まず、コンピュータ理論の過去と現在

コンピュータ、意味、それはAD 1880で、そろばんの最も初期に加えて、米国で最初の国勢調査のものの「計算の計算」解決することであり、米国が開催されたときに最初に設計人国勢調査、その後のために5000以上万人が米国の人口をインベントリ。米国経済は急速な発展の段階にあるときは、人口移動が頻繁にあり、一緒に統計的手法の範囲と国勢調査プロジェクトは、月に国勢調査の年の初めから、7年半を過ごしただけにして、データを処理し、後方にあります。すなわち、第2速く国勢調査まで、米国政府は、我々は、国勢調査時の国の人口の最初の状態を取得する前に、あります。

パンチテープに変換し、「パンチ集計マシン」を発明した「Huolieruisi」と呼ばれるものがあるまで、一人一人の調査データが異なるなど、性別などのプロジェクト、原産地、年齢の数を持っているので、パンチカードように。全調査項目が順次カードに配置された各人物のHuolieruisi、知見に基づいてアイテムを対応する位置に、次いでパンチ。?たとえば、セクション、「男性」と「女性」二つのオプションがある下のカード「性別」をパンチ;「0年」から「70年以上」と「年齢」列の下に他のシリーズのオプションからあり、特定の種類を達成する方法であります私たちは時を知ってみましょう:

彼のコア思想は、デバイスを使用することであるカウントする機械を我々はカード上の穴を上述のデータは、カードを機械に挿入されるとき、図示のように、アイテムを表すために、マシン上の小さな金属針が到着しますカード上に、穿孔場所ならば、そう針は、水銀圧入、ユニコム回路のバイアルは、回路がオプション1の歯車にモータを駆動し、小さな金属を通過します。代わりに、手動操作のこの自動電気機械動作。当時、このような機械の効率は10倍人工操作です。あなたが知っている、改善の大きさの順序は、最初の人工的な人口調査であったであろうこと、一度に非常に重要である今年未満に減少し、7年かかりました。

 

発見とコンピューティングニーズの年齢の段階的な増加に伴い、人々は実際には、0と1を区別掘削の本質である、機械のより多くのコンピューティングパワーを必要とするので、人々は何度も何度も分割するより高速な方法が見つけ、こうした「リレー」電流がコイルに流れる場合、コイルはそれによって回路を閉じ、金属アームを引き付けるために電磁界を発生させる、ように、それは、生じます。この回路は、モータ等の他の回路に接続することができ、モータ歯車は、上記集計パンチ機と同様に、+ 1をカウントします。コンピュータのこのタイプは、ハーバード大学のマークシリーズの代表的なものです。

 

 

残念ながら、リレーの品質のあまり、スピードスイッチその結果は、最良のリレー、1個の第2のフリップフロッこと40回、十分な速さではありません。さらに、リレーからなる大きな回路は、動作中に高温を発行します。そして、これらの温度は、昆虫を誘致するため。1947年、ハーバード大学のマーク・タイプ2は、主要な失敗に現れ、そして最後の理由は、リレーが立ち往生している「デッドバグ」があるということですました。だから、今日、私たちは「バグ」コンピュータの故障を呼びます!

これは、これらの欠陥のためであるので、我々はそれを交換するために、より高度なモデルを考えなければなりません!中東経験豊富な真空、1947年までは、ベル研究所の科学者は、トランジスタを発明し、ブランドの新しいコンピュータ時代が誕生しました!トランジスタの物理学、独自の深い理解に興味のある学生、関係する物理学や量子力学の原則の下で。当社は、原則と基本的なコンピュータの話をするために使用しました。

トランジスタの2つの電極は、私たちは、トランスミッタの電流コレクタを呼び出します。材料のそれらの間の離間した電極、そのような材料は、時々(半導体と呼ばれる)導電性、そして時には非導電性であるが、制御ラインは「ゲート」電極に接続され、基本料金のレベルを変更することにより、我々は、半導体材料を制御することができます電流の流れを可能にする導電性流れない資格です。真空管、前と同じを達成し、機能を中継します。

 

======================①ここまでだから、我々は最終的に個々の要素の制御のための0最高の1を知っています。==================== [だから、コンピュータはトランジスタで構成され、それはCPU三つの部分の下に言及され、実際には、様々なトランジスタの核心ですロジック!]

次は、以下が最も簡単で回路(「と」ゲート)は、ロジックトランジスタのすべてのタイプを使用する、両方の入力が1である場合にのみ、二つのトランジスタ、2つの入力と1つの出力から構成することができます出力が1であること、または入力のいずれかが1ではない、結果は真ではありません。

 

 

 而同理,我们可以组成或门、非门、或非门。然后这些基础门再组成庞大的电路来处理复杂的运算。下面组成了一个“半加器”

而利用“半加器”又可以组装成“全加器”(有进位的加法器)【这些都是“数字逻辑电路”这门课中讲到的原理,有兴趣的同学可以自行深入了解!】

最早的因特尔74181处理器打工用了70个逻辑门,但不能执行乘除,具体的逻辑电路结构如下:

 

 

======================②到这里为止,已经把计算机中的ALU(cpu三大部件之一)讲清楚了。============================

寄存器,也是由晶体管组成的,看以下两个电路,第一个电路,开始的时候A、B输入都为1,那么输出也为1,如果之后A设为0,由于是AND门,输出会变成0,无论后面输入变成什么,output一直为0.因此,这个电路能记录0;

 同理下面这个电路可以记录1

 

 现在有了能记录0和1的电路,我们把它们组合起来,变成AND-OR锁存器,它有两个输入,“设置”输入,把输出可以变成1,“复位”输入

,把输出可以变成0。如果“设置”和“复位”都是0,电路会输出最后放入的内容。(大家可以自己模拟试以下,只要复位不为1,输出就永远是上一次的输入!也就是说,它存住了1bit的信息,这就是传说中的内存原理!!!

 

 

 

 ======================到这里为止,已经把计算机中的寄存器(cpu三大部件之一)讲清楚了。============================

 

 cpu控制器由两个阶段组成,第一个阶段就是“取指令阶段”,第二个阶段是“解吗阶段”,这两种都是通过电路连接解决。这部分用视频过程演示可以会更清楚,文字的描述篇幅太大了(具体过程可以参考视频讲解,关注微信公众号后,直接发信息即可,我会把视频链接发给大家)。 

 ======================到这里为止,已经把计算机中的控制器(cpu三大部件之一)讲清楚了。============================

剩下的就是执行程序了,有好多好多程序语言,最本质的原理无非是每一个程序指令会和机器码对应,而计算机也保存着这份对应关系。以便用作解码用。

而最终程序也是放在存储中,让cpu控制器去取了,然后逐条执行完成计算。这样就是cpu最简单的工作模型。

总结下,计算机核心部件如下,而cpu内部包括内存都是由晶体管组成的,其实就看我们如何去做我们的集成电路!

 

可以关注公众号“python三人行”,我们会定期分享讨论数据、架构、算法以及计算机或操作系统底层原理,欢迎参与!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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【1】什么是操作系统?

“操作系统是管理计算机硬件软件资源的计算机程序,同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统需要处理如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入设备输出设备、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统也提供一个让用户与系统交互的操作界面。”------这个是百度百科的解释

其实最简单的理解就是一个程序,一通电第一个启动的程序,包含了shell和kernel两个模块,shell对接其他应用程序,也就是用户;而kernel对接硬件,这里硬件包含了计算机的底层硬件,另外还有一些外设(包括键盘、鼠标等)

计算机底层硬件其实最主要由三部分构成:CPU、内存和磁盘,其中CPU和内存都是由三极管构成的(此部分如果想深入了解可以看计算机原理,或联系楼主微信allenforu,我这边有快速理解的视频资料可分享,这里不展开来讲)

因此操作系统为了管控其他各类的应用程序,它有特殊的权限,它的最重要的作用就是把实际的CPU、磁盘、内存分布抽象成进程、文件、地址空间。所以操作系统是一个非常复杂的软件,像window操作系统一共有4500万行的代码

所以一般人不可能读完所有源码,我们读懂其中自己关心的一部分已经是很不错了!

 

上面说到操作系统是一通电第一个启动的程序,因此我们来看下启动的过程及原理:

DISK:存放OS

BIOS:基本I/O处理系统

芯片里的电路结构会把CS设置为0xFFFF,IP设置为0x0000,这样组成的地址就是0xFFFF0,而这个就是BIOS的入口地址,因此通电以后第一时间,CPU读取这个地址的代码。然后BIOS去读取放在磁盘里的OS,这样OS就被运行起来了!

操作系统的三种:

1)中断:外设

2)异常:应用程序意想不到的行为

3)系统调用:应用程序请求操作提供服务

 

 

 

【2】

 

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転載: www.cnblogs.com/pythonfor/p/11442414.html