了解计算机系统内部运作：内存、I/O设备、总线和外存是如何协同工作的？

内存是处理器可以直接访问的储存空间。为了加快内存访问速度，计算机系统中通常提供了一些高速缓存（Cache），高速缓存通常由硬件管理。

I/O设备由I/O控制器和物理设备组成，处理器通过I/O控制器管理物理设备。I/O控制器主要由控制与状态寄存器（CSR）和数据寄存器组成。处理器通过读CSR来获得设备状态，通过写CSR来控制设备动作，通过读写数据寄存器来交换数据。内核通常将I/O设备抽象成一组寄存器，并给一个寄存器一个I/O地址。处理器通过I/O地址访问I/O寄存器。

现代计算机系统中许多设备寄存器可以被映射到物理地址空间中。此时，每个设备寄存器都有一个物理内存地址。这种方式的I/O称为内存映射I/O。使用方便但是会消耗物理内存地址。

通常把外存抽象成一个数据块的数组，每个数据块都有一个序号处理器可以通过序号随机读、写外存中的任何一个数据块。对于外存的操作通常以块为单位，因此又称外存为块设备。对应地，其他I/O设备称为字符设备。简而言之，块设备以块为单位进行数据的读写操作，如硬盘、闪存等；字符设备以字符为单位进行数据的读写操作，如键盘、鼠标、打印机等。

总线负责将处理器，内存，I/O控制器连接起来。常用的总线有ISA、PCI、PCI-E、AGP、ATA、SCSI等。总线还负责检测，枚举接在其上的设备。