硬件层

硬件层从构成计算机的硬件角度研究计算机如何如何使用电信号来表示和操作二进制值

  • 门和电路
    • 电信号
    • 电平
    • [[门(gate)|门(gate)]]:对电信号执行基本运算的设备,介绍一个或多个输入信号,生产一个输出信号
      • 门的分类
      • 门的构造
    • [[电路(circuit)]]:相互关联的门组合,用于实现特定的逻辑函数
    • [[布尔代数（Boolean algebra）]]
  • 计算部件–[[计算机科学概论原书第5版.pdf#page=95|计算机科学概论第5章]]
    • [[计算机硬件]]
    • [[计算机科学概论原书第5版.pdf#page=99|计算机科学概论【5.2存储程序的概念】]]
      • 冯诺依曼体系结构![[Pasted image 20240807224846.png]]
        • 存储单元
        • 算数逻辑单元(Arithmetic/Logic Uint , ALU): 执行算数运算(加减乘除)和逻辑运算(俩个值的比较)的计算机部件
          • [[寄存器(register)]]:CPU中的小块存储区域,用于存储中间值或特殊数据
        • 输入单元
        • 输出单元
        • ✨控制单元(control unit) [[计算机科学概论原书第5版.pdf#page=103]]
          • 特殊寄存器
            • 指令寄存器(Instruction Register , IR):存放当前正在执行的指令的寄存器
            • 程序计数器(Program Counter , PC):存放下一条要执行的指令的地址的寄存器
        • CPU:算数逻辑单元和控制单元的组合
      • ✨读取-执行周期–[[计算机科学概论原书第5版.pdf#page=104|计算机科学概论5.2.2]]
        • 读取下一条指令
        • 译解指令
        • 如果需要,读取数据
        • 执行指令
    • 嵌入式系统:作为大型系统的一部分,为完成小范围功能而专门设计的计算机.通常将一个嵌入式系统集成在单个微型处理器芯片上,程序被存储在ROM上
      • 只读存储器（ROM，Read-Only Memory）:计算机中的一种非易失性存储器，这意味着即使在断电后，存储在其中的数据也不会丢失。ROM通常用于存储固件，即计算机在启动时所需的基本程序和操作系统的初始加载代码
    • 并行体系结构
      • 并行计算