1.CPU

CPU是计算机的大脑，主要和内存进行交互，从内存中提取指令并执行它。在时间多路复用(Time Multiplexing) 的CPU中操作系统往往停止运行一个程序转而运行另外一个。每当操作系统停止运行一个程序时，操作系统会保存所有寄存器的值，以便后续重新运行该程序。由于访问内存获取或执行数据比执行指令花费时间长，所以所有的CPU内部都包含一些寄存器来保存关键的变量和临时结果。但大多数计算机还具有几个特殊的寄存器。

CPU主要由两部分组成：控制单元和算数逻辑单元（ALU）。

控制单元：从内存中提取指令并解码执行。
算数逻辑单元：处理算数和逻辑运算。

为了提升性能，许多现代的CPU都具有同时读取多条指令的机制。所以产生了流水线这样的组织形式。列如，一个CPU可能会有单独访问、解码和执行单元，所以，当CPU执行第N条指令时，还可以对N+1条指令进行解码，还可以读取N+2条指令。
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2.内存

内存包括两部分：主存（RAM）、只读存储器（ROM）
顶层的存储器速度最高，但是容量最小，成本非常高，层级结构越向下，其访问效率越慢，但容量越大，其造价也越便宜。

2.1 随机存取存储器

随机存取存储器通常叫做RAM（Random Access Memory），是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写（刷新时除外），而且速度很快。RAM是主要存放数据和程序的地方，所以也叫做“主存”,所有不能在高速缓冲中得到满足的内存访问请求都会转送往主存中。“主存”也就是我们平常说的“内存条”，一旦断电数据就丢失了。

静态RAM（SRAM）
只要有供电，它保存的数据就不会丢失，且为高速存储器，如CPU中的高速缓存（cache）
动态RAM（DRAM）
有供电，还要根据它要求的刷新时间参数，才能保持存储的数据不丢失，如电脑中的内存条

静态RAM的优点：速度快，数据不易丢失，控制简单

动态RAM的优点：存储密度高

2.2 只读存储器

只读存储器通常也叫做 ROM（Read-Only Memory，ROM） ，以非破坏性读出方式工作，只能读出而无法写入信息。ROM中的内容一旦存储就不会再被修改，信息一旦写入后就固定下来，即使切断电源，信息也不会丢失。

3.高速缓冲存储器

高速缓存（Cache） 是CPU的一部分，由静态存储芯片(SRAM)组成，容量比较小但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。高速缓存存在于CPU里，由于CPU的存取速度很快，而内存的速度很慢，为了不让CPU每次都在运行相对缓慢的内存中操作，缓存就作为一个中间者出现了。有些常用的数据或是地址，就直接存在缓存中，这样，下一次调用的时候就不需要再去内存中去找了。因此，CPU每次回先到自己的缓存中寻找想要的东西（一般80%的东西都可以找到），找不到的时候再去内存中获取。

高速缓存通常使用的是SRAM（静态RAM）

3.寄存器

CPU中的寄存器，它们可用来暂存指令、数据和位址，它们和CPU一样快。程序必须在软件中自行管理这些寄存器（既决定如何使用它们）

程序计数器(Program Counter)
会指示下一条需要从内存提取指令的地址，提取指令后，程序计数器将更新为下一条需要提取的地址。
堆栈指针(Stack Pointer)
指向内存中当前栈的顶端，它会包含输入过程的有关参数、局部变量以及没有保存在寄存器中的临时变量。
程序状态字寄存器(Program Status Word)
用来保存由算术/逻辑指令运行或测试的结果所建立起来的各种条件码内容，如：标志位等。
还用来保存中断和系统工作状态等信息，以便CPU和系统及时了解机器运行状态和程序运行状态。
因此，程序状态字寄存器是一个保存各种状态条件标志的寄存器。
指令寄存器（Instruction Register，IR）
用来保存当前正在执行的一条指令。
当执行一条指令时，首先把该指令从主存读取到数据寄存器中，然后再传送至指令寄存器。
累加寄存器（Accumulator，AC）
是一个通用寄存器。累加器的功能：当运算器的算术逻辑单元ALU执行算术或逻辑运算时，为ALU提供一个工作区，可以为ALU暂时保存一个操作数或运算结果。
地址寄存器（Address Register，AR）
用来保存CPU当前所访问的主存单元的地址。

6.磁盘

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磁头：磁盘一般都有上下两个面，每一个面上都对应一个磁头。
磁道：读写硬盘时，磁头依靠磁盘的高速旋转引起的空气动力效应悬浮在盘面上，与盘面的距离不到1微米（约为头发直径的百分之一）。由于磁盘是旋转的，则连续写入的数据是排列在一个圆周上的。我们称这样的圆周为一个磁道（Track）。磁道的排序是最外圈是0，然后由外往内依次0，1，2，3…
柱面：不同盘片的相同编号的磁道构成的圆柱面就被称之为柱面，磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的。
扇区：每个磁道都别切分成很多扇形区域，每个磁道的扇区数量相同，每个扇区大小为512字节。扇区在磁道上并不是按规律排列的，因为如果规律排列1扇区后面是2扇区的话，就会出现一个问题，由于磁面是高速旋转的，会出现来不及读取就转过去的情况，所以扇区的排列规律是根据磁面的旋转速度交叉排列的，比如1扇区后面是5扇区，2扇区在5扇区后面的。

很多计算机支持虚拟内存技术–实现期望运行的存储空间大于实际的物理存储空间的目的。其方法是将程序放在磁盘上，而将主存作为一部分缓存，用来保存最频繁使用的部分程序，这种机制需要快速映像内存地址，用来把程序生成的地址转换为有关字节在RAM中的物理地址。

7.I/O设备

CPU和存储器不是操系统需要管理的全部，I/O设备也与操作系统关系密切。I/O设备一般包括两个部分：设备控制器和设备本身。

设备控制器
控制器本身是一块芯片或者一组芯片。能够控制物理设备，他能够接受操作系统的指令，列如，从设备中读取数据并完成数据处理。
设备本身
设备本身有一个相对简单的接口，因为接口既不能做很多工作，且已经被标准化。列如，一个标准化的SATA磁盘控制器可以适配任意一种SATA磁盘，所以标准化是很有必要的。

每种类型的设备控制器是不同的，所以需要不同的软件进行控制。专门用来与控制器进行信息交流，发出命令处理处理指令接收响应的软件，称为设备驱动程序(Device Driver)。每个控制器厂家都应该针对不同的操作系统提供不同的设备驱动程序。为了使设备驱动程序能够工作，必须把它安装在操作系统中，这样能够使它在内核态中运行。