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看懂电脑各硬件之间是怎样配合工作的

发表时间:2019/11/9 13:44:09 | 浏览次数:

计算机可以完成许多复杂的任务,这些任务是通过许多硬件的协作来完成的。也许许多人知道计算机由中央处理器、内存、硬盘和其他硬件组成,但是许多人不知道这些硬件是如何协同工作的。


今天,尽力根据自己的理解用最流行的语言和例子来解释它。如有错漏之处,还望指正!


如果我们把计算机视为军队,那么我们在计算机上进行的每一次操作都可以被理解为一场战争,这需要军队所有部门的通力合作才能取胜。


中央处理器可以被理解为这支军队的士兵。中央处理器结构大致可以分为控制器、算术单元和寄存器(寄存器有很多种,但解释非常复杂。这里只提到指令寄存器和数据寄存器),它们分别代表总部、作战部、联络处和陆军物资运输车辆。每个核心都是一个完整的作战系统,每个线程都是一个完整的军队(包括指挥、作战、联络和运输部门)。其中,指令寄存器可以大致理解为联络官(liaison officer),主要负责控制器向运算单元发送指令,数据寄存器可以理解为随时为作战部队提供物资的陆军物资运输车)。


如果中央处理器是4个核心和8个线程,它就有4个完整的战斗系统和8个完整的军队(每个完整的军队必须与一个完整的战斗系统合作才能进行战争,也就是说,这两个线程轮流使用一个核心,而不是同时使用)。


记忆是一个临时仓库。总部所需的战争物资只能从临时仓库转移,然后再从固定仓库转移。每次战斗任务结束时,临时仓库中的所有材料都会被清空。


硬盘就是固定仓库,整个军营所有的物资都储存在这里。


显卡分为核显示器和单显示器。核显示可以理解为雷达系统,单个显示可以理解为卫星监控系统。后者比前者更强大。


显示器可以理解为全息沙盘,清晰地显示雷达或卫星提供的数据。


主板可以理解为一个支持单位,没有明确的职责,但其他部门需要它的合作来完成任务。


电源是后勤部门,为整个军队提供食品安全。


如果我们的计算机配置是这样的:4核8线程i5中央处理器,8G内存,1050单显示器。
当我们需要打开一个word文档、看视频或者上网浏览时。这时,我们的电脑内部大概是这样子的:


收到军事情报后,总部立即确定这只是一场村级战争,一个小案件,因此一名指挥官打瞌睡,同时要求联络官(指挥登记册)通知作战部队(算术单元)战争即将开始。作战部队轻装上阵,没有任何作战物资(中央处理器只计算数据,不存储数据),所需的枪支弹药从物资运输车(数据寄存器)中取出。


然而,陆军物资运输车的运输能力有限,无法满足战斗人员的物资需求。因此,必须从临时仓库(内存)转移一批材料。从临时仓库转移物料有三种运输方式:跑车(即中央处理器的一级缓存,速度快但容量小,不能运输太多的物料)、汽车(即中央处理器的二级缓存,速度比跑车慢,运输能力强)和大型卡车(即中央处理器的三级缓存,速度最慢但运输量最大)。


当卫星监控系统(单显示器)开启时(正常情况下,单显示器和核显示器不能同时工作,核显示器将被屏蔽,但如果AMD APU系列核显示器和AMD单显示器可以同时工作),所有的前线数据都可以通过全息沙盘(display)轻松获得和显示。


直到整个战争结束,整个军队没有压力,轻松完成了战斗任务。


如果我们需要用这台电脑玩吃鸡的游戏,它可能是这样的:


指挥部接到军情,判断出这是一场恶战,必须全力以赴。一次派出四名指挥官,两个作战系统对战争做出反应(一般来说,大型游戏只优化单核和双核,而很少优化多核)。


作战部队马上开赴前线,从临时仓库调用物质的车辆已经全部(一级二级三级缓存)投入工作,由于是一场大型战役,临时仓库的物资也渐渐不够用了,开始从固定仓库(硬盘)调用物资。


硬盘可以分为两种类型:机械硬盘和固态硬盘。机械硬盘可以理解为传统仓库。所有材料由人员放置和运输,然后用纸和笔逐一记录。当需要材料时,材料的位置(硬盘寻址)只能在材料被移除之前通过查看笔记来找到。


固态硬盘可以理解为现代智能仓库。当所有机器人管理和需要任何材料时,它们会直接在系统中输入相应的号码,机器人会很快将相应的材料发送给你。


卫星监测系统已经调整到最佳状态,仔细监测前线信息。


战争开始,作战部率先投入战斗,物资也在全力运输中……


然而,此时,我们的全息沙盘(显示器)将在很长一段时间内只更新一次图片。原来卫星监控系统(单显示器)有问题。对方开始了先进的伪装技术(对高级游戏的高质量和高特效要求)。我们的卫星监控系统技术不能满足要求,也不能仔细监控对方。


为了实现战争胜利的目标,我们必须降低监控要求(降低特效、图像质量)。终于全息沙盘再次实时传来了前线的情况。

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