计算机系统概论

ISBN: 978-7-111-21556-1

第一章

• 1.1 我们的目标
  计算机并不神秘，它是一个确定的系统，会精确地按照我们的要求执行计算任务。相同条件下计算机会得到相同的结果。
  本书自下而上，从MOS管开始，逐步堆砌互联互通的结构，最终建造一台计算机。

• 1.2 怎么才能做到

  1. 计算机由电子部件组成，各部件通过导线相连；
  2. 通过对导线高低电平进行编码，可以表示任何信息、对编码进行操作（如加和乘）；
  3. 介绍由晶体管如何构建运算部件和存储部件
  4. 介绍冯诺依曼计算机模型
  5. 介绍依照冯诺依曼模型制作的简单计算机 LC-3
  6. 对LC-3使用汇编语言进行编程
  7. 剩余部分介绍高级语言C语言的具体实现

• 1.3 两个反复出现的概念

  • 抽象

  • 不对硬件软件做任何区分

  • 1.3.1 抽象
    抽象更像是黑盒。当我理解了这部分元器件的工作原理以后，就不再对其具体实现细节进行考虑，只考虑 输入什么，输出什么，当成一个完全的黑盒。
    抽象可以提高思考效率
    当出现异常的时候，可以适当缩放抽象的层级来面对具体问题，书中的建议是：
    既要不断提高抽象层次，又要注意细节的深入

  • 1.3.2 硬件与软件
    硬件软件相互配合才能实现计算要求，提高计算性能。要考虑的问题是如何让计算机做的更好，而不是刻意区分硬件和软件。
    两者都懂会使你更强

• 1.4 计算机系统简述
  计算机的定义：计算机是这样一种机制，同时在做两方面的事情：既控制着信息处理过程，同时也是信息处理过程的具体执行者 算什么+怎么算 。
  计算机的其他部件可以让用户使用起来更加方面，如打印机、鼠标等，本书重点介绍的是CPU。

• 1.5 两个非常重要的思想

  1. 所有的计算机，只要给予足够的内存和时间，它们所能完成的任务是相同的。有些计算机可能做的更快，但不会做的更多。
  2. 人类用自然语言给出问题，层层转换后，计算机通过电子运转解决问题。

• 1.6 计算机：通用计算设备
  历史上出现过许多可以用来计算的设备，一部分是模拟机，主要缺陷是难以提高精度，逐渐被数字机所取代；
  然而数字机的主要缺陷是只能执行特定的运算，比如加法器只能执行加法运算，功能单一，
  现代数字计算机只要知道方法和任务就可以执行任何运算。

• 1.7 从问题描述到电子运转
  要使自然语言描述的问题通过计算机得出结果，需要进行一系列的转换：

转换层次 实现方式 特点 问题提出 自然语言 二义性 算法 流程图 确定、可计算、有限 计算机语言（程序） 编程语言 高级语言、低级语言 指令集结构 编译程序 对应的编译器 微结构 集成电路 成本和性能的权衡 逻辑电路 元器件 多种方案 元器件 器件技术 电路不同则元器件不同