计算机是怎样跑起来的

第一章 计算机的三大原则

• 硬件和软件的区别是什么？
• 硬件指的是看得见摸得着的设备，软甲是计算机所执行的程序，即指令和数据。

• 储存字符串 “中国” 需要几个字节？
• 在 GBK（汉字编码字符集）字符编码下，需要4个字节，在UTF-8（万国码）字符编码下需要6个字节。

• 什么是编码？
• 通常将为了便于计算机处理而经过数字化处理的信息称作编码。
• 计算机内部会把所有的信息都当成数字来处理。

计算机的三个根本性基础

1. 计算机是执行 输入->运算->输出 的机器。

2. 程序是指令和数据的集合（指令+数据=程序）。

3. 计算机的处理方式有时与人们的思维习惯不同。

输入->运算->输出是硬件的基础

从硬件上来看， 可以说计算机是执行 输入->运算->输出 三种操作的机器

• 计算机的硬件由大量的IC（集成电路）组成。

• 每块IC上都带有许多引脚，这些引脚有的用于输出、有的用于输入。

• IC会在对外部输入的信息进行运算，并把运算结果输出到外部。

• 无论多复杂的功能，都是通过组合一个有一个由输入->运算->输出构成的流程单位实现的。

• 芯片是“集成电路”的俗称。
• 集成电路分别有模拟和数字。
• 模拟+数字=数模混合集成电路。

• CPU（中央处理器）= 运算器 + 控制器，CPU是数字芯片，只是众多芯片的一类。

软件是指令和数据的集合

• 所谓指令，就是控制计算机进行输入、运算、输出的命令。

• 程序中的数据分为俩类：
• 作为指令执行对象的输入数据。
• 从指令的执行结果得到的输出数据。

• 在一般的编程过程中，都要先编译再执行。

• 无论是那个程序，其内容都是数值的罗列，每个数值要么是指令，要么是数据。

• 对计算机来说什么都是数字

第二章 试着制造一台计算机

在 IC 家族当中有各种各异的 IC, 但这里只需要记住三种：CPU、内存、I/O

• CPU: 计算机的大脑，在其内部可对数据执行运算并控制内存和I/O。

• 内存: 用于存储指令和数据。

• I/O: 负责把硬件设备和主机连接在一起，实现数据的输入输出。

• Hz是表示什么单位？
• Hz(赫兹)是频率的单位。
• 频率单位的换算是10的几次幂
• 内存单位的换算是2的几次幂
• 通常用Hz来表示驱动CPU运转时钟信号的频率。
• 一秒发出一次时钟信号就是1Hz。

• Z80 CPU是多少比特（bit）的CPU？
• 是8比特的CPU。
• CPU上的数据 总线 的条数或者CPU内部参与运算的寄存器的容量，都可以作为衡量CPU性能的比特数。
• 总线(Bus):
• 指计算机组件间交换数据的方式，即以一种通用的方式为各组件提供 数据传送和控制逻辑。
• 这些线路在同一时间内都能负责传输一个比特。
• 因此，必须同时采用多条线路才能发送更多数据，而总线可同时传输的数据数就称为宽度，
• 以比特为大内，总线宽度越大，传输性能就越佳。
• 总线的带宽（即单位时间内可以传输的总数据数）为：总线带宽=频率*宽度（bytes/sec）

制作微型计算机所必需的元件（下图3）

• CPU：计算机的大脑，负责解释、执行程序

• 内存：负责存储程序和数据

• I/O：负责将计算机和外部设备连接在一起

• 辅助元件：
• 时钟信号：（下图1）
• 这种电信号就好像有一个时钟，滴答滴答的每隔一定时间就变换一次电压的高低
• 时钟信号的频率可以衡量CPU的运转速度
• 通过指拨开关输入一个简单的程序（下图2）
• 电阻：电阻是用于阻碍电流流动、降低电压值的元件，电阻的单位是Ω（欧姆）
• 电容：是存储电荷的元件，衡量存储电荷能力的单位是F（法拉）
• 5V(伏特)的直流电源是必不可少的
• 开关式稳压电源：将220V的交流电变成5V的直流电