【IT】计算机体系结构

https://edu.51cto.com/center/course/user/get-study-course

解释型语言，在计算机资源受限制的嵌入式计算机上（单片机等）效果不好，因此在嵌入式开发中，更多的还是使用c、c++这种

高级语言介绍
fortran、cobol、algol、simula、lisp（函数式，最适合CPU多核的并行运算）、prolog、R语言、C系语言

逻辑式语言

特俗用途的语言

• html 标记语言
• sql 数据库查询语言
• matlab 数值分析语言

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《计算机体系结构》软件篇2 之编译器

汇编语言 与 汇编编译器

词法、语法、语义分析
_sum = a[1] + a[2]
分 ；
编译器将这句进行拆分——sum、=、a[1]、+、a[2]
分析这几个词是否符合c语言的词法规则

树形结构根据运算符优先级

C语言编译器 与 预处理

• 预编译：头文件，进行.c文件内容扩展，为编译做准备

.h 文件的包含

• 编译：将c语言程序翻译为计算机指令
• 链接：将众多的机器指令文件合在一起，得到“可执行计算机指令程序”

目标文件里面放的已经时计算机指令 .o 结尾 无法直接运行

可执行文件

• 所有目标文件链接在一起
• windows .exe
• unix、linux .out
• 符 统一

编译过程

makefile

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《计算机体系结构 – 软件篇》之 解释器、语言、算法

编译器翻译成ASCII编码的程序

解释器

• 每翻译一句就执行一句

写入条件判断语句，然后通过输入条件，按照要求控制批量执行

dir cls

3 Linux下的Shell脚本等问题

运行脚本程序就是批量的执行一批已经写好的程序

很多时候java c#等的程序都很大，一次性将所有字节码变为机器指令的话，非常消耗时间，如果程序庞大的话，转换的过程至少30分钟时间以上

5 为什么需要间接型解释器（虚拟机）

针对不同平台、不同的CPU、不同的操作系统

BOM
byte order mark
大小端序

ANSI 本地编码
GB国标码
American national standard institute

windows会给所有的这些“本地编码系统”一个编

3 字符编码与字符图型库（字模库）

‘A’ 65 (01000001), 0v 2.5v 0v 0v 0v 0v 0v 2.5v

字符图形库： 存在计算机中

5 ISO-8859-1 编码与ASCII编码的关系

由国际标准组织ISO制定
包含欧洲几乎所有国家的文字编码
将字节的所有位用上

存储时只需要一个字节就可以了

6 汉字编码

2个字节 65536个组合

人为噪声 自然噪声

14 如何防止噪声

电源不规则变化时电压起起伏伏
通过各种滤波
通过电容充放电将电压中的电压尖刺平滑掉

增加信 能量
频闭
无线、有线中继器，补充信 能量

18 信道 之 同轴电缆 与 光缆

19 信道的频分复用和时分复用

按照频率的不同，每个子信道只跑自己所要求频率的信
时分复用就是在不同时间段，信道跑不同的信

20 串行通信与并行通信回顾

并行

• 芯片内部通信
• CPU芯片内部的三大高速总线

串行

• 芯片与芯片之间
• 设备与设备之间
• 数据线少，稳定性好、速度并不会太慢

《计算机体系结构》 硬件篇5 之 通信部分

1. 通信知识点结构

常见的通信

有线通信

• I2C、SPI、串口、USB、有线 络

无线通信

• WPAN：蓝牙、红外、RFID（射频识别）、zigbee
• WLAN： wifi
• WWAN：2G、2.5G、3G、4G
• LWPAN：主要用在物联

2. 信 、数据、信息的关系

3. 生活中通信的例子

4. 电子设备的通信模型

6. 通信协议

协议

• 双方为了实现通信，一早规定 的通信规则，按照什么规则进行信息/数据的编码、发送，按照该规则接收、对数据和信息进行解码
• 0101010 -》110111010110
• 收发设备需要遵照相同的协议才能进行通信
• 现在的电子设备都是数字设备，通信协议通过编程实现

9.串行通信与并行通信

有线的例子

• usb、 络
• 电话通信
• 电视广播
• 单片机常用的I2C、SPI、串口

无线的例子

• wifi
• zigbee
• 蓝牙

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《计算机体系结构》硬件篇2

1. 知识点结构介绍

存储器

• 实现程序和数据存储

运算器（ALU）

• 进行算术运算和逻辑运算

控制器

• 解释理解程序指令，将程序指令转为对应的一条一条的微指令，这些微指令会控制计算机工作
• 算术、逻辑运算
• 数据的搬移， CPU的寄存器->内存，或者内存中的转移
4. CPU运算器1

czvs标志位
c：进位、借位标志位，有的化会设置为1 2.5v

• 指令译码器（ID）instruction decoder

• 控制存储器 MOV

7. 外设与IO接口

总现与io接口，将cpu和外部设备连接在一起

三大高速总线

• 数据总线
• 地址总线
• 控制总线
• 分开并行通信

io接口也有地址、数据、控制三大线

• 串行通信，复用
• 编写驱动程序去控制io接口
• 集成在芯片内部
8. 地址、数据、控制线是如何配合工作的
6. 信
• 数据的表表现方式
• 在数字电子设备中，使用数字电信 10010这个二进制数，数字电信 为2.5v 0v 0v 2.5v 0v
• 光纤中，则使用数字光信

数字电信 使用电压表示
磁性信 使用磁性方向

计算机主要使用电信 /磁信 /光信 （光纤通信）来表现数据

7. 数字电路的实现

数字电路也被称为开关电路，数字电路中的二进制也只有两个状态， 1（2.5v）、0（0v），高低平电压

电阻电路中，电压和电流是线性关系，电流一旦变化，电压随机会跟着变化，很难稳定电压

晶体管成为了实现”数字电路”的关键

• 早期电子管，但体积太大，被半导体取代
• 半导体，导电性能介于拳道体和绝缘体
• 半导体材料
  #二氧化硅中参入硅、锗、砷
• 体机非常小

二极管特性

• 稳压，正向电压达到0.7v后，稳定在这个数值
• 反向截止

三极管

晶体管可以表现出数字特性，内部的工作是模拟的，电流连续变化

集成电路（集成芯片）

8. 模电、数电、微机原理

《数字电路》

• 加法器：可用于实现cpu算术运算单元和逻辑单元
• A/D D/A 转换器
• 触发器
• 译码器

《微机原理》

• 计算机的硬件具体是怎么工作，以及如何使用汇编程序来控制这些硬件

5. 模拟电信 与数字电信

模拟电信

• 直接使用电压值、或者电流值表示现实世界的各种情况
• 连续变化

数字电信

• 电压、电流表示温度时存在精度问题
• 2.5v（1）0v（0）
• 1111（15）2.5v 2.5v 2.5v 2.5v
• 使用高低电平组合而成二进制数
• 需要从模拟电信 转换而来
• 离散的
  #采样
  #采样后转为二进制表示
  

A/D和D/A转换

• A Analog
• D igital