在计算机系统中，CPU（中央处理器）、内存（主存储器）和操作系统是三大核心组件，它们之间紧密协作，共同构成了数据处理与存储的基础支持服务体系。理解这三者之间的联系，有助于我们深入把握计算机的工作原理。

CPU是计算机的“大脑”，负责执行程序指令和处理数据。它通过高速的运算和逻辑控制，驱动整个系统的运行。CPU本身并不能直接存储大量数据或程序，它需要快速访问当前正在处理的信息，这就引出了内存的作用。

内存，通常指RAM（随机存取存储器），是CPU的“工作台”。它临时存储CPU正在运行的程序和数据，以便CPU能够快速读写。与硬盘等永久存储设备相比，内存的访问速度极快，但容量有限且断电后数据会丢失。CPU通过内存总线与内存通信，直接加载指令和数据到其内部缓存和寄存器中执行。没有内存，CPU将无法高效工作，因为从硬盘等慢速存储设备直接读取数据会严重拖慢处理速度。

操作系统则是管理和协调CPU、内存以及其他硬件资源的“总指挥”。它扮演着关键的中介与调度角色：

1. CPU管理：操作系统通过进程调度算法（如时间片轮转、优先级调度）决定哪个程序在何时使用CPU，实现多任务并发执行，避免单个程序独占资源。
2. 内存管理：操作系统负责内存的分配与回收（如为每个进程分配独立的地址空间）、虚拟内存管理（利用硬盘空间扩展可用内存，通过分页/分段机制）以及内存保护（防止进程间非法访问）。它确保CPU访问的内存区域是有效且安全的。
3. 提供支持服务：操作系统通过文件系统管理持久化存储（如硬盘、SSD），为数据处理提供长期的数据存放、检索服务；通过设备驱动程序管理输入输出，使CPU和内存能与外部设备交互数据。

三者的协同工作流程生动体现了这种联系：当用户启动一个应用程序时，操作系统将其代码和数据从硬盘加载到内存中，并创建一个进程。操作系统的调度器安排该进程在CPU上获得执行时间片。CPU则从内存中取出该进程的指令和数据进行计算，中间结果暂存回内存。整个过程由操作系统监督，确保资源公平、高效使用。如果需要保存最终结果，操作系统会调用文件系统服务，将数据从内存写入硬盘。

因此，CPU、内存和操作系统共同构成了一个高效的数据处理与存储支持服务生态：CPU提供计算动力，内存提供高速暂存空间，而操作系统则是资源调度与管理的核心框架。它们缺一不可，任何一者的性能瓶颈或设计缺陷都会直接影响整个系统的数据处理能力和存储效率。例如，CPU速度慢会导致计算延迟；内存不足会触发频繁的硬盘交换（虚拟内存），显著降低速度；操作系统调度不当则会导致响应迟缓或资源冲突。正是这三者的深度集成与优化，支撑起了从个人电脑到大型服务器复杂多样的计算任务。