前言
本文意在从高层次总览一系列计算机话题，帮助“计算机小白”快速入门计算机科学。
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九、高级CPU设计
1.概念梳理
缓存：在 CPU 中的小块 RAM，用于存储批量指令。
缓存命中：想要的数据已经在缓存里
缓存未命中：想要的数据不在缓存里
脏位：缓存里每块空间，有个特殊标记，叫脏位，用于检测缓存内的数据是否与 RAM 一致。
多核处理器：一个 CPU 芯片中，有多个独立处理单元。
2.现代 CPU 如何提升性能
早期通过加快晶体管速度，来提升 CPU 速度。但很快该方法到达了极限。
后来给 CPU 设计了专门除法电路+其他电路来做复杂操作：如游戏，视频解码
3.缓存
为了不让 CPU 空等数据，在 CPU 内部设置了一小块内存，称为缓存，
让 RAM 可以一次传输一批数据到 CPU 中。（不加缓存，CPU 没位置放大量数据）
缓存也可以当临时空间，存一些中间值，适合长/复杂的运算。
脏位：储存在缓存中与 RAM 不一致的数据
空等原因：从 RAM 到 CPU 的数据传输有延迟（要通过总线，RAM 还要时间找地址、取数据、配置、输出数据）。
4.缓存同步
缓存同步一般发生在 CPU 缓存已满，但 CPU 仍需往缓存内输入数据。此时，被标记为脏位的数据会优先传输回 RAM,腾出位置以防被覆盖，导致计算结果有误。
5.指令流水线
作用：让取址→解码→执行三个步骤同时进行。并行执行指令，提升CPU性能。
原本需要 3 个时钟周期执行 1 个指令，现在只需要 1 个时钟周期。
设计难点：数据具有依赖性 跳转程序
数据依赖性解决方法：乱序运行、预测分支（高端 CPU）
6.一次性处理多条指令
7.同时运行多个指令流（多核 CPU）
多核处理器：一个 CPU 芯片中，有多个独立处理单元。但因为它们整合紧密，可以共享一些资源。
8.超级计算机（多个 CPU）
在一台计算机中，用无数个 CPU，做怪兽级的复杂运算，如模拟宇宙形成。
十、早期的编程方式
1.早期，程序如何进入计算机
程序必须人为地输入计算机。
早期，电脑无内存的概念，人们通过打孔纸卡等物理手段，输入数据（数字），进入计算机。
2.早期计算机的编程
打孔纸卡/纸带：在纸卡上打孔，用读卡器读取连通电路，进行编程。
原因，穿孔纸卡便宜、可靠也易懂。62500 张纸卡=5MB 数据
插线板：通过插拔线路的方式，改变器件之间的连接方式，进行编程。
面板开关（1980s 前）：通过拨动面板上的开关，进行编程。输入二进制操作码，按存储按钮，推进至下一个内存位，直至操作完内存，按运行键执行程序。（内存式电脑）
3.现代计算机基础结构——冯诺依曼计算机
冯诺依曼计算机的标志是，一个处理器(有算术逻辑单元)+数据寄存器+指令寄存器+指令地址寄存器+内存
十一、编程语言发展史
1.概念梳理
伪代码：用自然语言（中文、英语等）对程序的高层次描述，称为“伪代码”
汇编器：用于将汇编语言装换成机器语言。一条汇编语句对应一条机器指令。
2.早期二进制写代码
先前都是硬件层面的编程，硬件编程非常麻烦，所以程序员想要一种更通用的编程方法，就是软件。
早期，人们先在纸上写伪代码，用"操作码表"把伪代码转成二进制机器码，翻译完成后，程序可以喂入计算机并运行。
3.汇编器&助记符
背景：1940~1950s，程序员开发出一种新语言， 更可读 更高层次（汇编码）。每个操作码分配一个简单名字，叫"助记符"。但计算机不能读懂“助记符”，因此人们写了二进制程序“汇编器"来帮忙
作用：汇编器读取用"汇编语言"写的程序，然后转成"机器码"。
4.最早高级编程语言“A-0”
汇编只是修饰了一下机器码，一般来说，一条汇编指令对应一条机器指令，所以汇编码和底层硬件的连接很紧密，汇编器仍然强迫程序员思考底层逻辑。
1950s，为释放超算潜力，葛丽丝·霍普博士，设计了一个高级编程语言，叫 “Arithmetic Language Version 0”，一行高级编程语言 可以转成几十条二进制指令。但由于当时人们认为，计算机只能做计算，而不能做程序，A-0 未被广泛使用。
过程：高级编程语言→编译器→汇编码/机器码
5.开始广泛应用的高级编程语言 FORTRAN
1957 年由 IBM1957 年发布，平均来说，FORTRAN 写的程序，比等同的手写汇编代码短 20 倍，FORTRAN 编译器会把代码转成机器码。但它只能运行于一种电脑中。
6.通用编程语言——COBOL
1959 年，研发可以在不同机器上通用编程语言。最后研发出一门高级语言：“普通面向商业语言”，简称 COBOL每个计算架构需要一个 COBOL 编译器，不管是什么电脑都可以运行相同的代码，得到相同结果。
7.现代编程语言:1960s-2000
1960s 起，编程语言设计进入黄金时代。
1960：LGOL, LISP 和 BASIC 等语言
70 年代有：Pascal，C 和 Smalltalk
80 年代有：C++，Objective-C 和 Perl
90 年代有：Python，Ruby 和 Java
8.安全漏洞&补丁由来
在 1940 年代，是用打孔纸带进行的，但程序出现了问题（也就是漏洞），
为了节约时间，只能贴上胶带也就是打补丁来填补空隙，漏洞和补丁因此得名。
十二、编程基础-语句和函数
1.变量、赋值语句
如a=5 ，其中a为可赋值的量，叫做变量。把数字 5 放a里面.这叫"赋值语句"，即把一个值赋给一个变量
2.if判断
可以想成是 “如果 X 为真，那么执行 Y，反之，则不执行Y”，if语句就像岔路口，走哪条路取决于条件的真假。
3.while循环
当满足条件时进入循环，进入循环后，当条件不满足时，跳出循环。
4.for循环
for循环不判断条件，判断次数，会循环特定次数，不判断条件。for 的特点是，每次结束， i 会 +1
5.函数
当一个代码很常用的时候，我们把它包装成一个函数（也叫方法或者子程序），其他地方想用这个代码，只需要写函数名即可。
最后
本篇博客为P5~P8部分
后续博主将持续更新，各位看官莫急呀。
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