名词概念<1>

📘 计算机硬件基础知识整理

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✅ 1. CPU（中央处理器，Central Processing Unit）

• 计算机的大脑，负责执行程序指令和控制整个系统。
• 通常包含：
  • 控制单元（Control Unit）
  • 算术逻辑单元（ALU）
  • 寄存器组
• 现代 CPU 多为 多核设计，支持多线程并发执行。

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✅ 2. GPU（图形处理器，Graphics Processing Unit）

• 用于并行处理大量简单计算，尤其擅长图像、视频处理与深度学习。
• 拥有成百上千个核心（CUDA Cores / Stream Processors）。
• 更适合做“数据并行”任务，比如矩阵计算、图像渲染、大模型训练。

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✅ 3. Control Unit（控制单元）

• 属于 CPU 的一部分，负责指令的译码和调度。
• 功能：
  • 取指（Fetch）
  • 解码（Decode）
  • 控制 ALU、寄存器、内存等部件协同工作
• 是 CPU 的“大脑中的指挥官”。

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✅ 4. ALU（算术逻辑单元，Arithmetic Logic Unit）

• 执行 CPU 中的基本计算任务：
  • 算术运算：加、减、乘、除
  • 逻辑运算：与、或、非、异或等
• 每个核心通常配备一个或多个 ALU。

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✅ 5. Cache（高速缓存）

• 位于 CPU 与内存之间的小容量高速存储器，减少访问内存的延迟。
• 分为三级缓存：L1、L2、L3
• 原理：局部性原理（时间局部性、空间局部性）

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✅ 6. DRAM（动态随机存储器，Dynamic RAM）

• 主内存（RAM）的主要类型。
• 容量大但速度较慢，需要周期性刷新数据。
• 与 Cache 相比，访问速度慢很多，但价格低、容量大。

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✅ 7. 吞吐量（Throughput）

• 描述系统单位时间内处理数据的能力。
• 常用于评价 CPU、GPU、网络、磁盘等设备的性能。
• 举例：
  • GPU 吞吐量高 → 每秒可以处理大量图像帧或矩阵。
  • 高吞吐量 ≠ 低延迟，但通常表示整体计算效率更高。

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✅ 8. L1 Cache（一级缓存）

• 最靠近 CPU 核心的缓存，速度最快、容量最小（32~128KB）。
• 分为：L1d（数据） 和 L1i（指令）
• 每个核心通常独享一组 L1 缓存。

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✅ 9. L2 Cache（二级缓存）

• 位于 L1 和 L3 之间，速度适中，容量较大（256KB~1MB）
• 每个核心可能独享 L2，或者两个核心共享。
• 提供更多缓存空间来减少 L3 或内存访问的需求。

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✅ 10. L3 Cache（三级缓存）

• 所有核心共享的缓存，容量最大（4MB~64MB），速度较慢但仍比内存快
• 用来缓冲多个核心之间的通信，提高多线程性能。
• 通常集成在整个 CPU 芯片的最外层。