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2021-2022-1學期 20212422《電腦科學概論》第二週學習總結

本週內,我自學了《電腦科學概論》的第四、第五章內容。第四章與第五章的內容是關於計算機硬體方面的一些知識,第四章是關於門與電路,第五章是關於計算機的計算元件。
第四章:門與電路
首先,我瞭解了門與電路的相關概念:
門:對電訊號執行基本運算的裝置,接受一個或多個輸入訊號,生成一個輸出訊號。
電路:相互關聯的門的組合,用於實現特定的邏輯函式。
而在關於門和電路的討論中,我們將分析這三種類型的表示法:
布林代數:表示二值邏輯函式的數學表示法。
邏輯框圖:電路的圖形化表示,每種型別的門有自己專用的符號。
真值表:列出了所有可能的輸入值和相關的輸出值的表
計算機是通過使用電訊號來表示並操作二進位制的值,而電訊號則是通過門與電路的進行傳遞。
門有六種型別
1.非門

2.與門

3.或門

4.異或門

5.與非門

6.或非門

然後我瞭解了門處理:

  • 非門將對它的唯一輸入值求逆。
  • 如果兩個輸入值都是1,與門將生成。
  • 如果一個輸入值是1,或者兩個輸入值都是1,或門將生成1。
  • 如果只有一個輸入值是1,而不是兩個,異或門將生成1。
  • 與非門生成的結果和與門生成的相反。
  • 或非門生成的結果和或門生成的相反。
    然後是門的構造,我瞭解到了電晶體的作用以及連線方式,以及電路的基礎知識,並由積體電路的概念匯出電腦的核心元件:中央處理器(CPU)
    以下為第四章的知識腦圖

第五章:計算部件

這是課本中的關於膝上型電腦的一則廣告,其中介紹了計算機的基本配置及組成原件。
第五章的內容主要就是介紹了關於計算機元件的知識,解釋了上圖中的元素以及各種縮寫。
本章中有一個重要的概念:馮·諾依曼體系結構

計算機基本上都是根據這個體系為原理設計的。
這個體系結構的一個主要特徵是處理資訊的部件獨立於儲存資訊的部件,如圖所示

以下為體系中的一部分組成部分的概念
算數/邏輯單元(ALU):執行算數運算和邏輯運算的計算機部件。
暫存器(register):CPU中的一小塊儲存區域,用於儲存中間值或特殊值。
輸入單元(input unit):接收要儲存在記憶體中的資料的裝置。
輸出單元(output):一種裝置,用於把儲存在記憶體中的資料列印或顯示出來,或者把儲存在記憶體或其他裝置中的資訊製成一個永久副本。
控制單元(Control unit):控制其他部件的動作,從而執行指令序列的計算機部件。
指令暫存器(Instruction Register,IR):存放當前正在執行的指令的暫存器。
程式計數器(Program Counter,PC):存放下一條要執行的指令的地址的暫存器。
中央處理器(CPU):算數/邏輯單元和控制單元的組合,是計算機用於解釋和執行指令的“大腦”。
在電腦執行指令的過程中,有一個週期,稱為“讀取-執行週期”,具體週期如課本中圖:

還有兩個重要概念:RAM和ROM,這是兩種計算機記憶體的縮寫
RAM表示隨機存取儲存器,它具有易失性,在關閉電源後,它不再保留位配置
ROM表示只讀儲存器,在斷電後,仍然保持位配置,ROM的位組合是永久性的,穩定,不可更改
主存通常包括包含一些ROM和通用的RAM
以下為第五章內容的思維導圖:

總結


通過學習第四、五章的內容,我係統性的接觸到了關於計算機執行的相關知識,從電路及硬體方面瞭解了計算機執行的相關方式,是自己對計算機的理解更深了一些,我希望能通過繼續學習今後的內容,並與前面所學的內容相結合,用自己的語言構建一個屬於自己的計算機知識體系。