnostics)——捕獲不可恢復性數據錯誤，實質上就是交互性的診斷工作。

硬碟的工作模式

從主板的支持度來看，目前硬碟的工作模式主要有3種:NORMAL、LBA和LARGE模式。

NORMAL即我們平時講的普通模式，也是最早的IDE方式。在此方式下對硬碟訪問時，BIOS和IDE控制器對參數不作任何轉換。該模式支持的最大柱面數為1024，最大磁頭數為16，最大扇區數為63，每扇區位元組數為512KB。因此支持最大硬碟容量為:512KB×63×16×1024=528MB。在此模式下即使硬碟的實際物理容量很大，但可訪問的硬碟空間也只能是528MB。

LBA(LogicalBlockAddressing)即邏輯塊定址模式。應用這種模式所管理的硬碟空間突破了528MB的瓶頸，可達8.4GB。在LBA模式下，設置的柱面、磁頭、扇區等參數並不是實際硬碟的物理參數。在訪問硬碟時，由IDE控制器把由柱面、磁頭、扇區等參數確定的邏輯地址轉換為實際硬碟的物理地址。在LBA模式下，可設置的最大磁頭數為255，其餘參數與普通模式相同。

由此可計算出可訪問的硬碟容量為:512KB×63×255×1024=8.4GB。LARGE又稱為大硬碟管理模式。當硬碟的柱面超過1024而又不為LBA支持時可採用此種模式。LARGE模式採取的方法是把柱面數除以2，把磁頭數乘以2，其結果總容量不變。例如，在NORMAL模式下柱面數為1220，磁頭數為16，進入LARGE模式則柱面數為610，磁頭數為32。這樣在DOS中顯示的柱面數小於1024，即可正常工作。

『捌』 內存的工作原理

內存工作原理
1.內存定址
首先，內存從CPU獲得查找某個數據的指令，然後再找出存取資料的位置時（這個動作稱為「定址」），它先定出橫坐標（也就是「列地址」）再定出縱坐標（也就是「行地址」），這就好像在地圖上畫個十字標記一樣，非常准確地定出這個地方。對於電腦系統而言，找出這個地方時還必須確定是否位置正確，因此電腦還必須判讀該地址的信號，橫坐標有橫坐標的信號（也就是RAS信號，Row Address Strobe）縱坐標有縱坐標的信號（也就是CAS信號，Column Address Strobe），最後再進行讀或寫的動作。因此，內存在讀寫時至少必須有五個步驟：分別是畫個十字（內有定地址兩個操作以及判讀地址兩個信號，共四個操作）以及或讀或寫的操作，才能完成內存的存取操作。

2.內存傳輸
為了儲存資料，或者是從內存內部讀取資料，CPU都會為這些讀取或寫入的資料編上地址（也就是我們所說的十字定址方式），這個時候，CPU會通過地址匯流排（Address Bus）將地址送到內存，然後數據匯流排（Data Bus）就會把對應的正確數據送往微處理器，傳回去給CPU使用。

3.存取時間
所謂存取時間，指的是CPU讀或寫內存內資料的過程時間，也稱為匯流排循環（bus cycle）。以讀取為例，從CPU發出指令給內存時，便會要求內存取用特定地址的特定資料，內存響應CPU後便會將CPU所需要的資料送給CPU，一直到CPU收到數據為止，便成為一個讀取的流程。因此，這整個過程簡單地說便是CPU給出讀取指令，內存回復指令，並丟出資料給CPU的過程。我們常說的6ns（納秒，秒－9）就是指上述的過程所花費的時間，而ns便是計算運算過程的時間單位。我們平時習慣用存取時間的倒數來表示速度，比如6ns的內存實際頻率為1／6ns＝166MHz（如果是DDR就標DDR333，DDR2就標DDR2 667）。

4.內存延遲
內存的延遲時間(也就是所謂的潛伏期，從FSB到DRAM)等於下列時間的綜合：FSB同主板晶元組之間的延遲時間(±1個時鍾周期)，晶元組同DRAM之間的延遲時間(±1個時鍾周期)，RAS到CAS延遲時間：RAS(2-3個時鍾周期,用於決定正確的行地址)，CAS延遲時間 (2-3時鍾周期,用於決定正確的列地址)，另外還需要1個時鍾周期來傳送數據，數據從DRAM輸出緩存通過晶元組到CPU的延遲時間(±2個時鍾周期)。一般的說明內存延遲涉及四個參數CAS（Column Address Strobe 行地址控制器）延遲，RAS（Row Address Strobe列地址控制器）－to－CAS延遲，RAS Precharge（RAS預沖電壓）延遲，Act-to-Precharge（相對於時鍾下沿的數據讀取時間）延遲。其中CAS延遲比較重要，它反映了內存從接受指令到完成傳輸結果的過程中的延遲。大家平時見到的數據3—3—3—6中，第一參數就是CAS延遲（CL＝3）。當然，延遲越小速度越快。

『玖』 計算機的物理工作原理（包括硬碟、顯示器、CPU等）

計算機的基本原理是存貯程序和程序控制。預先要把指揮計算機如何進行操作的指令序列（稱為程序）和原始數據通過輸入設備輸送到計算機內存貯器中。每一條指令中明確規定了計算機從哪個地址取數，進行什麼操作，然後送到什麼地址去等步驟。
計算機在運行時，先從內存中取出第一條指令，通過控制器的解碼，按指令的要求，從存貯器中取出數據進行指定的運算和邏輯操作等加工，然後再按地址把結果送到內存中去。接下來，再取出第二條指令，在控制器的指揮下完成規定操作。依此進行下去，直至遇到停止指令。
程序與數據一樣存貯，按程序編排的順序，一步一步地取出指令，自動地完成指令規定的操作是計算機最基本的工作原理。這一原理最初是由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼於1945年提出來的，故稱為馮.諾依曼原理。
**計算機的存儲程序工作原理和硬體系統
馮·諾依曼結構
計算機系統由硬體系統和軟體系統兩大部分組成。美藉匈牙利科學家馮·諾依曼結構（John von Neumann）奠定了現代計算機的基本結構，其特點是：
1）使用單一的處理部件來完成計算、存儲以及通信的工作。
2）存儲單元是定長的線性組織。
3）存儲空間的單元是直接定址的。
4）使用低級機器語言，指令通過操作碼來完成簡單的操作。
5）對計算進行集中的順序控制。
6）計算機硬體系統由運算器、存儲器、控制器、輸入設備、輸出設備五大部件組成並規定了它們的基本功能。
7）採用二進制形式表示數據和指令。
8）在執行程序和處理數據時必須將程序和數據道德從外存儲器裝入主存儲器中，然後才能使計算機在工作時能夠自動調整地從存儲器中取出指令並加以執行。
這就是存儲程序概念的基本原理。
計算機指令
計算機根據人們預定的安排，自動地進行數據的快速計算和加工處理。人們預定的安排是通過一連串指令（操作者的命令）來表達的，這個指令序列就稱為程序。一個指令規定計算機執行一個基本操作。一個程序規定計算機完成一個完整的任務。一種計算機所能識別的一組不同指令的集合，管為該種計算機的指令集合或指令系統。在微機的指令系統中，主要使用了單地址和二地址指令。其中，第1個位元組是操作碼，規定計算機要執行的基本操作，第2個位元組是操作數。計算機指令包括以下類型：數據處理指令（加、減、乘、除等）、數據傳送指令、程序控制指令、狀態管理指令。整個內存被分成若干個存儲單元，每個存儲單元一般可存放8位二進制數（位元組編址）。每個在位單元可以存放數據或程序代碼。為了能有效地存取該單元內存儲的內容，每個單元都給出了一個唯一的編號來標識，即地址。
計算機的工作原理
按照馮·諾依曼存儲程序的原理，計算機在執行程序時須先將要執行的相關程序和數據放入內存儲器中，在執行程序時CPU根據當前程序指針寄存器的內容取出指令並執行指令，然後再取出下一條指令並執行，如此循環下去直到程序結束指令時才停止執行。其工作過程就是不斷地取指令和執行指令的過程，最後將計算的結果放入指令指定的存儲器地址中。計算機工作過程中所要涉及的計算機硬體部件有內存儲器、指令寄存器、指令解碼器、計算器、控制器、運算器和輸入/輸出設備等，在以後的內容中將會著重介紹。
（一）計算機硬體系統
硬體通常是指構成計算機的設備實體。一台計算機的硬體系統應由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入和輸出設備。這五大部分通過系統匯流排完成指令所傳達的操作，當計算機在接受指令後，由控制器指揮，將數據眾輸入設備傳送到存儲器存放，再由控制器將需要參加運算的數據傳送到運算器，由運算器進行處理，處理後的結果由輸出設備輸出。
中央處理器
CPU（central processing unit）意為中央處理單元，又稱中央處理器。CPU由控制器、運算器和寄存器組成，通常集中在一塊晶元上，是計算機系統的核心設備。計算機以CPU為中心，輸入和輸出設備與存儲器之間的數據傳輸和處理都通過CPU來控制執行。微型計算機的中央處理器又稱為微處理器。
控制器
控制器是對輸入的指令進行分析，並統一控制計算機的各個部件完成一定任務的部件。它一般由指令寄存器、狀態寄存器、指令解碼器、時序電路和控制電路組成。計算機的工作方式是執行程序，程序就是為完成某一任務所編制的特定指令序列，各種指令操作按一定的時間關系有序安排，控制器產生各種最基本的不可再分的微操作的命令信號，即微命令，以指揮整個計算機有條不紊地工作。當計算機執行程序時，控制器首先從指令指針寄存器中取得指令的地址，並將下一條指令的地址存入指令寄存器中，然後從存儲器中取出指令，由指令解碼器對指令進行解碼後產生控制信號，用以驅動相應的硬體完成指紋操作。簡言之，控制器就是協調指揮計算機各部件工作的元件，它的基本任務就是根據種類指紋的需要綜合有關的邏輯條件與時間條件產生相應的微命令。
運算器
運算器又稱積極態度邏輯單元ALU（Arithmetic Logic Unit）。運算器的主要任務是執行各種算術運算和邏輯運算。算術運算是指各種數值運算，比如：加、減、乘、除等。邏輯運算是進行邏輯判斷的非數值運算，比如：與、或、非、比較、移位等。計算機所完成的全部運算都是在運算器中進行的，根據指令規定的定址方式，運算器從存儲或寄存器中取得操作數，進行計算後，送回到指令所指定的寄存器中。運算器的核心部件是加法器和若干個寄存器，加法器用於運算，寄存器用於存儲參加運算的各種數據以及運算後的結果。
（二）存儲器
存儲器分為內存儲器（簡稱內存或主存）、外存儲器（簡稱外存或輔存）。外存儲器一般也可作為輸入/輸出設備。計算機把要執行的程序和數據存入內存中，內存一般由半導體器構成。半導體存儲器可分為三大類：隨機存儲器、只讀存儲器、特殊存儲器。
RAM
RAM是隨機存取存儲器（Random Access Memory），其特點是可以讀寫，存取任一單元所需的時間相同，通電是存儲器內的內容可以保持，斷電後，存儲的內容立即消失。RAM可分為動態（Dynamic RAM）和靜態（Static RAM）兩大類。所謂動態隨機存儲器DRAM是用MOS電路和電容來作存儲元件的。由於電容會放電，所以需要定時充電以維持存儲內容的正確，例如互隔2ms刷新一次，因此稱這為動態存儲器。所謂靜態隨機存儲器SRAM是用雙極型電路或MOS電路的觸發器來作存儲元件的，它沒有電容放電造成的刷新問題。只要有電源正常供電，觸發器就能穩定地存儲數據。DRAM的特點是集成密度高，主要用於大容量存儲器。SRAM的特點是存取速度快，主要用於調整緩沖存儲器。
ROM
ROM是只讀存儲器（Read Only Memory），它只能讀出原有的內容，不能由用戶再寫入新內容。原來存儲的內容是由廠家一次性寫放的，並永久保存下來。ROM可分為可編程（Programmable）ROM、可擦除可編程（Erasable Programmable）ROM、電擦除可編程（Electrically Erasable Programmable）ROM。如，EPROM存儲的內容可以通過紫外光照射來擦除，這使它的內可以反復更改。
特殊固態存儲器
包括電荷耦合存儲器、磁泡存儲器、電子束存儲器等，它們多用於特殊領域內的信息存儲。
此外，描述內、外存儲容量的常用單位有：
①位/比特（bit）：這是內存中最小的單位，二進制數序列中的一個0或一個1就是一比比特，在電腦中，一個比特對應著一個晶體管。
②位元組（B、Byte）：是計算機中最常用、最基本的存在單位。一個位元組等於8個比特，即1 Byte＝8bit。
③千位元組（KB、Kilo Byte）：電腦的內存容量都很大，一般都是以千位元組作單位來表示。1KB＝1024Byte。
④兆位元組（MBMega Byte）：90年代流行微機的硬碟和內存等一般都是以兆位元組（MB）為單位。1 MB＝1024KB。
⑤吉位元組（GB、Giga Byte）：目前市場流行的微機的硬碟已經達到430GB、640GB、810GB、1TB等規格。1GB＝1024MB。
⑥太位元組（TB、Tera byte）：1TB＝1024GB。
（三）輸入/輸出設備
輸入設備是用來接受用戶輸入的原始數據和程序，並將它們變為計算機能識別的二進制存入到內存中。常用的輸入設備有鍵盤、滑鼠、掃描儀、光筆等。
輸出設備用於將存入在內存中的由計算機處理的結果轉變為人們能接受的形式輸出。常用的輸出設備有顯示器、列印機、繪圖儀等。
（四）匯流排
匯流排是一組為系統部件之間數據傳送的公用信號線。具有匯集與分配數據信號、選擇發送信號的部件與接收信號的部件、匯流排控制權的建立與轉移等功能。典型的微機計算機系統的結構如圖2-3所示，通常多採用單匯流排結構，一般按信號類型將匯流排分為三組，其中AB（Address Bus）為地址匯流排；DB(Data Bus)為數據匯流排；CB（Control Bus）控制匯流排。
（五）微型計算機主要技術指標
①CPU類型：是指微機系統所採用的CPU晶元型號，它決定了微機系統的檔次。
②字長：是指CPU一次最多可同時傳送和處理的二進制位數，安長直接影響到計算機的功能、用途和應用范圍。如Pentium是64位字長的微處理器，即數據位數是64位，而它的定址位數是32位。
③時鍾頻率和機器周期：時鍾頻率又稱主頻，它是指CPU內部晶振的頻率，常用單位為兆（MHz），它反映了CPU的基本工作節拍。一個機器周期由若干個時鍾周期組成，在機器語言中，使用執行一條指令所需要的機器周期數來說明指令執行的速度。一般使用CPU類型和時鍾頻率來說明計算機的檔次。如Pentium III 500等。
④運算速度：是指計算機每秒能執行的指令數。單位有MIPS（每秒百萬條指令）、MFLOPS（秒百萬條浮點指令）
⑤存取速度：是指存儲器完成一次讀取或寫存操作所需的時間，稱為存儲器的存取時間或訪問時間。而邊連續兩次或寫所需要的最短時間，稱為存儲周期。對於半導體存儲器來說，存取周期大約為幾十到幾百毫秒之間。它的快慢會影響到計算機的速度。
⑥內、外存儲器容量：是指內存存儲容量，即內容儲存器能夠存儲信息的位元組數。外儲器是可將程序和數據永久保存的存儲介質，可以說其容量是無限的。如硬碟、軟盤已是微機系統中不可缺少的外部設備。迄今為止，所有的計算機系統都是基於馮·諾依曼存儲程序的原理。內、外存容量越大，所能運行的軟體功能就越豐富。CPU的高速度和外存儲器的低速度是微機系統工作過程中的主要瓶頸現象，不過由於硬碟的存取速度不斷提高，目前這種現象已有所改善。
我們先從最早的計算機講起，人們在最初設計計算機時採用這樣一個模型：
人們通過輸入設備把需要處理的信息輸入計算機，計算機通過中央處理器把信息加工後，再通過輸出設備把處理後的結果告訴人們。
其實這個模型很簡單，舉個簡單的例子，你要處理的信息是1+1，你把這個信息輸入到計算機中後，計算機的內部進行處理，再把處理後的結果告訴你。
早期計算機的輸入設備十分落後，根本沒有現在的鍵盤和滑鼠，那時候計算機還是一個大傢伙，最早的計算機有兩層樓那麼高。人們只能通過扳動計算機龐大的面板上無數的開頭來向計算機輸入信息，而計算機把這些信息處理之後，輸出設備也相當簡陋，就是計算機面板上無數的信號燈。所以那時的計算機根本無法處理像現在這樣各種各樣的信息，它實際上只能進行數字運算。
當時人們使用計算機也真是夠累的。但在當時，就算是這種計算機也是極為先進的了，因為它把人們從繁重的手工計算中解脫出來，而且極大地提高了計算速度。
隨著人們對計算機的使用，人們發現上述模型的計算機能力有限，在處理大量數據時就越發顯得力不從心。為些人們對計算機模型進行了改進，提出了這種模型：
就是在中央處理器旁邊加了一個內部存儲器。這個模型的好處在於。先打個比方說，如果老師讓你心算一道簡單題，你肯定毫不費勁就算出來了，可是如果老師讓你算20個三位數相乘，你心算起來肯定很費力，但如果給你一張草稿紙的話，你也能很快算出來。
可能你會問這和計算機有什麼關系？其實計算機也是一樣，一個沒有內部存儲器的計算機如果讓它進行一個很復雜的計算，它可能根本就沒有辦法算出來，因為它的存儲能力有限，無法記住很多的中間的結果，但如果給它一些內部存儲器當「草稿紙」的話，計算機就可以把一些中間結果臨時存儲到內部存儲器上，然後在需要的時候再把它取出來，進行下一步的運算，如此往復，計算機就可以完成很多很復雜的計算。
隨著時代的發展，人們越來越感到計算機輸入和輸出方式的落後，改進這兩方面勢在必行。在輸入方面，為了不再每次扳動成百上千的開頭，人們發明了紙帶機。紙帶機的工作原理是這樣的，紙帶的每一行都標明了26個字母、10個數字和一些運算符號，如果這行的字母A上面打了一個孔，說明這里要輸入的是字母A，同理，下面的行由此類推。這樣一個長長的紙帶就可以代表很多的信息，人們把這個紙帶放入紙帶機，紙帶機還要把紙帶上的信息翻譯給計算機，因為計算機是看不懂這個紙帶的。
這樣雖然比較麻煩，但這個進步確實在很大程度上促進了計算機的發展。在發明紙帶的同時，人們也對輸出系統進行了改進，用列印機代替了計算機面板上無數的信號燈。列印機的作用正好和紙帶機相反，它負責把計算機輸出的信息翻譯成人能看懂的語言，列印在紙上，這樣人們就能很方便地看到輸出的信息，再也不用看那成百上千的信號燈了。
不過人們沒有滿足，他們繼續對輸入和輸出系統進行改進。後來人們發明了鍵盤和顯示器。這兩項發明使得當時的計算機和我們現在使用的計算機有些類似了，而且在些之前經過長時間的改進，計算機的體積也大大地縮小了。鍵盤和顯示器的好處在於人們可以直接向計算機輸入信息，而計算機也可以及時把處理結果顯示在屏幕上。
可是隨著人們的使用，逐漸又發現了不如意之處。因為人們要向計算機輸入的信息越來越多，往往要輸入很長時間後，才讓計算機開始處理，而在輸入過程中，如果停電，那前面輸入的內容就白費了，等來電後，還要全部重新輸入。就算不停電，如果人們上次輸入了一部分信息，計算機處理理了，也輸出了結果；人們下一次再需要計算機處理這部分信息的時候，還要重新輸入。對這種重復勞動的厭倦導致了計算機新的模型的產生。
這回的模型是這樣的：
這回增加了一個外部存儲器。外部存儲器的「外部」是相對於內部存儲器來說的，在中央處理器處理信息時，它並不直接和外部存儲器打交道，處理過程中的信息都臨時存放在內部存儲器中，在信息處理結束後，處理的結果也存放在內部存儲器中。可是如果這時突然停電，那些結果還會丟失的。內部存儲器（或簡稱內存）中的信息是靠電力來維持的，一旦電力消失，內存中的數據就會全部消失。也正因為如此，人們才在計算機模型中加入了外部存儲器，把內存中的處理結果再存儲到外部存儲器中，這樣停電後數據也不會丟失了。
外部存儲器與內存的區別在於：它們的存儲機制是不一樣的，外部存儲器是把數據存儲到磁性介質上，所以不依賴於是否有電。這個磁性介質就好比家裡的歌曲磁帶，磁帶上的歌曲不管有沒有電都是存在的。當時人們也是考慮到了磁帶這種好處，所以在計算機的外部存儲器中也採用了類似磁帶的裝置，比較常用的一種叫磁碟。
磁碟本來是圓的，不過裝在一個方的盒子里，這樣做的目的是為了防止磁碟表面劃傷，導致數據丟失。
有了磁碟之後，人們使用計算機就方便多了，不但可以把數據處理結果存放在磁碟中，還可以把很多輸入到計算機中的數據存儲到磁碟中，這樣這些數據可以反復使用，避免了重復勞動。
可是不久之後，人們又發現了另一個問題，人們要存儲到磁碟上的內容越來越多，眾多的信息存儲在一起，很不方便。這樣就導致了文件的產生。
這和我們日常生活中的文件有些相似。我們日常生活中的文件是由一些相關信息組成，計算機的文件也是一樣。人們把信息分類整理成文件存儲到磁碟上，這樣，磁碟上就有了文件1、文件2……。
可是在使用過程中，人們又漸漸發現，由人工來管理越來越多的文件是一件很痛苦的事情。為了解決這個問題，人們就開發了一種軟體叫操作系統。
其實操作系統就是替我們管理計算機的一種軟體，在操作系統出現之前，只有專業人士才懂得怎樣使用計算機，而在操作系統出現之後，不管你是否是計算機專業畢業，只要經過簡單的培訓，你都能很容易地掌握計算機。
有了操作系統之後，我們就不直接和計算機的硬體打交道，不直接對這些硬體發號施令，我們把要的事情告訴操作系統，操作系統再把要作的事情安排給計算機去作，等計算機做完之後，操作系統再把結果告訴我們，這樣就省事多了。
在操作系統出現之前，人們通過鍵盤給計算機下達的命令都是特別專業的術語，而有了操作系統之後，人們和計算機之間的對話就可以使用一些很容易懂的語言，而不用去死記硬背那些專業術語了。
操作系統不但能在計算機和人之間傳遞信息，而且字還負責管理計算機的內部設備和外部設備。它替人們管理日益增多的文件，使人們能很方便地找到和使用這些文件；它替人們管理磁碟，隨時報告磁碟的使用情況；它替計算機管理內存，使計算機能更高效而安全地工作；它還負責管理各種外部設備，如列印機等，有了它的管理，這些外設就能有效地為用戶服務了。
也正因為操作系統這么重要，所以人們也在不斷地改進它，使它的使用更加方面，功能更加強大。對於咱們現在使用的微機來說，操作系統主要經歷了DOS、Windows 3.X、Windows95和Windows98這幾個發展階段。
在DOS階段，人們和計算機打交道，還是主要靠輸入命令，「你輸入什麼命令，計算機就做什麼，如果你不輸入，計算機就什麼也不做」。在這一階段，人們還是需要記住很多命令和它們的用法，如果忘記了或不知道，那就沒有辦法了。所以說，這時的計算機還是大太好用，操作系統也處於發展的初級階段。Windows的出現在很大程度上彌補了這個不足，人們在使用Windows時，不必記住什麼命令，只需要用滑鼠指指點點就能完成很多工作。而當操作系統發展到Windows95之後，使用計算機就變得更加簡單。
現在我們來簡單總結一下上面我們講的一些內容。經過人們幾十年的努力，計算機的組成結構已經基本定型，現在我們日常使用的微機在硬體方面可以用下圖表示：這里CPU就是我們以前談到的中央處理器的英文縮寫，它和其它輔助電路構成了計算機的核心。我們通過鍵盤和其它輸入設備輸入的信息經過它的處理之後顯示在顯示器上。在信息處理過程中，CPU要和內存頻繁地交換信息，在工作結束之後，還要把內存中的數據保存在磁碟上。
上面說的是硬體的工作原理，那麼在軟體上，我們又是如何使用計算機的呢？
在前面我們講過，我們可以通過操作系統給計算機布置工作，操作系統也可以把計算機的工作結果告訴我們。可是操作系統的功能也不是無限的，實際上計算機的很多功能是靠多種應用軟體來實現的。操作系統一般只負責管理好計算機，使它能正常工作。而眾多的應用軟體才充分發揮了計算機的作用。但這些應用軟體都是建立在操作系統上的，一般情況下，某一種軟體都是為特定的操作系統而設計的，因為這些軟體不能直接和計算機交換信息，需要通過操作系統來傳遞信息。
這就是所謂的「硬」、「軟」結合。硬體就是我們能看見的這些東西：主機、顯示器、鍵盤、滑鼠等，而軟體是我們看不見的，存在於計算機內部的。打個比方，硬體就好比人類軀體，而軟體就好比人類的思想，沒有軀體，思想是無法存在的，但沒有思想的軀體也只是一個植物人。一個正常人要完成一項工作，都是軀體在思想的支配下完成的。電腦和這相類似，沒有主機等硬體，軟體是無法存在的；而一個沒有軟體的計算機也只是一堆廢鐵。
還有一個重要的概念沒有講，就是操作系統是如何管理文件的呢？其實也很簡單，文件都有自己的名字，叫文件名，用來區分不同的文件的。計算機中的文件有很多，成千上萬，光用名字來區分也不利於查找，所以計算機中又有了文件夾的概念，把不同類型的文件存儲在不同的文件夾中，查找起來就快多了，也不會太亂。文件多了，可以分別存儲在不同的文件夾中，而當文件夾多了之後，再把一些相關的文件夾存儲在更在的文件夾中，這樣管理文件是比較科學的。