From Unsplash

任何技术，只要足够高深，都无法与魔法区分开来。

——亚瑟 • 克拉克

为解决各种问题，人们发明了不计其数的机器。计算机种类繁多，从嵌入火星漫游机器人的计算机到为操纵核潜艇导航系统的计算机，不一而足。冯• 诺伊曼在1945 年提出第一种计算模型，无论笔记本电脑还是电话，几乎所有计算机都遵循与这种模型相同的工作原理。那么你们了解计算机是如何工作的吗？本文将讨论这些内容：

◎ 理解计算机体系结构的基础知识

◎ 选择编译器将代码转换为计算机可以执行的指令

◎ 根据存储器层次结构提高数据的存储速度

毕竟，在非程序员看来，编程要像魔法一样神奇，我们程序员不会这么看。

计算机是一种根据指令操作数据的机器，主要由处理器与存储器两部分组成。存储器又称RAM（随机存取存储器），用于存储指令以及需要操作的数据。处理器又称CPU（中央处理器），它从存储器获取指令与数据，并执行相应的计算。接下来，我们将讨论这两部分的工作原理。

存储器

存储器被划分为许多单元，每个单元存储少量数据，通过一个数字地址加以标识。在存储器中读取或写入数据时，每次对一个单元进行操作。

为读写特定的存储单元，必须找到该单元的数字地址。

由于存储器是一种电气元件，单元地址作为二进制数通过信号线传输。

二进制数以 2 为基数表示，其工作原理如下：

每条信号线传输一个比特，以高电压表示信号“1”，低电压表示信号“0”，如图7-1 所示。

对于某个给定的单元地址，存储器可以进行两种操作：获取其值或存储新值，如图7-2 所示。存储器包括一条用于设置操作模式的特殊信号线。