硬件基础：CPU与存储器

中央处理器（CPU, Central Processing Unit）

CPU作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的执行单元。

CPU的核心部分有：

• 控制单元（CU, Control Unit）：CPU的子部件，负责获取和译码指令，协调处理器的操作。
• 算术逻辑单元（ALU, Arithmetic and Logic Unit）：实现算术运算和逻辑运算的电路。
• 寄存器（register）：容量有限的高速存储部件，可以暂存指令、数据和地址。

取指令、译码与执行

大多数现代处理器的指令处理可概括为“取指令—译码—执行”（Fetch-Decode-Execute Cycle）。冯·诺依曼架构（Von Neumann Architecture）指指令与数据共享存储系统的存储程序架构，并不是指令周期的名称。

获取CPU信息

Python中可以通过multiprocessing模块获取系统的逻辑CPU数量。

import multiprocessing

print(f"System logical CPUs: {multiprocessing.cpu_count()}")

Python中的psutil模块也提供系统硬件信息。

import psutil

physical = psutil.cpu_count(logical=False)
logical = psutil.cpu_count(logical=True)
times = psutil.cpu_times()

print(f"Physical cores: {physical if physical is not None else 'unknown'}")
print(f"Logical CPUs: {logical if logical is not None else 'unknown'}")
print(f"CPU time (user): {times.user:.2f} seconds")
print(f"CPU time (system): {times.system:.2f} seconds")
print(f"CPU time (idle): {times.idle:.2f} seconds")

存储单位

计算机存储单位使用bit（b）、B、kB、MB、GB、TB、PB、EB、ZB、YB等符号。

位（bit）是计算机最小的存储单位，只存放一位二进制数。

一个字节（byte）为8位二进制数。ASCII编码中的英文字母占1字节，汉字占用的字节数取决于编码；常见汉字在UTF-8中占3字节。字（word）是与处理器架构有关的数据单位，不是汉字的同义词。

硬盘厂商通常使用十进制单位，1 kB为1000字节。这是标准单位，不是弄虚作假。

存储设备与存储层次

存储设备用于储存信息，通常将信息数字化后，利用电、磁或光学介质保存。存储层次包括寄存器、CPU缓存、主存、固态硬盘、机械硬盘、光盘与磁带；越靠上通常速度越快、容量越小、每位成本越高。