CPU處理器：
? ? ? ? 計算機的大腦就是CPU，它從內存中取指令->解碼->執行，然后再取指->解碼->執行下一條指令，周而復始，直至整個程序被執行完成。
? ? ? ?每個CPU都有一套可執行的專門指令集，任何軟件的執行最終都要轉化成CPU的指令去執行。所以Pentium（英特爾第五代x86架構的微處理器）不能執行SPARC（另外一種處理器）的程序。
? ? ? ?因訪問內存以得到指令或數據的時間比CPU執行指令花費的時間要長得多，所以，所有CPU內部都有一些用來保存關鍵變量和臨時數據的寄存器，這樣通常在CPU的指令集中專門提供一些指令，用來將一個字（可以理解為數據）從內存調入寄存器，以及將一個字從寄存器存入內存。CPU其他的指令集可以把來自寄存器、內存的操作數據組合，或者用兩者產生一個結果，比如將兩個字相加并把結果存在寄存器或內存中。
寄存器的分類
? ? ? ?除了用來保存變量和臨時結果的通用寄存器外，多數計算機還有一些對程序可見的專門寄存器，其中之一便是程序計數器，它保存了將要取出的下一條指令的內存地址。在指令取出后，程序計算器就被更新以便執行后期的指令
? ? ? ?另外一個寄存器便是堆棧指針，它指向內存中當前棧的頂端。該棧包含已經進入但是還沒有退出的每個過程中的一個框架。在一個過程的堆?？蚣苤斜４媪擞嘘P的輸入參數、局部變量以及那些沒有保存在寄存器中的臨時變量
? ? ? ?最后 一個非常重要的寄存器就是程序狀態字寄存器(Program Status Word,PSW),這個寄存器包含了條碼位(由比較指令設置)、CPU優先級、模式（用戶態或內核態），以及各種其他控制位。用戶通常讀入整個PSW，但是只對其中少量的字段寫入。在系統調用和I/O中，PSW非常非常非常非常非常非常重要
寄存器的維護
? ? ? ?操作系統必須知曉所有的寄存器。在時間多路復用的CPU中，操作系統會經常中止正在運行的某個程序并啟動（或再次啟動）另一個程序。每次停止一個運行著的程序時，操作系統必須保存所有的寄存器，這樣在稍后該程序被再次運行時，可以把這些寄存器重新裝入。
內核態與用戶態
? ? ? ?除了在嵌入式系統中的非常簡答的CPU之外，多數CPU都有兩種模式，即內核態與用戶態。
? ? ? ?通常，PSW中有一個二進制位控制這兩種模式。
? ? ? 內核態：當CPU在內核態運行時，CPU可以執行指令集中所有的指令，很明顯，所有的指令中包含了使用硬件的所有功能，（操作系統在內核態下運行，從而可以訪問整個硬件）
? ? ? 用戶態：用戶程序在用戶態下運行，僅僅只能執行CPU整個指令集的一個子集，該子集中不包含操作硬件功能的部分，因此，一般情況下，在用戶態中有關I/O和內存保護（操作系統占用的內存是受保護的，不能被別的程序占用），當然，在用戶態下，將PSW中的模式設置成內核態也是禁止的。
多線程和多核芯片
? ? ? ?摩爾定律指出，芯片中的晶體管數量每18個月翻一倍，隨著晶體管數量的增多，更強大的功能稱為了可能，如
? ? ? ?I.第一步增強：在CPU芯片中加入更大的緩存，一級緩存L1，用和CPU相同的材質制成，CPU訪問它沒有時延
? ? ? ?II.第二步增強：一個CPU中的處理邏輯增多，intel公司首次提出，稱為多線程（multithreading）或超線程（hyperthreading），對用戶來說一個有兩個線程的CPU就相當于兩個CPU，我們后面要學習的進程和線程的知識就起源于這里，進程是資源單位而線程才是CPU的執行單位。
? ? ? ?多線程運行CPU保持兩個不同的線程狀態，可以在納秒級的時間內來回切換，速度快到你看到的結果是并發的，偽并行的，然而多線程不提供真正的并行處理，一個CPU同一時刻只能處理一個進程（一個進程中至少一個線程）
? ? ? ?III.第三步增強：除了多線程，還出現了傲寒2個或者4個完整處理器的CPU芯片，如下圖。要使用這類多核芯片肯定需要有多處理操作系統
存儲器
? ? ? ? 存儲器有許多種類，按照存儲速度由高到低排名：寄存器->高速緩存->內存->固態硬盤->磁盤->磁帶。
寄存器：
? ? ? ? 即L1緩存，與CPU相同材質制造，速度一樣快，因而CPU訪問它無時延。
高速緩存：
? ? ? 即L2、L3緩存，二級緩存是CPU性能表現的關鍵之一，在CPU核心不變化的情況下，增加二級緩存容量能使性能大幅度提高。而同一核心的CPU高低端之分往往也是在二級緩存上有差異，由此可見二級緩存對于CPU的重要性。
? ? ? CPU在緩存中找到有用的數據被稱為命中，當緩存中沒有CPU所需的數據時（這時稱為未命中），CPU才訪問內存。從理論上講，在一顆擁有二級緩存的CPU中，讀取一級緩存的命中率為80%。也就是說CPU一級緩存中找到的有用數據占數據總量的80%，剩下的20%從二級緩存中讀取。由于不能準確預測將要執行的數據，讀取二級緩存的命中率也在80%左右（從二級緩存讀到有用的數據占總數據的16%）。那么還有的數據就不得不從內存調用，但這已經是一個相當小的比例了。目前的較高端的CPU中，還會帶有三級緩存，它是為讀取二級緩存后未命中的數據設計的—種緩存，在擁有三級緩存的CPU中，只有約5%的數據需要從內存中調用，這進一步提高了CPU的效率。
主存：
? ? ? ?再往下一層是主存，此乃存儲器系統的主力，主存通常稱為隨機訪問存儲RAM，就是我們通常所說的內存，容量一直在不斷攀升，所有不能在高速緩存中找到的，都會到主存中找，主存是易失性存儲，斷電后數據全部消失。
非易失性隨機訪問存儲：
? ? ? ?除了主存RAM之外，許多計算機已經在使用少量的非易失性隨機訪問存儲如ROM（Read Only Memory，ROM），在電源切斷之后，非易失性存儲的內容并不會丟失，ROM只讀存儲器在工廠中就被編程完畢，然后再也不能修改。ROM速度快且便宜，在有些計算機中，用于啟動計算機的引導加載模塊就存放在ROM中，另外一些I/O卡也采用ROM處理底層設備的控制。
? ? ? ?EEPROM（Electrically Erasable PROM，電可擦除可編程ROM）和閃存（flash memory）也是非易失性的，但是與ROM相反，他們可以擦除和重寫。不過重寫時花費的時間比寫入RAM要多。在便攜式電子設備中中，閃存通常作為存儲媒介。閃存是數碼相機中的膠卷，是便攜式音譯播放器的磁盤，還應用于固態硬盤。閃存在速度上介于RAM和磁盤之間，但與磁盤不同的是，閃存擦除的次數過多，就被磨損了。
CMOS：
? ? ?還有一類存儲器就是CMOS，它是易失性的，許多計算機利用CMOS存儲器來保持當前時間和日期。CMOS存儲器和遞增時間的電路由一小塊電池驅動，所以，即使計算機沒有加電，時間也仍然可以正確地更新，除此之外CMOS還可以保存配置的參數，比如，哪一個是啟動磁盤等，之所以采用CMOS是因為它耗電非常少，一塊工廠原裝電池往往能使用若干年，但是當電池失效時，相關的配置和時間等都將丟失。
磁盤：
? ? ? ? 磁盤低速的原因是因為它一種機械裝置，在磁盤中有一個或多個金屬盤片，它們以5400，7200或10800rpm（RPM =revolutions per minute 每分鐘多少轉 ）的速度旋轉。從邊緣開始有一個機械臂懸在盤面上，這類似于老式黑膠唱片機上的拾音臂。信息寫在磁盤上的一些列的同心圓上，是一連串的2進制位（稱為bit位），為了統計方法，8個bit稱為一個字節bytes，1024bytes=1k，1024k=1M，1024M=1G,所以我們平時所說的磁盤容量最終指的就是磁盤能寫多少個2進制位。
? ? ? ? 每個磁頭可以讀取一段換新區域，稱為磁道， 把一個戈丁手臂位置上所以的磁道合起來，組成一個柱面，每個磁道劃成若干扇區，扇區典型的值是512字節。數據都存放于一段一段的扇區，即磁道這個圓圈的一小段圓圈，從磁盤讀取一段數據需要經歷尋道時間和延遲時間。
虛擬內存：
? ? ? ?許多計算機支持虛擬內存機制，該機制使計算機可以運行大于物理內存的程序，方法是將正在使用的程序放入內存取執行，而暫時不需要執行的程序放到磁盤的某塊地方，這塊地方成為虛擬內存，在linux中成為swap，這種機制的核心在于快速地映射內存地址，由CPU中的一個部件負責，成為存儲器管理單元(Memory Management Unit MMU)
磁帶：
? ? ? 價錢相同的情況下比硬盤擁有更高的存儲容量，雖然速度低于磁盤，但是因其大容量，在地震水災火災時可移動性強等特性，常被用來做備份。（常見于大型數據庫系統中）
總線
? ? ? ? 北橋，南橋是主板上芯片組中最重要的兩塊了。相對的來講，北橋要比南橋更加重要。北橋連接系統總線，擔負著 CPU訪問內存的重任。同時連接這AGP插口，控制PCI總線，割斷了系統總線和局部總線，在這一段上速度是最快的。南橋不和CPU連接通常用來作I/O 和IDE設備的控制。所以速度比較慢，一般情況下,南橋和北橋中間是PCI總線。
