吴俊敏教授讲解：计算机系统中二进制的优势与内存结构

《程序设计与计算机系统》是中国科学技术大学吴俊敏教授主讲的课程，其PPT涵盖了计算机系统的基础知识，特别是从程序员的角度出发，详细讲解了计算机内部工作原理。课程内容主要包括以下几个部分： 1. Chapter 2.1：比特和字节 - 这部分介绍了计算机如何使用比特（bits）作为基本单位来存储和处理信息，以及二进制和十六进制的表示方式。通过比较十进制计数方式，强调了计算机选择二进制的原因，如其在电路实现上的优势，如存储和传输的效率。 2. Chapter 2.2：为什么要使用二进制 - 详细阐述了为什么计算机不直接使用十进制，包括人类计数习惯、金融表达的便利性以及十进制在电路设计中的复杂性和低效。这部分强调了二进制在科学计数法中的表现，以及它在电路实现时的简洁性和可靠性。 3. Chapter 2.3：二进制表示的优势 - 具体展示了二进制在数值表示、存储和传输中的优点，如双稳态器件的适用性，以及在处理噪声和非精确线路时的稳定性。通过历史例子，如ENIAC和IBM 650的对比，突出了二进制在早期计算机设计中的重要性。 4. Chapter 2.4：面向字节的内存结构 - 讲述了现代计算机内存是如何组织的，程序使用的是虚拟地址，本质上是字节级别的存储。这种设计使得程序可以抽象地处理大量数据，并且底层实际由多种类型存储器构成的层次结构提供了性能优化和故障隔离。 5. Chapter 2.5：程序设计中的内存访问 - 强调了虚拟内存的概念，即程序看待内存就像一个大数组，但实际上包含了一层层不同的物理存储器，如主存、高速缓存和外存。这样的设计有助于提高程序的运行效率和内存管理的灵活性。 这些章节深入浅出地揭示了计算机系统内部的逻辑，不仅适合学习编程初学者理解计算机底层原理，也对从事IT专业的人士提供了深入了解计算机架构的宝贵资料。通过吴俊敏教授的讲解，读者能够掌握如何在编程实践中高效地处理和操作二进制数据，以及如何利用内存结构进行高效的软件设计。