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04 Under the Covers

计算机由输入、输出、内存、控制器和数据通路五个部分组成,后面两者统称为处理器。书中的插图不错,形象的描绘了这几个部分的关系,包括之前小节提到的软件。

输入设备(input device)和输出设备(output device)会在第五章和第六章详细说明。这里先简要看下全局。

Through the Looking Glass

现在个人移动设备或者 PC 配的显示器往往使用 LCD (liquid crystal display)技术,薄,功耗低。

最小显式单元是像素(pixel)。

Touchscreen

个人移动设备使用触摸屏作为输入,替代了 PC 的键盘和鼠标。

Opening the Box

拆开一个智能手机,也包含计算机的五个部分。

I/O 包含触摸屏、前/后置摄像头、麦克风、扬声器、加速计、陀螺仪等等。

其中还有一块集成电路(integrated circuit),也称芯片(chip),其中包含若干个处理器,大家称之为 CPU(central processor unit)。

处理器中就包含数据通路(datapath),执行算数操作,和控制器(control),告诉其他组件执行什么命令。

智能手机中还有内存(memory),是 DRAM(dynamic random-access memory)芯片,用于存储指令和数据。RAM 部分说明访问任意一个部分的时间是一样的。

再深入看,处理器中还包含缓存(cache memory),使用 SRAM(static random-access memory)技术,用于缓存 DRAM 的数据。SRAM 密度更低,更快,更贵。SRAM 与 DRAM 组成了两层的存储层次结构(memory hierarchy)。

这又是一个抽象的例子,定义了硬件和底层软件之间的交互接口。这就是指令集架构(instruction set architecture),或者简称架构(architecture)。操作系统会对底层做一些封装,我们一般将基本的指令集和操作系统提供的接口统称为 ABI(application binary interface)。

架构本身与实现(implementation)无关,具体的实现遵循抽象的架构即可。

A Safe Place for Data

存储分为易失性(volatile)和非易失性(nonvolatile memory)两种存储,DRAM 是易失的,DVD 是非易失的。前者往往称为主存(main memory, primary memory),后者称为辅助存储器(secondary memory),处于存储层次结构的下层。常见的辅助存储器有磁盘(magnetic disks)和闪存(flash memory)。