一點入門知識

2021-09-05 08:08:50 字數 2588 閱讀 2203

這是一位同學發到郵箱裡面的問題,感覺有點難,試著回答一下。

呵呵,一家之言,歡迎拍磚。

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原問題:

肖老師您好,有一些問題想請教您.我對組成計算機最底層的元器件的工作原理一無所知,為人類製作出如此複雜的計算機而折服,同時也很疑惑,總結了以下一些問題:

1.組成計算機的元器件除了電晶體,繼電器等還有哪些?他們都是起什麼作用的?

2.為什麼一通電計算機就可以工作了呢?電流對哪些元器件起作用才使計算機工作的?

3.計算機識別0和1,在計算機中0和1是通過什麼元器件表示的?

4.為什麼計算機能處理影象和聲音,cpu內部運算器好像只是完成加減乘除吧,怎麼處理這些東西的?

5.計算機剛出現時,沒有鍵盤,用機器語言程式設計,怎樣把0和1輸入計算機,用的什麼器件?

6.記憶體為什麼可以儲存呢?

問的問題可能比較幼稚,但我真的想搞明白。這些東西老困擾著我,我是軟體工程專業的學生,在學組成原理,資料結構,介面之類的課時老覺得心裡沒底,糊里糊塗的,我始終覺得自己根本不了解計算機。希望老師能指點一下。謝謝您老師。

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我的回答:

哇哦,這些問題,貌似有點難。

這位同學,這些其實都是《計算機組成原理》裡面的知識,應該由你們老師講的,我覺得首先,你應該去問問你的老師,他收了你的學費的,應該給你講解清楚。

嗯,感謝你這麼看得起我,我試著回答一下,先說明,我的不是書本上的標準答案,考試可別用我的答案啊。另外,估計你是大一的新生,學了計算機的專業,但是還沒有基礎,建議你這學期好好看看教科書,有些基礎知識,教科書是正解。

1、組成計算機的元器件除了電晶體,繼電器等還有哪些?他們都是起什麼作用的?

嗯,應該說,這個問題過時了,倒退50年,你這麼說是正確的,因為那會的計算機剛剛從電子管進步到電晶體,不過,目前都是超大規模積體電路計算,計算機裡面都是積體電路塊,cpu,記憶體,甚至聲音處理模組,圖形卡上的gpu,都是超大規模積體電路,沒有電晶體了。繼電器則是第一台真正意義的計算機出現前的東東,早就不用了。

2.為什麼一通電計算機就可以工作了呢?電流對哪些元器件起作用才使計算機工作的?

通電計算機並不能工作,通電通常是給計算機cpu的某根引腳加上乙個高電平,這樣從軟體讀入,這個埠從0程式設計1,由此引發一路中斷,而中斷跳轉的位址,是bios裡面寫好了的,cpu於是跳到這裡開始執行機器碼程式,並隨之開始啟動磁碟,從磁碟上讀入os作業系統,一步步boot,最終把整個作業系統調入記憶體開始執行,這些是軟體的工作。硬體就是保證加電後給出一路中斷訊號即可。

3.計算機識別0和1,在計算機中0和1是通過什麼元器件表示的?

0和1都是由電路表示的,這個電路可能是整合塊的一根引腳,也可能是一段導線,在計算機裡面,大家通常把+5v作為1,0v作為0,這樣,乙個電路,要麼是1,要麼是0,可以表示兩種狀態,由此引發了二進位制的使用,我們在現代計算機裡面使用的所有數字,最終在計算機內部都表示為二進位制數值,連帶著,16進製制也比較流行,因為它是2的整倍數,轉換方便。

4.為什麼計算機能處理影象和聲音,cpu內部運算器好像只是完成加減乘除吧,怎麼處理這些東西的?

既然是資料,cpu當然能加減乘除,其實大多數時候,我們的cpu只有一種計算,就是加法,所有的四則運算,都是最終轉換成加法運算執行的,當然,這種轉換有時候是硬體執行,intel系列的cpu是cisc複雜指令集結構,它提供乘法指令,但是,內部轉換成加法執行,而諸如powerpc、sun的一些risc精簡指令集cpu,則只提供加法,要求應用程式自己完成這種轉換。

5.計算機剛出現時,沒有鍵盤,用機器語言程式設計,怎樣把0和1輸入計算機,用的什麼器件?

用按鈕,一排8個按鈕,按下表示1,不按表示0,把乙個位元組的資料,以8位二進位制表示出來,按好按鈕,然後有個確定按鈕,一按,乙個位元組的資料就輸入到計算機裡面去了。最古老的機器碼程式都是這麼寫的。

當然,這樣太慢,後來出現穿孔紙帶,一排算乙個位元組,打孔算1,不打孔算0,一排8個位置,表示8位二進位制數字,這樣效率高一些,可以一次把幾十上百個bytes打好,然後一次輸入到計算機裡面。有個掃瞄器類似的東東,把紙帶從一端插入,一按按鈕,紙帶過一遍,這些資料就都進去了。

後來慢慢有了行編輯,有了電傳打字機,慢慢又進化到顯示器+鍵盤,然後又進化到圖形介面,你現在看到的,是進化了60年的計算機。

6.記憶體為什麼可以儲存呢?

記憶體是一種特殊的積體電路塊,有三種引腳,一種是位址線,表示下個動作要碰觸內部哪個單元,一般是8、16、32根,根據這個整合塊內部能儲存的資料多少來說。一種是資料線,一般是8根,也有16根,32根,分表表示不同位寬的資料,還有一種是觸發器,表示下面進行哪個動作。

記憶體有兩種狀態,一種是寫狀態,就是你在資料線用高低電平放好乙個資料(8位二進位制),位址線用高低電平放好乙個位址,然後電路以乙個高電平或者低電平,觸發其寫腳,數字就被拷貝到內部指定單元。讀呢反過來,位址線放好位址,觸發乙個讀腳,資料線上就可以讀到高低電平,就是內部該單元的資料。

記憶體其實就是可以儲存狀態的乙個電路,如果我們把那個單元設定為高電平,一般說來只要不改它,下次無論什麼時候讀,都是高電平。磁碟,光碟其實都很類似,就是我們在某個點設定某個訊號,這種材料能保證我們下次來讀的時候,還能讀到這個訊號。

記憶體種類很多,不過大體意思是這個意思。

先回答道這裡吧,建議你應該多看看專業書。

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