图解计算机和程序

计算机是怎样跑起来的

• Hz（赫兹）是CPU频率单位，1秒发出1次时钟信号就是1Hz。100MHz=100*100万=1亿次/秒
• IC是继承电路（Integrated Circuit）的简称
• CPU的频率就是‘时钟信号’的电信号，可用来衡量CPU的速度
• 程序的流程：顺序执行、条件分支、循环
• 事件驱动：用户的操作等产生事件后，由事件决定程序的流程
• OOP 继承、封装、多态
• LAN 是Local Area Network 局域网
• MAC地址就是计算机网卡中在出厂时被分配的不可更改的MAC地址（硬件的自己懂的话还是可以改的）
• IP地址到MAC地址的转换就是ARP 地址解析协议

程序是怎样跑起来的

• CPU是由寄存器、控制器、运算器和时钟组成的
  • 寄存器用来暂存指令、数据等处理对象、可看做内存的一部分
  • 控制器负责把内存上的指令等读入寄存器，并根据指令的执行结果来控制整个计算机
  • 运算器负责运算从内存读入寄存器的数据
  • 时钟负责发出CPU开始计时的时钟信号
• 每个字节（1字节=8位）
• 每个CPU大概有20-100个寄存器，主要分为：

每个CPU中包含	名称	作用
1个	累加寄存器	存储执行运算的数据和运算后的数据
1个	标志寄存器	存储运算处理后的CPU状态
1个	程序计数器	存储下一条指令所在内存的地址
n个	基址寄存器	存储数据内存的起始地址
n个	变址寄存器	存储基址寄存器的相对地址
n个	通用寄存器	存储任意数据
1个	指令寄存器	存储指令
1个	栈寄存器	存储栈区域的起始地址

• 函数的调用机制
  • call指令会把调用函数后要执行的指令地址存储在名为栈的主存内
  • return命令的功能是吧保存在栈内的地址设定到程序的计数器中
• 通过地址和索引实现数组
  • 通过基址寄存器和变址寄存器对主存区域进行划分
  • CPU会把基址寄存器+变址寄存器的值解释为实际查看的内存地址
  • 变址寄存器的值就相当于高级变成语言程序中数组的索引功能
• 机器语言指令的主要类型和功能：

类型	功能
数据转送指令	寄存器和内存、内存和内存、寄存器和外围设备之间的数据读取操作
运算指令	用累加寄存器执行算数运算、逻辑运算、比较运算和移位运算
跳转指令	实现条件分支、循环、强制跳转等
call/return指令	函数的调用/返回调用前的地址

• 8位二进制数称为一个字节
• 移位运算和乘除运算的关系
  • 左移一位就是对二进制数乘2
  • 右移一位就是对二进制数除2
• 二进制数中正负的表示：
  • 把最高位作为符号来使用，最高位就是符号位。
  • 符号位是0表示正数，符号位是1表示负数
  • 补数就是用正数来表示负数
  • 原始二进制数转化其补数：所有位取反，然后加1
    1的二进制数是00000001，取反后是11111110，加1后是11111111
• 逻辑右移和算数右移
  • 逻辑右移是右移后前面空出来的高位用0补充
  • 算数右移是右移后前面空出来的高位用右移前符号位的值来补足
• 浮点数是用符号、尾数、基数和指数来表示的小数
• 内存物理机制
  • DRAM
  • SRAM
  • ROM
• 磁盘缓存加快了磁盘的访问速度，指把从磁盘中读出的数据存储到内存空间中的方式
• 虚拟内存是指把磁盘的一部分作为假象的内存来使用
• 节约内存的编程方法
  • DLL文件是在程序运行时可以动态加载的文件
  • 通过调用_stdcall来减小文件的大小 栈清理
• 磁盘的物理结构
  • 扇区方式
    • 把磁盘表面分成若干同心圆的空间就是磁道
    • 把磁道按固定大小划分成的空间就是扇区
  • 可变长方式
• BIOS和引导