计算机系统基础 公开课 概述

概览

• 从-2147483648<2147483647说起。

　　-2147483648即INT32_MIN, 为什么字面值会“大于”INT32_MAX呢（并没有溢出）；但如果赋值给int变量，能够获得正确的结果。

　　归结于：字面值在机器中如何表示为二进制01值？变量在内存中是如何存在，如何运算，如何在函数中处理的？不同类型的变量互相赋值、强制类型转换会发生什么？格式化输出是如何实现的？

• 初识冯诺依曼架构

　　　　主存，用于程序和数据；内存

　　　　一个部件，用于逐条取出主存中的指令；控制器

　　　　一个部件用于执行具体运算；CPU的ALU

　　　　还要有输入程序和数据/输出运行结果的部件；I/O设备

　　　　程序由指令构成，不同指令将对数据作不同处理。在程序启动后，自动地执行取指令和执行　　　　指令的任务。

　　　　每条指令由操作码和地址码两部分组成；

　　　　了解PC(程序计数器)，各种寄存器，控制器的概念。

• 汇编语言与高级语言

　　用助记符表示操作码/寄存器,用标号表示位置；

　　LD/ST 助记符，存储单元与寄存器之间的内容通信；

　　高级语言包括编译语言和解释语言；

• ISA 指令集体系结构（指令系统）

　　如何使用硬件，可执行的指令的集合；

　　微体系结构，即计算机的组成，包括存储器、控制器、运算器、输入输出、总线；

　　ISA与微体系结构非常相关；但同一种ISA可以有不同的计算机组成，如乘法指令有不同的实现方式，如ALU（加、减、移位实现）或乘法器（抽象成完全相同的接口）；

• 　　我们想要知道的：
  • 数据的表示与运算
  • 各类语句（赋值、判断、循环）转换成相应的何种指令
  • 复杂数据类型的转换表示
  • 过程（函数）调用的转换表示
  • 链接和装载
  • 程序执行（存储器访问）
  • 程序异常和中断
  • 输入输出与系统调用