前言-计算机概述

1 计算机作用?

计算机已经成为人们日常生活中不可缺少的产物,具体作用如下

1)信息处理

电脑可以处理、存储和检索大量的信息,例如文档、音频、视频等等,这使得信息传播和共享变得更加容易和高效。

2)通讯

电脑可以通过互联网实现即时通讯、电子邮件和视频通话等功能,这使得人们可以更便捷地交流和联系。

3)娱乐

电脑可以提供各种各样的娱乐,例如电子游戏、在线视频、音乐等等,这使得人们可以在空闲时间里享受多样化的娱乐活动。

举例:

小朋友用电脑看小猪佩奇、奥特曼、同学们用电脑办公等

2 计算机工作原理(冯若依曼原理)

2.1、冯若依曼原理

简而言之:模拟现实生活中人行为的一个抽象

冯-诺依曼原理的基本思想主要有三点:

计算机硬件组成应为五大部分:控制器、运算器、存储器、输入和输出;

存储程序,让程序来指挥计算机自动完成各种工作;


计算机运算基础采用二进制;

美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最先提出程序存储的思想,并成功将其运用在计算机的设计之中,根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机,由于他对现代计算机技术的突出贡献,因此冯·诺依曼又被称为“计算机之父”。

2.2、举例 购买书籍

2.2.1、现实生活中行为

源码购买,原价两块,优惠一块

1)、输入设备、眼镜识别到个人app源码书籍 2块钱,优惠1块

2)、大脑计算出需要支付 原价2- 优惠1 最终支付1块钱

3)、输出设备手支付1块钱给商家

4)、将商家的书籍存储到书包

2.3.2、计算机如何计算价格?

private int calutePrice() {
    int i = 2;
    int j = 1;
    int res = i - j;
    return res;
}

从idea 打包到上传 到 jvm 字节码,就不说了,这里说一下计算机如何执行这段代码的  

我们贴上第一章前言-个人app演示、系统介绍、编程好处-CSDN博客的内容


现在我们转到jvm,我们就拿 int a = 2-1 怎么执行即可,jvm后面有详解,涉及到堆、栈、程序计数器等


我们来吧字节码进行反编译,点击setting  ---  plugs ---- jlcasslib 插件 安装好插件后点击view  

点击右边的图标,就能看到这个方法的

指令码:iconst_2 istore_1   对应我们的代码 int i =2
 iconst_2 代表声明一个整数2,将2压入操作数栈

 istore_1 将操作数出栈,放入局部变量表1的位置


指令码:iconst_1 指令码 istore_2  对应 int i =1
 与上述一致


iload1,iload2 
 将局部变量表1和2的位置压入操作数栈,就是2和1压入

sub  istore_3
将操作数据2 1  出栈进行相减,并将结果放到局部变量3的位置

load3

return
将局部变量的位置3,就是指刚才相减的结果重新放入操作数栈,然后返回

2.3.3、计算机是如何执行2-1

先来看 nmos   pmos 内部原理

n型半导体,在纯净的硅元素中参入了五价磷元素,nmos 里面有多余的电子,相反pmos 参入的为3价硼元素,少电子

当加上电源后,电子就会流动,产生电流

反向,电子无法移动,不能和空穴复合,就不能导电,就组成了二极管,单向导电性

nmos管,在栅极加电压,就会让空穴排斥,将电子吸引过来,形成n沟道

 那逻辑门又是怎么实现的了?

由上面我们知道了,半加器逻辑门是有异或门和与门组成,那门电路是如何加工而成的了?
来我们可解一下与门,是有pmos管和nmos管组成

与门

如上图所示,CMOS与门电路的工作原理为:

① 当A1输入低电平,B1输入低电平时,Q1,Q2,Q5导通,Q3,Q4,Q6截止,Y1输出低电平;

② 当A1输入低电平,B1输入高电平时,Q2,Q5,Q6导通,Q1,Q3,Q4截止,Y1输出低电平;

③ 当A1输入高电平,B1输入低电平时,Q1,Q4,Q5导通,Q2,Q3,Q6截止,Y1输出低电平;

④ 当A1输入高电平,B1输入高电平时,Q3,Q4,Q6导通,Q1,Q2,Q5截止,Y1输出高电平;

A2B2Y2
000
010
100
111

异或门

A7B7Y7
000
011
101
110

如上图所示,CMOS异或门电路的工作原理为:

①当A7输入低电平,B7输入低电平时,Q1,Q2,Q3,Q4,Q8导通,Q5,Q6,Q7,Q9,Q10截止,Y7输出低电平;

②当A7输入低电平,B7输入高电平时,Q3,Q4,Q5,Q6,Q10导通,Q1,Q2,Q7,Q8,Q9截止,Y7输出高电平;

③当A7输入高电平,B7输入低电平时,Q1,Q2,Q5,Q7,Q9导通,Q3,Q4,Q6,Q8,Q10截止,Y7输出高电平;

④当A7输入高电平,B7输入高电平时,Q5,Q6,Q7,Q9,Q10导通,Q1,Q2,Q3,Q4,Q8截止,Y7输出低电平;

 半加器,上面是异或门,下面是与门,可实现一位运算
比如两个逻辑运算 
  0  与 0   输出   0    进位  0
  1  与 0   输出   1    进位  0
  0  与 1   输出   1    进位  0
  1  与 1   输出   0    进位  1

全加器,两个半加器 在加上一个或门组成,多个全加器拼接,可以组成多位的运算
比如 11  + 11  得到 110  为6

 cpu 内部集成了成千上万个逻辑门电路组成了一个庞大的计算体系,其实2-1 就是2+(-1)也是加法,负数涉及补码的知识

如一圈12个小时的钟表:《 钟表2点钟 - 1小时  =  1点钟 》 等于 《 2点钟 + 《-1的补码(12-1)》= 13 点钟  一圈一个小时》

我们就不多说,我们这里只需要做出1+1,是怎么计算的即可,其他都类似,任务复杂的运算都可以拆分成简单的运算组装而成

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