计算机基础小整理

一、CPU 在平时写的程序可以视为数据和指令的组合体，所有的程序都是copy了一份到内存中才能运行，内存地址是指在内存中保存命令和数据的场所，通过地址来标记和指定。地址是由一系列整数值构成。 程序员编写的程序会先转换成C系列语言，再编译转换成机器语言的exe文件，运行时再在内存中生成副本，由CPU解释并执行程序。 计算机现在的主流都是冯·诺伊曼结构，当然还有λ架构，神经网络架构等 CPU的组成： 寄存器：暂存指令，数据等处理对象 控制器：把内存上的指令读进寄存器，根据指令结果控制计算机 运算器：运算从内存读进去的数据 时钟：CPU开始计时的信号 内存是指计算机的主存储器，通过控制芯片等与CPU相连，负责存储指令和数据，每字节（一字节=8位）都有一个地址编号。 机器语言指令分为： 数据转送 运算 跳转 call/return 二、二进制小结 所有数据在计算机内部都是转成了二进制数据，计算机才不会管它是数值，文字还是图片。 二进制转十进制 int('11',2) Out[16]: 3 十进制转二进制 bin(10) Out[17]: '0b1010' 移位运算，先拿十进制，我们熟悉的做一个比方，例如：30 30 左移一位：300，扩大了十倍 右移一位：3，缩小了十倍 这就是移位的核心，移动几位，变大和减少的数值就是你所使用进制的基数，只不过二进制你要考虑到负数 具体看看： bin(39) Out[18]: '0b100111' bin(0b100111 >>1) Out[20]: '0b10011' 0b100111 >>1 Out[19]: 19 在二进制中表示负数，是用最高位作为符号位，0表示正数，1表示负数。 但是计算机在做减法运算时，实际上是加法运算，通过位溢出来处理，也就是取反加1 逻辑右移：移位后，在最高位补0 算术右移：移位后，在最高为补上原来的符号数 三、浮点数 先来看： sum = 0 for i in range(100): sum += 0.1 sum Out[28]: 9.99999999999998 是不是很奇怪？ 这就牵扯到二进制表示小数了 例如二进制1011.0011怎么表示成十进制，就是小数点后面的位权改成1/2的倍数，结果就是11.1875 浮点数就是使用符号，尾数，基数和指数来表示小数 其实说到这里，大家应该明白为啥浮点数会出错了吧。 各个语言都有自己的机制去解决这个问题 四、内存概论 数据类型：存储在内存的大小和和该区域的数据类型 内存实际上一个内存IC，IC引脚的开关表示着0和1，通过地址去确定这些IC。 磁盘缓存：将磁盘一部分数据读进内存 虚拟内存：把磁盘的一部分作为内存使用。把实际内存的内容和磁盘上的虚拟内存的内容进行部分置换，同时运行程序。 有两种方式：分页和分段 windows采取的是分页式，在不考虑程序的构造的情况，把运行的程序按照一定大小的页进行分割，以页为单位在内存和磁盘中置换。 五、压缩数据 文件就是字节数据的集合 RLE算法： 使用字符*重复次数进行压缩。 哈夫曼算法： 多次出现的数据用小于8位的，不常用的数据用多于8位的表示 哈夫曼树解决分隔符问题： 按出现的频率排序，以两个最小的数拉出一条线枝干，左边是0，右边是1，以此类推