晶体管计算机

并发编程预热 一、操作系统的发展史 1）第一代计算机：真空管和穿孔卡片 优点：程序员在申请的时间段内独享整个资源，可以即时地调试自己的程序 浪费计算机资源，一个时间段内只有一个人用。 2）第二代计算机：晶体管和批处理系统 优点：批处理，节省了机时和资源 缺点： ​ 整个流程需要人参与控制，将磁带搬来搬去* ​ 计算的过程仍然是顺序计算-》串行 ​ 程序员原来独享一段时间的计算机，现在必须被统一规划到一批作业中，等待结果和重新调试的过程都需要等同批次的其他程序都运作完才可以（这极大的影响了程序的开发效率，无法及时调试程序） 3）第三代计算机：集成电路复用和多道程序设计 多道技术 空间上的复用：共用一个内存条，每一个进程都是自己独立的内存空间，互不干扰，物理级别的隔离 时间上的复用：共用一个CPU，IO的时候占用时间过长！ 二、创建并开启子进程的两种方式 2.1方式一 #单个进程 from multiprocessing import Process import time def Text(): print('我是一个子进程') print('我的进程开始了') time.sleep(2) print('我的进程结束了') if __name__ == '__main__': #windows下必须要写这一句，不然会报错 p = Process(target = Text)

第17章 自动操作 人类是非常富于创造性而且是十分勤勉的，但是，人类在本质上也是十分懒惰的。非常明显，人类并不愿意去工作，这种对工作的反感导致人们用大量的时间来设计和制造可以把工作日缩短到几分钟的设备。幻想使人感到兴奋，甚至远比我们所看到新奇的事物更令人兴 奋得多。 享乐 ——锁定技，当你成为一名角色使用【杀】的目标后，除非该角色弃置一张基本牌，否则此【杀】对你无效。 本章将通过设计更精密的机器，使加减法运算更加自动化。 我们知道，人是很懒惰的，尤其讨厌做重复又无聊的任务，于是我们想外包给机器来帮我们完成无聊的累加。 设想一下，如果想把1 0 0个二进制数加起来，你就得坐在加法机前耐着性子输入每一个数字并累加起来。当你完成时，却发现有两个数字是输入错误的，你只好又重复全部的工作。但是如果我们先将数据存入RAM，再由CPU将数据进行运算，这样的话，数据修改就会方便得多。下图就是一个可行的模型。 但是这种电路也有很多问题：1.当计数器最终到达F F F F h时，它又会翻到0 0 0 0 h（就像汽车里程表）2.它只能用于加法，并且只能加8位数。 之后介绍了存储器与运算器的简单协同工作，以及初步介绍了汇编代码，比较简单，不予赘述。 第18章从算盘到芯片 纵观历史，人类发明了很多灵巧的工具和机器以满足广泛的需求，从而使数学运算变得更容易了些。虽然人类天生就有使用数字的能力

现代计算机的CPU和其它很多功能部件都是基于晶体管的集成电路，想要了解计算机组成的基本原理，还是需要有一些集成电路的基本知识。就让我们从最简单的门电路的实现开始吧！ 晶体管是构成现代集成电路的基本元件。通常使用的是MOS晶体管，MOS是金属氧化物半导体的缩写。而MOS晶体管又主要有两种类型： 一种我们称为N型MOS管，也简称为NMOS，上图就是NMOS的符号表示。它对外有三个连接：一个是源，一个漏，一个是门。那么只看这个符号是非常抽象的，我们还是来打个比方说明吧！MOS晶体管其工作原理其实很像这个水龙头，电路中的电流就好比水管中的水流，水流的来源也就是源，而水流出的地方就称为漏，控制水流的开关就是门。如果把门打开，水流就会从源流到漏，也就相当于晶体管导通，电流可以从源到漏。对于NMOS来说，其导通的条件是gate端连接了高电平，而当gate端连接低电平时这个晶体管是不导通的。 与NMOS相对还有另一种类型叫做PMOS，它和NMOS的区别就在于当gate端连接低电平时这个晶体管导通，而连接高电平时这个晶体管不导通。这就好比我们有两种类型的水龙头，一种是把这个把手向上拉才会出水，另一种是将这个把手向下压才会出水。用这两种功能相对应的晶体管就构成了互补型的MOS集成电路，也简称为CMOS。那我们就来看一看如何用晶体管构建逻辑门。 最简单的一种逻辑就是取非。那么首先来看非门

第四章 门和电路 4.1计算机和电学 任何电信号都有电平。 一般来说，0~2伏的电压是低电平，由二进制数字0表示，2 ~ 5伏范围内的电压是高电平，由二进制数字1表示。计算机中的信号被限制在这两个范围之内。 门 是对电信号执行基本运算的设备。一个门接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。门的类型很多，每种类型的门执行一个特定的逻辑函数。 电路 是由门组合而成的，可以执行更加复杂的任务。例如，电路可以用来执行算术运算和存储值。在电路中，一个门的输出值通常会作为另一个门或多个门的输入值。电路中的电流由经过精心设计的相互关联的门逻辑控制。 描述门和电路的表示法有三种： 布尔表达式 逻辑框图 真值表 门（gate）：对电信号执行基本运算的设备，接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。 电路（circuit）：相互关联的门的组合，用于实现特定的逻辑函数。 英国数学家George Boole发明了一种代数运算，其中变量和函数的值只是0或1。这种代数为 布尔（Boolean）代数 ，它的表达式是演示电路活动的极好方式。布尔代数特有的运算和属性使我们能够用数学符号定义和操作电路逻辑。 逻辑框图 是电路的图形化表示。每种类型的门由一个特定的图形符号表示。通过用不同方法把这些门连接在一起，就可以真实地表示出整个电路逻辑。 真值表 列出了一种门可能遇到的所有输入组合和相应的输出

2019-2020-1学期 20192428 《网络空间安全专业导论》第二周学习总结 阅读硬件层后，我对计算机的构建和原理有了更清晰的认识，以下是我所总结的四五章阅读笔记 第4章——门和电路 第4章实际上是计算机从信息计算层面向物理硬件层面的过渡，在这一章中书中集中介绍了计算机最基础的硬件元件。阅读过后让我受益匪浅，对二进制计算机有了更全面的认识，同时也完美解释了我对为什么十进制计算机淘汰的疑问。 描述门和电路的三种表示法 布尔表达式：布尔表达式中，变量和函数的值只是0或1，利用其特有的运算和属性表达逻辑 逻辑框图：用图形化表示蕴含的逻辑 真值表：用列表的方式排列出一种门可能遇到的所有输入组合和相应输出 门（逻辑门） 门是对电信号执行最基本的设备 课本带入我们学习了其中六种类型的逻辑门，他们分别是 非门 如果非门的输入值是0，那么输出值是1；输入值是1，则输出值为0. 有时又叫 逆变器 ，其真值表可如下表示： A X 0 1 1 0 布尔表达式为X=A' 与门 如果与门的两个输入信号都是1，那么输出是1；否则，输出是0 类似于python语言中and一词的逻辑，真值表如下(两个输入值为例)： A B X 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 布尔表达式为X=AB 或门（同或门） 如果两个输入值都是0，那么输出为0；否则，输出为1 类似于python中的or语言

学习CPU的工作原理 在了解CPU的工作原理之前，先简单谈谈CPU是如何生产出来的。 CPU是在特别纯净的硅材料上制造的。一个CPU的芯片包含上百万个精巧的晶体管。人们在一块指甲盖大小的硅片上，用化学的方法蚀刻或光刻出晶体管。因此从这个意义上来说，CPU正是由晶体管组合而成的。 简单而言，晶体管就是微型的电子开关。它们是构建CPU的基石，你可以把一个晶体管当做一个点灯开关，它们有个操作位，分别代表两种状态：（开）和OFF（关） 这一开一关就相当于晶体管的连通断开，而这两种状态正好与二进制中的状态：0 1 对应！ 这样，计算机就具备了处理信息的能力。 此处为：硅材料图、晶体管图。 但是你不要以为，只有简单的0 和 1 两种状态的晶体管的原理很简单，其实它们的发展经过科学家们多年的辛苦研究得来的。 在晶体管之前，计算机依靠速度缓慢，低效率的真空电子管和机械开关来处理信息，后来科研人员把这两个晶体管放置到了一个硅晶体中，这样便创作出第一个集成电路，后面才有了微处理器。 看到这里，你一定想知道 晶体管是如何利用0 和 1 这两种电子信号来执行指令和处理数据的呢？ 其实，所有电子设备都有自己的电路和开关，电子在电路中流动或断开，完全是由开关来控制的。如果你将开关设置为OFF 那么电子将停止流动，如果你再将设置为ON 那么电子又会继续流动，晶体管的这种ON 与 OFF 的切换只有电子信号控制