目錄

計(jì)算機(jī)的基本表示方法

計(jì)算機(jī)的組成

程序運(yùn)行的原理

指令執(zhí)行的流水線

編譯原理

個(gè)人理解

面試題總結(jié)

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計(jì)算機(jī)的基本表示方法

• 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用高、低電平來(lái)表示邏輯1和0。
• 數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)、傳輸和處理均以二進(jìn)制形式進(jìn)行。
• 數(shù)據(jù)通過(guò)總線作為電信號(hào)進(jìn)行傳輸，內(nèi)存僅存儲(chǔ)高低電平。

計(jì)算機(jī)的組成

• 輸入設(shè)備: 將外部信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的電信號(hào)。
• 輸出設(shè)備: 將計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為人類或其他設(shè)備可理解的形式。
• 存儲(chǔ)器: 用于存放程序和數(shù)據(jù)，是實(shí)現(xiàn)“存儲(chǔ)程序控制”的基礎(chǔ)。
  • ROM (Read-Only Memory): 例如 Flash (EMMC) 或磁盤空間，特點(diǎn)是掉電后數(shù)據(jù)不丟失。
  • RAM (Random Access Memory): 即內(nèi)存，特點(diǎn)是易失性，掉電后數(shù)據(jù)丟失。

• 運(yùn)算器: CPU 中處理信息和執(zhí)行算術(shù)及邏輯運(yùn)算的核心部件。

• 控制器: 整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指揮中心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各個(gè)部件的工作。

程序運(yùn)行的原理

• 指令集: 運(yùn)算器的不同決定了處理指令的不同，進(jìn)而導(dǎo)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(nèi)存，內(nèi)存將對(duì)應(yīng)地址中的指令（機(jī)器碼）傳回 CPU 的指令寄存器 IR 中。
  2. 譯碼: 指令譯碼器對(duì) IR 中的指令進(jìn)行識(shí)別，將指令翻譯成具體的運(yùn)算操作。
  3. 執(zhí)行: 運(yùn)算器執(zhí)行對(duì)應(yīng)的指令并將結(jié)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(gè)階段。
• 每個(gè)階段由獨(dú)立的硬件組件負(fù)責(zé)，使得多個(gè)指令可以同時(shí)處于不同的處理階段。
• PC 寄存器始終指向當(dāng)前正在取指的指令地址，一旦取到指令，PC 自動(dòng)后移以指向內(nèi)存中的下一條指令。

編譯原理

• CPU 識(shí)別的語(yǔ)言: CPU 僅能識(shí)別機(jī)器碼，而能夠識(shí)別哪些機(jī)器碼取決于處理器的硬件結(jié)構(gòu)。
• 匯編語(yǔ)言: 匯編語(yǔ)言使用標(biāo)識(shí)符來(lái)表示機(jī)器碼，不同的 CPU 結(jié)構(gòu)有不同的匯編語(yǔ)言。
• C 語(yǔ)言編譯: C 語(yǔ)言可以通過(guò)不同的編譯器編譯成不同的匯編語(yǔ)言和機(jī)器碼，從而適應(yīng)不同的處理器架構(gòu)。

個(gè)人理解

• C 語(yǔ)言可以借助不同的編譯器生成針對(duì)不同平臺(tái)的代碼，以適應(yīng)不同的處理器架構(gòu)。

面試題總結(jié)

1. 指令解析的過(guò)程:
   • 分為三個(gè)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(shí)別特定的機(jī)器碼，這些機(jī)器碼由處理器的硬件結(jié)構(gòu)決定，因此不同的處理器架構(gòu)需要使用相應(yīng)的編譯器來(lái)生成對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼。