计算机组成与结构——概述

文章目录

  • 引言
    • 决定程序性能的主要因素
  • 什么是计算机
    • 计算机与计算器的区别
  • 计算机系统
    • 硬件
    • 软件

引言

??为什么要学计算机组成原理呢你想当一名优秀的程序员,那么对底层的原理必定是要理解的很清楚的。这对于学习编译原理、汇编语言、操作系统等具有先导课程的作用。不仅如此,对于如何提高程序效率来说也有很大的帮助。

决定程序性能的主要因素

决定程序性能的主要因素 涉及课程
程序中使用的算法 数据结构与算法设计
创建程序并翻译成机器指令的软件 编译原理
计算机各部件的执行效率 计算机组成原理

??我们学习计算机组成原理便是从硬件的角度去思考如何提高程序性能的方法。举一个例子,现在有如下两个程序

??这两个程序的功能一样,时空复杂度也一样,执行时间一样吗显,Program one的执行速度要比Program two的执行速度快。这里涉及到了数组的存放方式、Cache机制和访问局限性。这就是硬件造成的,从这一个例子便可以感受到硬件是如何影响程序性能的了。

??再来看一个奇怪的程序

??这是为什么呢涉及到数据是以什么形式存储在计算机中的了。3.3与1.1是无法用二进制来表示的,因此在计算机中存储的只是一个近似值,这就造成了计算的误差。如果对于这个机制不了解的话,光是对程序,Bug根本找不出来。

什么是计算机

??计算机是一种机器,是一种工具。它的作用是满足我们的需求,是人为设计的而不是一门自然科学,在这里我们要有一个“多快好省”观点,这些观点将贯穿整个计算机的设计。

  • 多:功能多
  • 快:速度快
  • 好:性能好
  • 省:费用省

??计算机的设计总是基于这些观点来设计的,如果有些东西你不理解为什么,就往这个方向去考虑。

计算机与计算器的区别

??计算机的设计初衷就是为了计算,那么它和计算器到底有什么区别呢p>

  • 计算机:在工作中无须人工干预即可持续的工作
  • 计算器:工作过程中需要持续的人工干预。
    ??在这里进行一个解释,我们使用计算器时,不管干什么我们都需要自己去设计步骤去计算。我们使用计算器时,我们只需要点击某个操作过程便自己出来了,因此引入一个很重要的思想——存储程序。计算机将程序存储起来,我们使用时自动执行程序,这就是计算机与计算器的区别。

计算机系统

??计算机系统由软件和硬件组成。

硬件

??硬件是计算机的实体部分,是组成计算机的所有电子元器件与机械部件的总和。
??现代计算机硬件系统按功能可分为:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成,它们通过总线等联结为一个有机的整体。

软件

??软件是相对于硬件而言,是用户与硬件之间的接口界面,由人们事先编制成的各类特殊功能信息组成。
??国际标准化组织(ISO)定义:软件是计算机程序及运用数据处理系统所必需的手续、规则、文件的总称。基于此定义,我们可以将软件划分为两部分:

  • 程序:计算任务的处理对象和处理规则的描述,是为了取得一定结果而编写的计算机指令的有序集合。
  • 文档:描述程序操作及使用的资料。

??在我们实际工作中,写程序时注释是必不可少的部分,我们可以将程序理解为我们写的程序,注释理解为文档,总体组成了代码。

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