自我介绍

标签：数字 二进制 矩阵 自我介绍 True CPU 计算机

1、自我介绍

基本信息

• 姓名：彭俊豪

• 性别：男，来自广东河源。我性格较为开朗，喜欢与他人协作完成某些事。平时喜欢打桌球，并且喜欢钻研有关计算机的内容。

在大学的第一个学期，你有哪些做的好的不好的地方

• 我的原专业是信息与计算科学，不好的点在于建信息与计算科学专业对数学要求较高，但数学一向是我的软肋，以致我对数学系相关知识没有悟性。

你目前学过的计算机知识

• 浅学过html，css，js，vue等前端相关知识，但都不算太深入

在这个寒假以及之后的一个学期，你想做些什么

• 积极配合好老师先把计算机导论这门课补起来，然后学习离散数学知识，并严格控制作息时间，积极与老师、学长交流。开学后，多参加相关讲座，利用课余时间，充分赶上其他同学。

为什么想要转入计算机专业

• 转专业之前，我已经充分深入地了解本专业，如今是互联网的时代，学习计算机可以更好的与社会衔接

谈谈你对未来的就业选择的一些想法

• 进入口碑较好规模较大的一些企业

2、学习内容的系列记录

知识要点

电子计算机的发展

1945 年 哈佛马克 1：使用继电器，用电磁效应，控制机械开关，缺点为有磨损和延迟。

*最早还因为有虫子飞进去导致故障，引申出 bug=故障的意思。

1943 年 巨人 1 号：使用真空管（三极管），制造出世界上第一个可编程的计算机。

1946 年 ENIAC：第一个电子通用数值积分计算机。

1947 年 晶体管出现，使用的是固态的半导体材料，相对真空管更可靠。

1950s 空军 ANFSQ-7： 真空管到达计算极限。

1957 年 IBM 608： 第一个消费者可购买的晶体管计算机出现。

计算机为什么使用二进制

1. 计算机的元器件晶体管只有 2 种状态，通电（1）&断电（0），用二进制可直接根据元器件的状态来设计计算机。

2. 而且，数学中的“布尔代数”分支，可以用 True 和 False（可用 1 代表 True，0 代表 False）进行逻辑运算，代替实数进行计算。

3. 计算的状态越多，信号越容易混淆，影响计算。对于当时每秒运算百万次以上的晶体管，信号混淆是特别让人头疼的的。

NOT 操作

1 命名：称为 NOT 门/非门。

2 作用：将输入布尔值反转。输入的 True 或 False，输出为 False 或 True。

3 晶体管的实现方式：

• 半导体通电 True，则线路接地，无输出电流，为 False。

• 半导体不通电 False，则输出电流从右边输出，为 True。

AND 操作

1 命名：AND 门/与门

2 作用：由 2 个输入控制输出，仅当 2 个输入 input1 和 input2 都为 True 时，输出才为 True，2 个输入的其余情况，输出均为 False。*可以理解为，2 句话（输入）完全没有假的，整件事（输出）才是真的。

特殊的逻辑运算——异或

1 命名：XOR 门/异或门

2 作用：2 个输入控制一个输出。当 2 个输入均为 True 时，输出 False，其余情况与 OR 门相同。

二进制的原理，存储单元 MB/GB/TB 解释

0 计算机中的二进制表示：

单个数字 1 或 0，1 位二进制数字命名为位(bit),也称 1 比特。

1 字节（byte）的概念：

1byte=8bit，即 1byte 代表 8 位数字。最早期的电脑为八位的，即以八位为单位处理数据。为了方便，将八位数字命名为 1 字节（1byte）.

2 十进制与二进制的区别：

• 十进制有 10 个数字，0-9，逢 10 进 1（不存在 10 这个数字），则每向左进一位，数字大 10 倍。

• 二进制有 2 个数字，0-1，逢 2 进 1,（不存在 2 这个数字），则每向左进一位，数字大 2 倍。

2 如何进行二进制与十进制联系起来：

• 将十进制与二进制的位数提取出来，编上单位：

eg.二进制的 1011=12^0 + 12^1 + 02^2 + 12^3= 11（从右往左数）

eg.十进制的 1045= 110^3 + 010^2 + 410^1 + 510^0

5 byte 在电脑中的单位换算：

1kb=2^10bit = 1024byte =1000b

1TB=1000GB

1GB=十亿字节=1000MB=10^6KB

6 32 位与 64 位电脑的区别

32 位的最大数为 43 亿左右 32 位能表示的数字：0——2的32次方-1，一共2的32次方个数

64 位的最大数为 9.2*10^18

正数、负数、正数、浮点数的表示

1）计算机中表示数字的方法

1 整数：

表示方法:

• 第 1 位：表示正负 1 是负，0 是正（补码）

• 其余 31 位/63 位： 表示实数

2 浮点数（Floating Point Numbers）：

定义：小数点可在数字间浮动的数（非整数）

表示方法：IEEE 754 标准下

用类似科学计数法的方式，存储十进制数值

• 浮点数=有效位数*指数

• 32 位数字中：第 1 位表示正负，第 2-9 位存指数。剩下 23 位存有效位数

eg.625.9=0.6259（有效位数）*10^3（指数）

寄存器与内存

锁存器：锁存器是利用 AND、OR、NOT 逻辑门，实现存储 1 位数字的器件。

寄存器：1 组并排的锁存器

矩阵：以矩阵的方式来存放锁存器的组合件，nn 门锁矩阵可存放 n^2 个锁存器，但同一时间只能写入/读取 1 个数字。（早期为 1616 矩阵）

位址：锁存器在矩阵中的行数与列数。eg.12 行 8 列

多路复用器：一组电线，输入 2 进制的行址&列址，可启用矩阵中某个锁存器

内存（RAM）：随机存取存储器，由一系列矩阵以及电路组成的器件，可根据地址来写入、读取数据。类似于人类的短期记忆，记录当前在做什么事情。

门锁矩阵

作用：

n*n 的矩阵有 n^2 个位址，则可以存储 n^2 个数。但 1 个矩阵只可记录 1 位数字，n 个矩阵组合在一起，才可记录 n 位数。如 1 个 8 位数，会按位数分成 8 个数，分别存储在 8 个矩阵的同一个位址中。

8 个矩阵，则可以记录 256 个 8 位数字。

通俗理解：

16*16 的门锁矩阵，可理解为 1 个公寓，1 个公寓 256 个房间。

8 个门锁矩阵并排放，则有了 8 个公寓。

规定每一个公寓同一个编号的房间，都有一样的标记（地址），共同组成 8 位数字。

那么 8 个公寓就能存 （8*256 / 8）个数字。

原因：

16*16 的门锁矩阵虽然有 256 个位置，但每次只能存/取其中 1 个位置的数字。因此，要表示 8 位数字，就需要同时调用 8 个门锁矩阵。

中央处理器

• CPU（Central Processing Unit）：中央处理单元，负责执行程序。通常由寄存器/控制单元/ALU/时钟组成。与 RAM 配合，执行计算机程序。CPU 和 RAM 之间用“地址线”、“数据线”和“允许读/写线”进行通信。

• 指令：指示计算机要做什么，多条指令共同组成程序。如数学指令，内存指令。

• 时钟：负责管理 CPU 运行的节奏，以精确地间隔，触发电信号，控制单元用这个信号，推动 CPU 的内部操作。

• 时钟速度：CPU 执行“取指令→解码→执行”中每一步的速度叫做“时钟速度”，单位赫兹Hz，表示频率。

• 超频/降频：

• 超频，修改时钟速度，加快 CPU 的速度，超频过多会让 CPU 过热或产生乱码。

• 降频，降低时钟速度，达到省电的效果，对笔记本/手机很重要。

• 微体系框架：以高层次视角看计算机，如当我们用一条线链接 2 个组件时，这条线只是所有必须线路的抽象。

CPU 工作原理

必要组件

• 指令表：给 CPU 支持的所有指令分配 ID

• 控制单元：像指挥部，有序的控制指令的读取、运行与写入。

• 指令地址寄存器：类似于银行取号。该器件只按顺序通报地址，让 RAM 按顺序将指令交给指令寄存器。

• 指令寄存器：存储具体的指令代码。

过程

• 取指令：指令地址寄存器发地址给 RAM→RAM发该地址内的数据给指令寄存器→指令寄存器接受数据

• 解码：指令寄存器根据数据发送指令给控制单元 →控制单元解码（逻辑门确认操作码）

• 执行阶段：控制单元执行指令(→涉及计算时→调用所需寄存器→传输入&操作码给ALU执行）→调用RAM特定地址的数据→RAM将结果传入寄存器→指令地址寄存器+1

学习心得

计算机发展是趋于完整的。计算机能把复杂问题简单化，具有很强的逻辑关系，运用简单的逻辑关系能转换成更复杂的逻辑关系来处理数据。

视频评论区阅读心得

B站视频的评论区的很多人都乐意分享自己的学习心得，而且极个别问题也有人为我解答。从中，我能汲取他们的学习经验并分享自己的学习体会，为我们初学者提供了便利的平台。

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