计算机体系结构和数据基础(计算机体系结构基础知识)

现代编程语言的美妙之处之一是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节(大部分情况下)。

这被称为抽象——使用高级工具(在这种情况下为编程语言)的能力,可以简化和缩小我们所需的理解和技能范围。

但是,这并不意味着了解代码执行的金属基础知识是没有用的。至少,了解一些花絮将帮助您了解有关高 CPU 和内存使用率的工作场所对话。

因此,这里有一些计算机架构基础知识可以帮助您入门:

您的计算机最重要的部分位于微芯片(也称为集成电路)上。

微芯片依靠称为晶体管的电子元件起作用。晶体管是在任何给定时间关闭 (0) 或打开 (1) 的微型电气开关。单个微芯片可以包含数百万或数十亿个嵌入其上的微型晶体管。

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。你可以把它想象成计算机的大脑。它处理计算机执行的大部分数字运算和逻辑任务。

每个 CPU 都有一个称为指令集的东西,它是 CPU 理解的二进制(零和一)命令的集合。幸运的是,作为软件开发人员,我们真的不需要担心这些!这就是抽象的力量。

如果 CPU 是大脑的逻辑中心,那么拥有记忆以及临时或长期存储信息是很有用的。

计算机将随机存取存储器 (RAM)作为“工作存储器”(或短期存储器)来存储正在运行的程序正在使用的信息。

RAM 由一组内存地址组成,可用于存储数据位。在像 C 这样的旧语言中,程序员确实可以使用称为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,我们将介绍一个您肯定熟悉的组件——硬盘驱动器。在我们对大脑的类比中,这代表了长期记忆。硬盘驱动器是一种内部或外部设备,用于存储即使在计算机关闭后仍应保留的数据。

在继续讨论有关编程语言的更多细节之前,让我们花一点时间谈谈数据。但是我们所说的数据到底是什么意思呢?

在高层次上,我们会想到诸如文本文档、图像、视频、电子邮件、文件和文件夹之类的东西。这些都是我们每天在计算机上创建和保存的高级数据结构。

但在底层,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,所有这些结构都存储为长序列的 1 和 0。这些 1 和 0 称为

位通常一次存储为一组八个,称为一个字节。一个字节只是一个八位序列,例如000000010110011000001111。以这种方式表示信息称为二进制表示

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