第一章:计算机体系结构

1,计算机发展历史

计算机组成

图灵Turing

图灵机理论:计算的本质是一种机械运动,但它需要信息(指令)控制。

香农Shannon

《继电器与开关电路的符号分析》:将电路开关和布尔代数结合起来。

冯·诺伊曼 von Neumann

冯·诺伊曼体系结构

冯·诺伊曼体系结构:一般的计算机的组成:控制器,运算器,存储器,输入设备和输出设备。

计算机发展

2,计算机的硬件组成—CPU

CPU

cpu本质上是大规模高精度的集成电路

CPU的本质

  • 控制单元(Control Unit):完成数据处理整个过程中的调配工作;
  • 算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit):完成各个指令以便得到程序最终想要的结果;
  • 存储单元:负责存储原始数据以及运算结果。
芯片和CPU的关系
  • 芯片有很多种,CPU芯片是其中一种。
  • 其他还有GPU、NPU、FPGA芯片等等。

GPU:Graphic Processing Unit图形处理单元

NPU:Neural Networks Process Units神经网络处理单元

FGCA:Field-Programmable Gate Array现场可编程门

CPU和GPU的区别

CPU的重要参数

  •  核心数:物理核心数
  • 线程:超线程技术,逻辑处理器
  • 频率:工作频率,1秒钟产生的脉冲信号
  • 32位和64位:CPU一次能处理的位数
CPU指令集和架构
  •  指令是用来控制硬件的,经过编译后:01010101的电信号
  • 复杂指令集(ComplexInstructionSet Computer):每个指令做复杂动作,完成操作需要较少指令,庞大
  • 代表:IntelX86
  • 精简指令集(ReducedInstructionSet Computer):每个指令做简单动作,完成操作需要很多指令,灵活
  • 代表:ARM、RISC-V、MIPS

3,计算机硬件组成—内存

内存(主存)

内存与存储空间
  • 运行内存:RAM(Random Access Memory)
  • 存储空间:ROM(Read Only Memory)
内存的工作频率
  • SDRAM:100 133 166 200
  • DDR:200 266 333 400
  • DDR2:400 533 667 8001066
  • DDR3:800 1066 1333 1600 1866 2133
  • DDR4:2133 2240 2666 3200
  • DDR5:4800 5200 5600...

4,计算机硬件组成—硬盘

硬盘类型

机械硬盘和固态硬盘工作原理

硬盘:外存

硬盘和内存的区别:
1、读写速度
2、作用
3、持久存储

 5,输入输出设备

输入设备:键盘、鼠标、麦克风、摄像头、扫描仪、数位板、游戏手柄等等;
输出设备:显示器、打印机、音响等等。

显卡(GPU)
声卡 

6,程序运行原理—二进制

二进制:只有0和1

7,程序运行原理—编程语言

编译语言

编程语言

机器语言:二进制代码语言
01000000101
汇编语言:用英文字母或符号串来替代操作

LOAD A

ADD B

STORE C
高级编程语言:贴近自然语言,不直接操作硬件,可移植

C=A+B;

从源代码到可执行程序


 


 

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