计算机是怎么RUN起来的
1.實(shí)際上計(jì)算機(jī)只會實(shí)現(xiàn)輸入、運(yùn)算、輸出?
這三大模塊缺一不可，缺少輸入意味著沒有用戶能使用，缺少運(yùn)算相當(dāng)于一條電線毫無意義，缺少輸出相當(dāng)于一直堆積信息的垃圾箱
因此計(jì)算機(jī)的硬件是由大量的IC(Integrated Circuit 集成電路)組成，每塊IC上都帶有很多引腳，相當(dāng)于電線，這些引腳都是服務(wù)于輸入輸出，運(yùn)算可能有點(diǎn)難理解，但簡單來時(shí)在IC里面實(shí)際上變化的是電流變化（具體的變化慢慢了解），人類的對電流的定義，就是數(shù)字，而且只有兩個(gè)數(shù)字0和1，這樣看來計(jì)算機(jī)其實(shí)有點(diǎn)笨，但是怎么能變化出萬種功能呢？
2.程序是指令和數(shù)據(jù)的集合,無論哪個(gè)程序，內(nèi)容都是數(shù)值的羅列，每個(gè)數(shù)值要么是指令要么是數(shù)據(jù)。
一組指令操作一段數(shù)據(jù)，形成最基本的程序
這一組指令統(tǒng)一推薦描述的文字是“函數(shù)”
一段數(shù)據(jù)我們可以分為兩類，一類是輸入的數(shù)據(jù)，一類是輸出的數(shù)據(jù)
在編程的時(shí)候數(shù)據(jù)可以賦予名字為“變量”
y=f(x)
3.計(jì)算機(jī)的處理方式有時(shí)候與人類的思維習(xí)慣不同
當(dāng)人描述顏色的時(shí)候會形成畫面 紅色藍(lán)色綠色
當(dāng)計(jì)算機(jī)描述顏色的時(shí)候會形成顏色的數(shù)字信息 例如“255,0,0”表示紅色?
4.計(jì)算機(jī)在一直進(jìn)化
計(jì)算機(jī)的思維方式一直在改變且趨向于人類的思考方式，大家應(yīng)該由衷地歡迎技術(shù)的進(jìn)化，沒有人會稀罕一成不變的好代碼
編程方法也一直在進(jìn)化一種是組件編程（將程序的零部件組裝到一起完成程序），一種是面向?qū)ο缶幊?#xff08;先對你腦海中的東西建模，例如建一個(gè)車的模型，然后再對模型進(jìn)行私人訂制，稱為你創(chuàng)造的獨(dú)一無二的瑪莎拉蒂）
5.計(jì)算機(jī)內(nèi)部主要是IC的元件組成
只需記住三種：
CPU（中央進(jìn)程處理器）：可以對數(shù)據(jù)執(zhí)行運(yùn)算并控制內(nèi)存和I/O
內(nèi)存（CPU內(nèi)的數(shù)據(jù)寄存器）：看看你電腦是多少位的，32位64位86位，是由寄存器的容量和傳輸進(jìn)CPU的數(shù)據(jù)總線的條數(shù)共同決定，前者相當(dāng)于水龍頭，后者相當(dāng)于水管，水管是32位的，水龍頭也必須是32位的
I/O（Input/Output）：接受用戶設(shè)備的輸入輸出
?除了以上，還需要若干輔助元件
晶振（是時(shí)鐘發(fā)生器的主要部件）：晶體振蕩器，由于晶體有壓電效應(yīng)，當(dāng)在晶片的兩面上加交變電壓時(shí)，晶片會反復(fù)的機(jī)械變形而產(chǎn)生振動，而這種機(jī)械振動又會反過來產(chǎn)生交變電壓，晶振產(chǎn)生振蕩必須附加外部時(shí)鐘電路,一般是一個(gè)放大反饋電路,只有一片晶振是不能實(shí)現(xiàn)震蕩的.晶振為了輔助CPU的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，會根據(jù)自身通電后振動的頻率產(chǎn)生時(shí)鐘信號頻率用來衡量CPU的運(yùn)轉(zhuǎn)速度
IC的引腳：所謂的引腳就是IC邊緣裸露出的像腿一樣的部分，按照逆時(shí)針方向依次帶有一個(gè)從1開始遞增的序號
6. 比特是作為信息的收發(fā)單位
通常將1個(gè)二進(jìn)制數(shù)稱為1比特。將8個(gè)二進(jìn)制數(shù)稱為1字節(jié)
比特是信息的最小單位，字節(jié)是信息的基本單位
例如32位的計(jì)算機(jī)就是一32比特為一個(gè)單位收發(fā)信息的
7. 連接電源、地址總線和數(shù)據(jù)總線：
首先連接電源
為了指定輸入輸出數(shù)據(jù)時(shí)的源頭或目的地（存取數(shù)據(jù)的地址），CPU上備有“地址總線引腳”，例如引腳有16個(gè)，用代號A0~A15表示，其中A表示Address（地址），后面的0~15表示一個(gè)16位二進(jìn)制數(shù)中各數(shù)字的位置，0對應(yīng)最后一位，15對應(yīng)第一位，用而二進(jìn)制表示就是0000000000000000~1111111111111111，所能提供的65536個(gè)數(shù)據(jù)存取單元（內(nèi)存存儲單元或者I/O地址），進(jìn)行信息的輸入輸出。
一旦指定了存取數(shù)據(jù)的地址，就可以使用“數(shù)據(jù)總線引腳”進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入輸出了，數(shù)據(jù)總線引腳和地址總線引腳類似，用代號D0~D15表示。
8.連接I/O：
下面開始連接I/O，大家知道寄存器這個(gè)詞嗎？寄存器是位于CPU和I/O中的“數(shù)據(jù)存儲器”，速度很快，和CPU直接交互，假設(shè)一個(gè)并行PIO設(shè)備上有4個(gè)寄存器，2個(gè)是用于PIO本身的功能，2個(gè)是用于存儲與外部設(shè)備進(jìn)行輸入輸出的數(shù)據(jù)
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9.連接時(shí)鐘信號：
將CPU的CLK（Clock時(shí)鐘）引腳、PIO的CLK引腳分別與時(shí)鐘發(fā)生器的引腳相連，在時(shí)鐘發(fā)生器的作用下，它們隨著滴答滴答的時(shí)鐘同步做動作，然后連上其它的引腳（這里簡單帶過）
10.CPU工作原理：
CPU 在時(shí)鐘信號的控制下解釋、執(zhí)行內(nèi)存中存儲的程序，按照程序中的指令從內(nèi)存或 I/O 中把數(shù)據(jù)輸入到 CPU 中，在 CPU 內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算，再把運(yùn)算結(jié)果輸出到內(nèi)存或 I/O 中
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11.機(jī)器語言和匯編語言
機(jī)器語言就是0和1的各種組合，不同種類的CPU對各種組合的解析也不同，例如man有的人理解為“男人”，有的人理解為“慢”
匯編語言就是把操作碼（指令）和操作數(shù)（指令的對象）并排寫在一行上，僅此而已?
標(biāo)簽的作用是為該行代碼對應(yīng)的內(nèi)存地址起一個(gè)名字。
編程時(shí)如果總要考慮“這一行的內(nèi)存地址是什么來著？”就會很不方便，所以在匯編語言中用標(biāo)簽來代替地址。用匯編語言編程時(shí)可以在任何需要標(biāo)簽的地方“貼上”名稱任意的標(biāo)簽，如圖，使用了名稱“LOOP:”的標(biāo)簽
操作碼就是助記符，用來告訴計(jì)算機(jī)“做什么”的指令，匯編語言中提供多少種助記符，CPU就有多少種功能?
操作數(shù)就是指令執(zhí)行的對象
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匯編語言和英語的祈使句很像，可以看成是英語的祈使句中開頭放置了一個(gè)表示“做什么”的動詞，?動詞后面放一個(gè)賓語表示“作用到什么上”動詞就相當(dāng)于操作碼，賓語就相當(dāng)于操作數(shù)，程序的作用是向CPU發(fā)出指令。
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12.寄存器的結(jié)構(gòu)：
I/O寄存器只能作為臨時(shí)存放周邊設(shè)備進(jìn)行輸入輸出的數(shù)據(jù)
CPU的的寄存器不僅能存儲數(shù)據(jù)，還具備對數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算的能力
舉個(gè)栗子：以下是Z80的CPU所帶有的寄存器ABCD等字母是寄存器的名字
舉例來說：
A 寄存器也叫作“累加器”，是運(yùn)算的核心。所以連接 到它上面的導(dǎo)線也一定會比其他寄存器的多。
F 寄存器也叫作“標(biāo)志寄存器”，用于存儲運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)，比如是否發(fā)生了進(jìn)位，數(shù)字大小的比較結(jié)果等。
PC 寄存器也叫作“程序指針”，存儲著指向 CPU 接下來要執(zhí)行的指令的地址。
PC 寄存器的值會隨著滴答滴答的時(shí)鐘信號自動更新，可以說程序就是依靠不斷變化的 PC 寄存器的值運(yùn)行起來的。
SP 寄存器也叫作“棧頂指針”，用于在內(nèi)存中創(chuàng)建出一塊稱為“棧”的臨時(shí)數(shù)據(jù)存儲區(qū)域
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CPU 中有各種各樣的各司其職的寄存器。其中有一個(gè)被稱為 PC （Program Counter，程序計(jì)數(shù)器）的寄存器，負(fù)責(zé)存儲內(nèi)存地址，該地 址指向下一條即將執(zhí)行的指令。每解釋執(zhí)行完一條指令，PC 寄存器的 值就會自動被更新為下一條指令的地址。
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13.程序像河水一樣流動著：
順序執(zhí)行是按照指令記錄在內(nèi)存中的先后順序依 次執(zhí)行的一種流程。而循環(huán)則是在程序的特定范圍內(nèi)反復(fù)執(zhí)行若干次 的一種流程。條件分支是根據(jù)若干個(gè)條件的成立與否，在程序的流程 中產(chǎn)生若干個(gè)分支的一種流程。無論規(guī)模多么大多么復(fù)雜的程序，都 是通過把以上三種流程組合起來實(shí)現(xiàn)的
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程序的三種流程正像是河流本身。從高山的泉眼中涌出的清泉形 成了河流的源頭（程序執(zhí)行的起點(diǎn)）。水流從山中緩緩流下，有時(shí)向著 63 4.1 程序的流程分為三種 一個(gè)方向流淌（順序執(zhí)行），有時(shí)中途分出了支流（條件分支），還有時(shí) 由于地勢卷起了漩渦（循環(huán)）
這就意味著我們專業(yè)的程序員在編寫程序之前，會通過畫流程圖來思考程序的流程?
下面是剪刀石頭布的程序流程圖
思考算法時(shí)的要點(diǎn)是要分兩步走，先從整體上考慮程序的粗略流 程，再考慮程序各個(gè)部分細(xì)節(jié)的流程
用戶是怎樣使用程序的呢？首先，用戶啟動了程序（程序 執(zhí)行初始化處理）。接下來用戶根據(jù)自己的需求操作程序（程序進(jìn)入循 環(huán)處理階段）。最后用戶關(guān)閉了程序（程序執(zhí)行收尾處理）。這樣的使用 方法就可以直接作為程序的整體流程。
特殊的程序流程——中斷處理：
中斷處理是指計(jì)算機(jī)使程序的流程突然跳轉(zhuǎn)到程序中的特定地方， 這 樣 的 地 方 被 稱 為 中 斷 處 理 例 程（Routine）或 是 中 斷 處 理 程 序 （Handler），而這種跳轉(zhuǎn)是通過 CPU 所具備的硬件功能實(shí)現(xiàn)的
在CPU中有特定的中斷引腳，可以接受從I/O設(shè)備發(fā)出的中斷請求信號，中斷處理以從硬件發(fā)出的請求為條件，使程序的流程產(chǎn)生分支， 因此可以說它是一種特殊的條件分支
編寫的程序中并不需要編寫有關(guān)中斷處理的代碼。
因?yàn)樘幚碇袛嗾埱蟮某绦?#xff0c;或是內(nèi)置于被燒錄在計(jì)算機(jī) ROM 中的 BIOS 系統(tǒng)（Basic Input Output System， 基本輸入輸出系統(tǒng)）中，或是內(nèi)置于 Windows 等操作系統(tǒng)中。只需要先記住以下兩點(diǎn)即可：計(jì)算機(jī)具有硬件上處理中斷的能力；中斷一詞的英文是 Interrupt。
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特殊的程序流程——事件驅(qū)動
程序員們經(jīng)常用事件驅(qū)動的方式編寫那些工作在 GUI（Graphical User Inteface，圖形用戶界面）環(huán)境中的應(yīng)用程序
通常把用戶在應(yīng)用程序中點(diǎn)擊鼠標(biāo)或者敲擊鍵盤這樣的操作稱作 “事件”（Event）。負(fù)責(zé)檢測事件的是 Windows。Windows 通過調(diào)用應(yīng) 用程序的 WndProc() 函數(shù)通知應(yīng)用程序事件的發(fā)生。而應(yīng)用程序則根 據(jù)事件的類型做出相應(yīng)的處理。這種機(jī)制就是事件驅(qū)動?？梢哉f事件 驅(qū)動也是一種特殊的條件分支，它以從 Windows 送來的通知為條件， 根據(jù)通知的內(nèi)容決定程序下一步的流程
事件驅(qū)動的“狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖”
的計(jì)算器應(yīng)用程序就可以看作包含三個(gè) 狀態(tài)：“顯示計(jì)算結(jié)果”“顯示第一個(gè)輸入的數(shù)”以及“顯示第二個(gè)輸入的 數(shù)”。隨著用戶按下不同種類的按鍵，狀態(tài)也會發(fā)生轉(zhuǎn)變。在狀態(tài)轉(zhuǎn)化圖 中，在矩形中寫上狀態(tài)的名稱，用箭頭表示狀態(tài)轉(zhuǎn)化的方向，并且在箭 頭上標(biāo)注引起狀態(tài)轉(zhuǎn)化的原因（事件）
程序的流程還是只有順序執(zhí)行、條件分支和循環(huán)這三種，這 一點(diǎn)是沒有改變的。
其中的順序執(zhí)行是最基本的程序流程，這是因?yàn)?CPU 中的 PC 寄存器的值會自動更新。條件分支和循環(huán)，在高級語言 中用程序塊表示，在機(jī)器語言和匯編語言中用跳轉(zhuǎn)指令表示，在硬件 上是通過把 PC 寄存器的值設(shè)為要跳轉(zhuǎn)到的目的地的內(nèi)存地址來實(shí)現(xiàn)
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未完，看書
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的计算机是怎么RUN起来的的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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