第四章
门和电路
4.1 计算机和电学
门是对电信号执行基本运算的设备
电路是由门组合而成的，能执行更复杂的任务
逻辑框图是电路的图形化
真值表列出门可能遇到的输入和输出，定义了门的功能
4.2 门
- 非门
- 与门
- 或门
- 异或门（1 1 0）
- 与非门（与门求逆）
- 或非门 (或门求逆)
4.3 门的构造
晶体管：传导电流或阻止电流的“开关”
组合电路：输入值决定输出的电路
4.4 电路
组合电路：输入值明确决定输出的电路
时序电路：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路
电路等价：对应每个输入值组合，两个电路都生成完全相同的输出（分配率）
德·摩根定律：（AB)'=A' OR B' (A+B)'=A'B'
4.4.2加法器
加法器：执行2进制加法运算的电路。
半加器：计算两个数位的和并生成正确进位的电路
全加器：计算两个数位的和，并考虑进位输入的电路
4.4.3多路复用器
多路复用器：使用一些控制信号决定用那条输入数据线发送输出信号的电路
4.5 存储器电路
S-R锁存器，S和R都是1即可保持电路状态，S初始设为0可将X设为1；R初始设为0可将X设为0
4.6 集成电路
集成电路：嵌入多个门的硅片
4.7 CPU
中央处理器，有大量引脚，执行计算机通信，通信又把CPU和也是高级电路的储存器与I/O设备连接在一起
第五章
计算部件
5.1 独立的计算机部件
- Core i5处理器，单位GHz
- FBS（处理器和外界的主要连接线）MHz
- 缓存MB，（兆字节10^20）
- GPU图形处理器
- 存储器
- 随机访问存储器RAM，也称主存储器
5.2 存储程序的概念
冯·诺依曼体系结构
- 内存是储存单元的集合，每个储存单元有唯一的地址。用单元而不用字节是因为不同机器的可编址性（内存中每个可编址位置存储的位数）不同
- 算数/逻辑单元（ALU）是执行算数运算和逻辑运算的计算机部件
- ALU中有少量的特殊储存单元称为寄存器，用于储存中间值或特殊数据
- 输入单元接收要储存在内存中的数据的设备
- 输出单元把输入单元中数据打印或显示出来，或把信息制成永久副本的设备
- 控制单元是控制其他部件的动作从而执行指令序列的计算机部件
- 指令寄存器可以存放当前正在执行的指令
- 程序计数器可以存放下一条要执行的指令的地址
- 中央处理器是算数/逻辑单元和控制单元的组合，相当于大脑
- 总线宽度是同时能传输的位数
- 缓存是一种用于存储数据的小型高速存储器
- 流水线是一种指令分解为可以重复执行的小步骤的技术
- 主板是个人计算机的主电路板
5.5.2 读取-执行周期
读取下一条指令——译解指令——获取数据——执行指令
ROM 只读存储器，内容不可更改。把位组合放在ROM中称烧入
5.2.4 二级存储设备
1.磁带 读卡器，卡片穿孔机，磁带驱动器等，其跳读要经过读写头
2.磁盘
磁盘驱动器 CD播放器和磁带录音机的混合物
磁道 磁盘表面的同心圆
扇区 磁道的一个区
块 存储在扇区中的信息
寻道时间 读/写头定位到指定的磁道所花费时间
等待时间 把指定的扇区定位到读/写头之下所花费的时间
存取速度 开始读取一个数据块之前花费的时间，即寻道时间和等待时间之和
传送速度 数据从磁盘传输到内存的速率
柱面 所有磁盘表面的同心磁道的集合
3.CD和DVD
CD（光盘）使用激光读取信息，没有同心磁道，只有螺旋磁道
DVD（数字化多功能光盘）具有大容量储存能力
4.闪存
U盘，比普通硬盘速度更快、功率更低，但存储介质会被磨损
5.2.5 触摸屏
既担任输入又担任输出设备
类型：电阻式，电容式，红外，表面声波
5.3 嵌入式系统
通常集成在微型处理芯片上，程序储存在ROM中
5.4 并行体系结构
并行计算有四种一般的形式：位级、指令级、数据级和任务级
同步处理 多处理器将同一个程序应用于多个数据集
共享内存并行处理器 处理器共享内存的情况
并行硬件分类 有多个核心，每个核心包括多个执行单元
