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計算機架構概述與設計要點

作者:藍貓│2013-09-16 23:26:49│巴幣:10│人氣:309
       筆者在程式設計相關理論中的程式語言發展概要有大概提及,程式語言是一個我們讓電腦執行演算法的工具,並且在程式語言的基礎理論-1提及變數宣告的目的是讓電腦依據你內容物本身的類型配置適當的盒子大小,也就是變數的記憶體空間。

       可想而知,想知道電腦怎麼制定每一個變數型態所需的記憶體空間跟儲存方式,以及電腦怎麼逐列實現程式語言的敘述,顯然,我們必需知道電腦硬體負責了哪些工作內容。

       這牽涉到一個很基本的問題,就是電腦的規格,怎麼說呢?打比方來說,我們在寫的程式語言,就像是在寫菜單跟實際製作一道菜的步驟,但是真正料理一道菜的是廚師,所以若是無法得知這個廚師會做什麼樣類型的工作,那我們的菜單,也就是程式語言,就無法實現。

       而談到電腦的規格,我們可以分兩個大方向討論,一個是電腦如何用0跟1呈現或表示資料,一個是電腦如何用0跟1呈現資料的處理方式。

       第一個的議題,最切乎我們的,涉及到的就是我們宣告變數文字的編碼,我們在程式語言第一章開宗明義就說了,宣告變數很重要。

       而這其中第一個重要點在於,電腦必需要決定變數盒子的記憶體空間;第二個重要點在於,變數的表現,不同的變數類型表示方式差異非常大,我們接下來會一一拿出來討論,不過這是計算機概論的東西,有興趣上了大學去修,這裡只會概略介紹。

       這也可以解釋,為什麼我們的資料型態要把float.double.int做區隔,如果表現方式都一樣的話,這件事是沒必要去刻意做的,但事實就是,我們電腦在表示float.double.int的時後,所採用的是彼此不相容的格式,你弄了一個不相容的東西想套進去,若是沒做轉換,就會出問題。

       舉個例子,若你在C語言裡執意要把浮點數,拿來放到整數資料型態的變數,會出現錯誤,這在電腦是很常發生的事。

       int x = 2.5; /*不可以有小數點,小數點以下無法表示*/

       第二大議題就是電腦負責的工作,就像上面講的,如果沒有廚師幫我們做菜,我們菜單寫的再好再完整都沒有意義,換成電腦術語我們可以這樣說,如果沒有制定硬體的工作跟規範,如果沒有運作硬體的流程或方式,那麼上層的C語言C++程式碼就形同存廢。

       簡言之硬體必需配合程式語言送出的敘述,藉由了解該敘述,硬體必需提供相應的處理或服務,轉換成電腦術語我們就說這是指令集,每個指令只負責執行單一一種處理模式,而高階語言的某一段敘述,可能就是透過電腦的3~4個硬體指令來完成的。

       今天大致先把這部份觀念講清楚,下次再和大家細談電腦的資料呈現方式是怎樣一個狀況。
引用網址:http://www.jamesdambrosio.com/TrackBack.php?sn=2173393
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