计算机系统是有软件和硬件组成的，它不是纯粹的软件，更不是硬件。

 

系统硬件组成中的I/O设备不是直接与总线相连，而是通过一个中间设备：控制器/适配器来连接。控制器和适配器的区别在于它们的封装方式，控制器是设备或者主板上的芯片组，而适配器是插在主板上的卡，按我个人理解，通俗来说应该是能否插拔的区别？（此处不是很确定，欢迎纠错。）

 

系统硬件组成的一个重要成员是处理器，也即CPU。CPU像一个小工厂车间一样，里面有很多部分组成，示意图如下：

 

CPU从开机加电开始，直到断电关机一直在执行指令，根据冯诺依曼体系结构，指令是放在内存当中的。因此CPU内部有个寄存器专门用于存储指令的内存地址，该寄存器指向的指令不断被CPU取出并执行，然后指向上一条指令后面的指令。这里的寄存器是CPU内部的一种存储硬件，非常小，非常快。

从上面的示意图可以看到，实际的寄存器是CS:IP，而书本上用的词汇是PC，这里的PC是一种概念定义，而CS:IP是具体实现。

 

高速缓存也属于CPU内部的一种存储硬件，为什么会有高速缓存？虽然内存很快，但是CPU经过这几十年的发展，速度比内存还快，速度差距甚至在100倍左右。为了减小这种差距，解决方法是缓冲，根据计算机程序运行的局部性原理，我们只需要加很小的更快速度的存储空间就能实现很好的缓冲效果。局部性原理是指CPU访问存储器时，无论是存取指令还是存取数据，所访问的存储单元都趋于聚集在一个较小的连续区域中。也就是说，某一时刻在某一内存处的操作，在下一时刻的将进行的操作也会在之前操作的内存附近。因此我们只需要很小的存储空间就能解决速度不匹配的问题。除了的局部性原理的原因之外，新增加的更快速度的存储硬件之所以很小，是因为存储硬件速度越快，其价格越贵，因此只能配备很小的存储硬件。

 

 

CPU中的这种高速缓冲硬件叫做cache，通常有好几个层次，一般有3层，目前的配置稍高的笔记本甚至有4层，这就是所谓的L1、L2、L3缓存，通常我们会在电脑包装的参数表上或者使用硬件检测软件看到，如下图：