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