<手绘图解计算机基础>

如题所述

CPU: 精巧的晶体管构造,作为计算机的大脑,执行指令,其内部包含控制单元与算术逻辑单元。指令的旅程从机器语言起始,经过汇编语言的翻译,最终由高级语言编译器转化为CPU可理解的形式。


内存世界: 由RAM、ROM和高速缓存构成,存储数据的领地。RAM虽易失,但RAM中的信息在关闭电源后即消失,而ROM则如时间胶囊,即使断电也能保持数据。数据结构如指针、数组、栈和队列,以及链表,都是内存操作中的舞蹈者。


数字的秘密: 计算机的基石是位,一个字节由八个位组成。32位与64位的处理能力,涉及移位运算、负数的巧妙编码以及符号扩展的技巧。


压缩的艺术: 压缩算法是存储效率的提升者,包括RLE这样的无损压缩,和那些可能牺牲部分数据完整性换取更大压缩比的有损压缩技术。


存储器的角色: RAM的动态存储与ROM的永恒记忆,高速缓存如同快速通道,巧妙地坐落在内存与CPU之间,提供数据交换的高速通道。


编码与还原: 哈夫曼算法巧妙地用较少的位来表示常用数据,而对不常用数据则分配更多位,兼顾了压缩效率与数据还原性。内存与磁盘的对比,一个是电流瞬息,一个则是磁记录的持久。


内存与虚拟空间: 磁盘缓存与虚拟内存的存在,提升了系统运行速度,当内存不足时,它们能巧妙地利用磁盘空间。磁盘物理结构,无论是可变长度还是扇区划分,都影响着数据的存储与读取效率。


操作系统舞台: 操作系统是硬件与软件的调和者,早期的监控系统和输入输出程序共同搭建起系统的运行基础。API和GUI,像是舞台上的幕后工作者,通过C函数和DLL提供服务,支持多任务并行运行。


编程与交互: Unix的Portsm机制和虚拟机中的字节代码,展示了编程语言的灵活性。BIOS与引导程序,负责启动检查和引导计算机的初始化过程。中间件,如润滑油,润滑着系统软件与硬件之间的关系。


从低级到高级: 汇编语言,尽管底层而复杂,却通过助记符和地址符号,直接映射机器指令。高级语言编译后的本地代码,由CPU在内存中执行,寄存器的使用,如x86系列的函数调用机制和变量管理,都展现出CPU的精细操作。


并发与硬件接口: 多线程编程需关注线程安全,系统调用如TextOut通过DLL文件实现,IN和OUT指令则负责与硬件的直接对话。中断处理、轮询与DMA,是优化效率和数据传输速度的关键策略。VRAM与GPU的协同工作,构成了显示技术的核心部分。

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