冯氏计算机结构：软件设计师的笔记

在软件设计师的个人笔记中，我们探讨了计算机系统基础知识的核心概念。冯·诺依曼结构计算机由五个基本组成部分构成：存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备。运算器负责执行算术和逻辑运算，其中算术运算如左移和右移与二进制位操作紧密相关。左移通常等同于将被操作数乘以2，而右移则相当于除以2，但需注意符号位的处理，因为它们可能会影响结果。逻辑左移指令中，最高位会进位至最低位，其他位则依次接收低位值，最低位填充0。除2运算指令则是将最高位保持不变，其他位接受相邻高位值，最低位变为进位。 转移指令在程序执行过程中起着关键作用，它允许程序根据特定条件改变执行流程，通过修改程序计数器来决定下一条指令的读取地址。寻址方式是理解指令执行的关键，包括立即寻址、寄存器寻址和寄存器间接寻址，以及相对寻址，后者依赖于程序计数器内容与指令中形式地址的组合来确定目标地址。 操作系统中的特权指令是具有特殊权限的命令，由操作系统自身执行，用于管理和分配系统资源。中央处理器(CPU)由寄存器组、算术逻辑单元(ALU)和控制单元(CU)组成，这些组件协同工作以完成指令的读取、解释、数据处理和存储操作。 计算机存储系统是数据和程序的基石，对它的要求包括大容量、快速存取速度和低成本。主存储器（内存）是直接由CPU访问的，其容量大小取决于地址位数。辅助存储器包括RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM和Flash Memory等，它们各自有不同的特性和应用场景。存储器的信息组织方式决定了数据访问的效率，常见的有顺序存取（如磁带）、直接存取（如磁盘）、随机存取（如主存储器）和相联存取（特定情况下使用的存储技术）。 这些知识点对于软件设计师而言至关重要，它们构成了计算机硬件和系统的基础，帮助设计者理解和实现高效、稳定的软件系统。理解并熟练运用这些概念是提升编程技能和解决实际问题的基础。