目錄

計算機的基本表示方法

計算機的組成

程序運行的原理

指令執(zhí)行的流水線

編譯原理

個人理解

面試題總結

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計算機的基本表示方法

• 計算機系統(tǒng)使用高、低電平來表示邏輯1和0。
• 數(shù)據(jù)在計算機中的存儲、傳輸和處理均以二進制形式進行。
• 數(shù)據(jù)通過總線作為電信號進行傳輸，內存僅存儲高低電平。

計算機的組成

• 輸入設備: 將外部信號轉換為計算機可識別的電信號。
• 輸出設備: 將計算機產生的電信號轉換為人類或其他設備可理解的形式。
• 存儲器: 用于存放程序和數(shù)據(jù)，是實現(xiàn)“存儲程序控制”的基礎。
  • ROM (Read-Only Memory): 例如 Flash (EMMC) 或磁盤空間，特點是掉電后數(shù)據(jù)不丟失。
  • RAM (Random Access Memory): 即內存，特點是易失性，掉電后數(shù)據(jù)丟失。

• 運算器: CPU 中處理信息和執(zhí)行算術及邏輯運算的核心部件。

• 控制器: 整個計算機系統(tǒng)的指揮中心，負責協(xié)調各個部件的工作。

程序運行的原理

• 指令集: 運算器的不同決定了處理指令的不同，進而導致指令集的不同。
• 指令的解析:
  1. 取指: 控制器將 PC 寄存器中的值發(fā)送給內存，內存將對應地址中的指令（機器碼）傳回 CPU 的指令寄存器 IR 中。
  2. 譯碼: 指令譯碼器對 IR 中的指令進行識別，將指令翻譯成具體的運算操作。
  3. 執(zhí)行: 運算器執(zhí)行對應的指令并將結果寫入寄存器。

指令執(zhí)行的流水線

• 指令的執(zhí)行遵循流水線的方式，分為取指、譯碼和執(zhí)行三個階段。
• 每個階段由獨立的硬件組件負責，使得多個指令可以同時處于不同的處理階段。
• PC 寄存器始終指向當前正在取指的指令地址，一旦取到指令，PC 自動后移以指向內存中的下一條指令。

編譯原理

• CPU 識別的語言: CPU 僅能識別機器碼，而能夠識別哪些機器碼取決于處理器的硬件結構。
• 匯編語言: 匯編語言使用標識符來表示機器碼，不同的 CPU 結構有不同的匯編語言。
• C 語言編譯: C 語言可以通過不同的編譯器編譯成不同的匯編語言和機器碼，從而適應不同的處理器架構。

個人理解

• C 語言可以借助不同的編譯器生成針對不同平臺的代碼，以適應不同的處理器架構。

面試題總結

1. 指令解析的過程:
   • 分為三個階段：取指、譯碼和執(zhí)行。
2. 為什么不同處理器需要不同的編譯器編譯程序代碼？
   • CPU 僅能識別特定的機器碼，這些機器碼由處理器的硬件結構決定，因此不同的處理器架構需要使用相應的編譯器來生成對應的機器碼。