深入浅出计算机组成原理
徐文浩
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入门篇 (5讲)
开篇词 | 为什么你需要学习计算机组成原理?
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01 | 冯·诺依曼体系结构:计算机组成的金字塔
02 | 给你一张知识地图,计算机组成原理应该这么学
03 | 通过你的CPU主频,我们来谈谈“性能”究竟是什么?
04 | 穿越功耗墙,我们该从哪些方面提升“性能”?
原理篇:指令和运算 (12讲)
05 | 计算机指令:让我们试试用纸带编程
06 | 指令跳转:原来if...else就是goto
07 | 函数调用:为什么会发生stack overflow?
08 | ELF和静态链接:为什么程序无法同时在Linux和Windows下运行?
09 | 程序装载:“640K内存”真的不够用么?
10 | 动态链接:程序内部的“共享单车”
11 | 二进制编码:“手持两把锟斤拷,口中疾呼烫烫烫”?
12 | 理解电路:从电报机到门电路,我们如何做到“千里传信”?
13 | 加法器:如何像搭乐高一样搭电路(上)?
14 | 乘法器:如何像搭乐高一样搭电路(下)?
15 | 浮点数和定点数(上):怎么用有限的Bit表示尽可能多的信息?
16 | 浮点数和定点数(下):深入理解浮点数到底有什么用?
原理篇:处理器 (18讲)
17 | 建立数据通路(上):指令+运算=CPU
18 | 建立数据通路(中):指令+运算=CPU
19 | 建立数据通路(下):指令+运算=CPU
20 | 面向流水线的指令设计(上):一心多用的现代CPU
21 | 面向流水线的指令设计(下):奔腾4是怎么失败的?
22 | 冒险和预测(一):hazard是“危”也是“机”
23 | 冒险和预测(二):流水线里的接力赛
24 | 冒险和预测(三):CPU里的“线程池”
25 | 冒险和预测(四):今天下雨了,明天还会下雨么?
26 | Superscalar和VLIW:如何让CPU的吞吐率超过1?
27 | SIMD:如何加速矩阵乘法?
28 | 异常和中断:程序出错了怎么办?
29 | CISC和RISC:为什么手机芯片都是ARM?
30 | GPU(上):为什么玩游戏需要使用GPU?
31 | GPU(下):为什么深度学习需要使用GPU?
32 | FPGA和ASIC:计算机体系结构的黄金时代
33 | 解读TPU:设计和拆解一块ASIC芯片
34 | 理解虚拟机:你在云上拿到的计算机是什么样的?
原理篇:存储与I/O系统 (17讲)
35 | 存储器层次结构全景:数据存储的大金字塔长什么样?
36 | 局部性原理:数据库性能跟不上,加个缓存就好了?
37 | 高速缓存(上):“4毫秒”究竟值多少钱?
38 | 高速缓存(下):你确定你的数据更新了么?
39 | MESI协议:如何让多核CPU的高速缓存保持一致?
40 | 理解内存(上):虚拟内存和内存保护是什么?
41 | 理解内存(下):解析TLB和内存保护
42 | 总线:计算机内部的高速公路
43 | 输入输出设备:我们并不是只能用灯泡显示“0”和“1”
44 | 理解IO_WAIT:I/O性能到底是怎么回事儿?
45 | 机械硬盘:Google早期用过的“黑科技”
46 | SSD硬盘(上):如何完成性能优化的KPI?
47 | SSD硬盘(下):如何完成性能优化的KPI?
48 | DMA:为什么Kafka这么快?
49 | 数据完整性(上):硬件坏了怎么办?
50 | 数据完整性(下):如何还原犯罪现场?
51 | 分布式计算:如果所有人的大脑都联网会怎样?
应用篇 (5讲)
52 | 设计大型DMP系统(上):MongoDB并不是什么灵丹妙药
53 | 设计大型DMP系统(下):SSD拯救了所有的DBA
54 | 理解Disruptor(上):带你体会CPU高速缓存的风驰电掣
55 | 理解Disruptor(下):不需要换挡和踩刹车的CPU,有多快?
结束语 | 知也无涯,愿你也享受发现的乐趣
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答疑与加餐 (5讲)
特别加餐 | 我在2019年F8大会的两日见闻录
FAQ第一期 | 学与不学,知识就在那里,不如就先学好了
用户故事 | 赵文海:怕什么真理无穷,进一寸有一寸的欢喜
FAQ第二期 | 世界上第一个编程语言是怎么来的?
特别加餐 | 我的一天怎么过?
深入浅出计算机组成原理
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43 | 输入输出设备:我们并不是只能用灯泡显示“0”和“1”

徐文浩 2019-08-05
我们在前面的章节搭建了最简单的电路,在这里面,计算机的输入设备就是一个一个开关,输出设备呢,是一个一个灯泡。的确,早期发展的时候,计算机的核心是做“计算”。我们从“计算机”这个名字上也能看出这一点。不管是中文名字“计算机”,还是英文名字“Computer”,核心都是在”计算“这两个字上。不过,到了今天,这些“计算”的工作,更多的是一个幕后工作。
我们无论是使用自己的 PC,还是智能手机,大部分时间都是在和计算机进行各种“交互操作”。换句话说,就是在和输入输出设备打交道。这些输入输出设备也不再是一个一个开关,或者一个一个灯泡。你在键盘上直接敲击的都是字符,而不是“0”和“1”,你在显示器上看到的,也是直接的图形或者文字的画面,而不是一个一个闪亮或者关闭的灯泡。想要了解这其中的关窍,那就请你和我一起来看一看,计算机里面的输入输出设备。

接口和设备:经典的适配器模式

我们在前面讲解计算机的五大组成部分的时候,我看到这样几个留言。
一个同学问,像蓝牙、WiFi 无线网卡这样的设备也是输入输出设备吗?还有一个同学问,我们的输入输出设备的寄存器在哪里?到底是在主板上,还是在硬件设备上?
这两个问题问得很好。其实你只要理解了这两个问题,也就理解输入输出设备是怎么回事儿了。
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精选留言(6)

  • rookiegan
    以蓝牙鼠标接收器是USB接口为例。

    对于CPU来说,这只是总线上的一个普通的USB设备,与其他的U盘、USB网卡之类的USB接口设备没什么区别,这些设备只是通过USB协议讲自己的数据发送给操作系统,对于这些数据是什么,USB是不管的,USB蓝牙鼠标接收器和普通USB的鼠标在这一层的数据是一样的。

    对于操作系统来说,要使这些USB设备工作,就需要对发来的数据进行处理,处理数据的就是驱动程序,所以不同种类的USB设备需要不同的驱动程序。

    回过头来再看USB蓝牙鼠标接收器,鼠标产生的事件通过 蓝牙发送->蓝牙接受-> USB发送-> USB接受->驱动程序 这样的路径最终到达操作系统,这里面的蓝牙和USB仅仅只是传输数据的方式而已,换为其他的什么TCP/ IP传输也是一样的,其本质是将特定的数据传输给操作系统处理。
    2019-08-05
    1
    14
  • 焰火
    上一讲的北桥IO芯片就是用来MMIO的,和ARM架构下的存储空间地址很类似。

    作者回复: 👍

    2019-09-23
    1
  • -W.LI-
    蓝牙鼠标接收器,就做了适配的功能吧。相当于接口和控制模块。把CPU发过来的数据指令转换成鼠标能接受的,然后发送给鼠标。
    2019-08-05
    1
  • 活的潇洒
    深挖计算机四大原理《深入浅出计算机组成原理》践行中
    day43 笔记:https://www.cnblogs.com/luoahong/p/11360788.html
    2019-08-21
  • 靠人品去赢
    老师用的1070.莫非平常也玩3A大作什么的。
    2019-08-07
    1
  • 许童童
    CPU 和 蓝牙鼠标不直接通信,而是通过蓝牙接收器这个USB设备,USB相当于接口,去控制鼠标这个实际设备,而CPU和USB设备之间的通信,就是老师文章上面讲的。
    2019-08-05
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