lesson1 電腦科學篇之CPU與二進位制

2021-07-22 02:38:20 字數 2055 閱讀 9476

本文根據於po學校mark老師上課所講的而記錄的學習筆記

cpu

cpu,**處理器,是電腦中的重要元件之一,如果電腦中沒有cpu是無法執行的 ,cpu是負責整體計算機的控制,執行等處理。 

cpu的內部中有四大元件 :暫存器,控制器,運算器,時鐘。

暫存器:  短暫的儲存一些值的地方,負責儲存電腦中資料的地方,相當於cpu中的記憶體。乙個程式是由指令(演算法)加上資料組成的。

控制器: 負責將記憶體,暫存器中的資料讀入寫出,控制暫存器的資料。

運算器:邏輯運算單元,協助控制器和暫存器,達到運算的效果。

時鐘:cpu必須有人推動,推動的就是時鐘。時鐘有頻率(ghz),i7的cpu有3.2ghz,相當於32億次每秒的執行速度。

暫存器:

程式設計師最需要注意的是暫存器,因為暫存器是軟體工程師唯一能接觸到的。cpu是暫存器的集合。

低階語言,機器語言:cpu能讀懂的語言,最開始是由0和1組成的**。後來一串固定的01**編輯成了一段固定的指令,產生了彙編。

高階語言,人類更好理解記憶,指令更加少的語言。 高階語言通過編譯器翻譯成機器語言,編譯完成後生成乙個可執行的檔案(01**組成的集合,裡面**包含了演算法和儲存的資料。演算法是計算的順序,程式就是將一些指令有序的排列,依次執行,包括了演算法和資料)每次雙擊二進位制的資料的時候,windows 作業系統會把二進位制資料載入到記憶體裡,cpu和記憶體產生互動。

暫存器是如何工作的

暫存器中分累加暫存器,標誌暫存器,程式計數器,基址暫存器,變址暫存器,通用暫存器,指令暫存器,棧暫存器

累加暫存器:cpu做加法運算,儲存記錄計算之後的資料,暫存器是讀取速度比記憶體快100倍。(cpu通過匯流排告訴主機板控制器要讀取的單元,cpu拿到資料通過暫存器計算) 

標誌暫存器:記錄cpu的狀態,幫助進行邏輯判斷的,根據兩個數之間的比較,來改變標誌運算器狀態

通過暫存器:什麼地方都可以用的暫存器

指令暫存器:cpu內部使用,程式設計師不能操作,作用是儲存當前指令

棧暫存器: 記錄棧的起始位置

程式計數器:

程式進行載入到記憶體之後,作業系統會告訴cpu程式開始的位址在哪兒(比如0100),cpu中的程式計數器就會記錄(0101),當這步運算結束後,cpu會再取程式計數器裡的值,計數器會累加(0102)。程式往下執行,計數器繼續累加。程式有多種執行方式,條件分支,迴圈。

分支:

比如有5個記憶體位址  

0100

0101

2==3

0102

0103

0104

在執行0101的時候需要進行2==3判斷,如果等於則執行0102,不等於執行0104。

這個判斷需要兩個暫存器來完成,程式計數器和標誌暫存器。在0101時會進行計算,通過這個計算之後,cpu會改寫暫存器(32位),標誌暫存器會進行置位的操作。

一句跳轉指令: 1.計算  2.將標誌指令進行置位操作  3.判斷 改寫暫存器的值達到跳轉的效果。

為什麼要用二進位制?

cpu由積體電路構成的。積體電路晶元上有許多引腳,乙個引腳只有兩種狀態(高電平和低電平),u 我們用0代表低電平,1代表高電平,因此使用二進位制來表示引腳的狀態更為方便。

字元:英文本母26個 , 大小寫52個 ,用52個編號表示其中每乙個字元。

聲音:通過取樣形成一些高低波的點來形成的一些格式

二進位制和十進位制的轉換

二進位制是逢2進1,十進位制是逢10進1

二進位制之間的運算

二進位制可以進行加減乘除。二進位制中所有運算都是靠加來實現的。

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