从0到1

微处理器已经彻底改变了我们的生活。
优秀的程序员总是关心程序的性能。
20世纪六七十年代，尽量占用少内存。
现在更关心的是处理器的并行性和内存的层次性。

教材推荐 《数字设计和计算机体系结构》《计算机组成原理（高等教育出版社 唐贺飞）》《计算机组成原理（科学出版社 白中英）》《计算机与体系结构性能设计 （清华大学出版社）》

1. 多层次的计算机系统

   • 应用软件
   • 系统软件
   • 硬件系统
   • 硬件设备
     计算机系统：指令系统 计算机组织 计算机实现
     冯诺依曼体系：CPU 主存 输入 输出 通信子系统
     

2. 软件层次
   软件层次：应用软件 系统软件
   系统软件包括：
   a. 操作系统：处理基本输入输出 分配存储内存 为多个程序同时使用计算机提供支持
   b. 编译器：将高级语言翻译成硬件指令

   高级语言 => 汇编语言 一对多
   汇编语言 => 二进制 一对一

3. 硬件层次
   第一级 原件级（电子元件：晶体管、二极管、电阻和电容） - 数字电子技术
   第二级 小规模集成电路（逻辑功能单元：与或非门） - 数字逻辑
   第三级 中规模集成电路和大规模集成电路（逻辑功能单元：加法器、计数器、乘法器） - 计算机组成原理
   第四级 超大规模集成电路（微处理器） - 计算机组成原理
   第五级 复杂系统（由二到四部件组成） - 计算机体系结构

   计算机体系结构
   - 计算机系统的属性、概念性的结构、功能特性
   - 指令系统、数据类型、寻址技术、I/O机理

   计算机组成原理
   - 实现计算机体系所体现的属性
   - 具体指令的逻辑实现

   逻辑与数字系统
   - 硬件物理实现（计算机组成、指令系统）

   软件 => 指令系统 => 硬件

4. 控制复杂性
   控制复杂性 => 构造处理器

   抽象
   约束
   三个原则
   a. 层次化
   b. 模块化
   c. 规整化

   4.1 抽象
   管理复杂系统的关键所在
   对不重要的东西隐藏
   4.2 约束
   对设计选择的一个内在限制
   4.3 三个原则
   a. 层次化 Hierarchy 细分模块至易于理解
   b. 模块化 Modularity 模块定义功能与接口 便于连接
   c. 规整化 Regularity 模块间寻求一致 复用
   4.4 数字抽象
   大多数的物理量都是连续的
   数字抽象只考虑离散量子集
   巴贝奇 首次想到设计数字计算机 1834-1871年研究分析机 20岁英国皇家学会会员
   数字约束 二进制变量 两个离散变量（1， 0）
   乔治·布尔 1815-1864 自学数学进入爱尔兰皇仁书院 《思维调查（1854 介绍了二进制变量、与或非）》

未完待续...