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计算机芯片原理(cpu芯片工作原理)

现代编程语言的一个奇妙之处在于,它们使我们能够创建精美的应用程序,而不必担心幕后硬件的细枝末节(大部分)。

软件工程师

这就是所谓的抽象--使用更高级别的工具(这里指的是编程语言)的能力,这些工具简化并缩小了我们的理解和技能的要求范围。

然而,这并不意味着了解你的代码所执行的金属的基础知识是无用的。至少,了解一些小知识会帮助你在工作场所关于CPU和内存高使用率的对话中游刃有余。

因此,这里有一个最基本的计算机架构基础知识,让你开始了解。

你的计算机最重要的部分生活在微芯片(也被称为集成电路)上。

微芯片依靠一种叫做晶体管的电子元件来运作。晶体管是微小的电子开关,在任何时候都是关闭(0)或打开(1)。一个单一的微芯片可以包含数百万或数十亿的微小晶体管嵌入其中。

大多数现代计算机都有一个称为中央处理单元(CPU)的微芯片。你可以把它看作是计算机的大脑。它处理计算机所执行的大部分数字运算和逻辑任务。

每个CPU都有一个被称为指令集的东西,这是CPU理解的二进制(零和一)命令的集合。幸运的是,作为软件开发者,我们并不需要担心这些问题。这就是抽象的力量。

如果CPU是大脑的逻辑中心,那么拥有内存也是有用的,可以暂时或长期储存信息。

计算机有随机存取存储器(RAM)作为 "工作存储器"(或短期存储器),用于存储正在运行的程序所积极使用的信息。

RAM是由内存地址的集合组成的,可以用来存储数据位。在像C语言这样的老语言中,程序员确实可以使用一种叫做指针的功能直接处理内存地址,但这在更现代的语言中很少见。

最后,我们将谈谈你肯定熟悉的一个组件--硬盘。在我们对大脑的比喻中,它代表了长期记忆。硬盘是一个存储数据的内部或外部设备,即使在计算机关闭后也应持续存在。

在继续讨论关于编程语言的更多细节之前,让我们花一秒钟来讨论一下数据。但我们所说的数据究竟是什么意思呢?

在高层次上,我们认为像文本文档、图像、视频、电子邮件、文件和文件夹。这些都是我们每天在电脑上创建和保存的高级数据结构。

但在引擎盖下面,计算机芯片(如CPU或RAM芯片)不知道 "图像 "或 "视频 "是什么。

从芯片的角度来看,所有这些结构都是以一和零的长序列存储的。这些1和0被称为比特。

比特通常以一组八位的方式存储,被称为字节。一个字节就是八个比特的简单序列,如00000001,01100110,或00001111。以这种方式表示信息被称为二进制表示法。

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