前言现代计算机之父-- 冯・诺依曼
约翰·冯·诺依曼（John von
Neumann，1903年12月28日—1957年2月8日），出生于匈牙利布达佩斯，匈牙利犹太裔美籍数学家、计算机科学家、物理学家和化学家，美国国家科学院院士，生前是普林斯顿高等研究院教授
[1]。约翰·冯·诺依曼早期从事算子理论、共振论、量子理论、集合论等方面的研究，后期转向研究自动机理论研究 [6]。
💬计算机的组成 计算机的工作原理可以概括为“存储程序”和“程序控制”，这一核心思想是由数学家冯・诺依曼提出，因此称为“冯・诺依曼结构计算机”。其工作过程主要围绕输入、处理、存储、输出四个环节展开。
冯・诺依曼结构体系
CPU（中间处理器）：包含运算器和控制器，进行运算和逻辑判断。是电脑最核心的部分。
运算器：负责算数运算（加减乘除）和逻辑运算；控制器：相当于计算机的“大脑中枢”，负责其他部件的协调工作，控制程序的执行顺序。 存储器：分为外存和内存，用于数据存储（用于二进制方式存储）
内存（主存储器）： 临时存储正在运行的数据和程序，速度快，断电后丢失。外存（辅助存储器）：长期存储数据，速度慢但是容量大，断电后不丢失（如U盘、硬盘）； 在存储空间中:硬盘>内存>CPU在数据访问方面：CPU>内存>硬盘 输入设备：将外部信息传入计算机（如鼠标、键盘）；
输出设备：将计算机处理结果传送给用户（如显示器、打印机）。
示例理解全过程：输入“1+,2”（输入设备）。被转化为二进制指令和数据，进入内存（存储器）。CPU读取“1”，接收“1”，在读取“2”，接收“2”，运用“加法运算”，计算得出结果“3”（CPU），在存入到内存（存储器），最后显示结果“3”（输出设备）。
💬CPU🌊CPU的工作流程CPU的工作流程：取指->译码->执行->写回（核心任务就是执行指令）
取指：控制器从内存或者Cache读取下一条直线的指令，存入指令寄存器。译码：指令译码器解析指令的含义，确定需要调用哪些硬件部件。执行：控制器像运算器、寄存器等发送信号，执行指令要求的操作。写回：将执行结果存入寄存器或内存，为下一指令做准备。🌊指令🌟定义 指令是带有指示性、要求特定动作或操作的命令、指示或信号。指定本身也是一个数字，用二进制形式保存在内存的某个区域内。
🌟指令表 指令
功能说明
4为opcode
操作的地址或者寄存器
LOAD_A
从RAM的指定地址，将数据加载到A寄存器
0010
4位RAM地址
LOAD_B
从RAM的指定地址，将数据加载到B寄存器
0001
4位RAM地址
STORE_A
将数据从A寄存器写入RAM的指定地址
0100
4位RAM地址
ADD
计算两个指定寄存器的数据的和，并将结果放入第二个寄存器
1000
2位寄存器ID 2位寄存器ID
一条指令=（函数名）4位操作码（opcode）+4位操作数（函数参数）CPU通过“流水线技术”让多个指令的不同阶段并行处理（如第一条指令执行时，第二条指令在译码，第三条指令在去取指）🌊CPU的寄存器🌟定义 寄存器是CPU内部一种高速存储单元，用于临时存放数据、指令、地址，是CPU与内存、外部设备之间数据处理的“中转站”。
🌊CPU的工作流程CPU的工作流程：读取指令（从内存读取指令）->解析指令（拆分opcode和操作数）->执行指令（完成运算/数据读写）
地址
数据（二进制）
0
00101110
1
00011111
2
10000100
3
01001101
4
00000000
5
00000000
6
00000000
7
00000000
8
00000000
9
00000000
10
00000000
11
00000000
12
00000000
13
00000000
14
00000011
15
00001110
执行过程：从地址0开始按顺序执行命令
1.执行地址0的指令（加载数据到寄存器A）
读取指令：从地址0读取指令数据为00101110解析指令：操作码（opcode）和操作数分别为0010和1110，将操作码=0010代表内存地址1110存储到寄存器A中，随后进行操作数地址转换为十进制为14执行指令：访问内存地址14，数据为00000011，转为十进制为3，将3存入寄存器A中，此时寄存器中（A=3，B=空）。2.执行地址1的指令（加载数据到寄存器B）
读取指令：从地址1读取指令数据为00011111；解析指令：操作码为0001，操作数为1111，将操作数（1111）存储到寄存器B中，转换为十进制为15；执行指令：访问内存地址15，数据为00001110，转为十进制为14，将14存入寄存器B中，此时寄存器中（A=3，B=14）3.执行地址2的指令（A+B运算）
读取指令：从地址2读取数据10000100，存入寄存器解析指令：操作码（1000）+操作数（0100），将操作数拆分为01（寄存器B的编号）+00（寄存器A编号），转为A=A+B执行指令：运算：A=3+14=17，结果存入寄存器A，此时，寄存器（A=17，B=14）4.执行地址3的指令（存储寄存器A到内存 ）
读取指令：读取地址3的指令为01001101，存入寄存器解析指令:操作码（0100）+操作数（1101），将操作数转为十进制为13，存入寄存器A执行指令：将寄存器A的值17（二进制00010001）代替内存地址13变为为00010001（原地址00000000被覆盖）5.执行地址4的指令（程序结束）
读取指令：读取地址4，数据为00000000解析与执行：程序结束 （程序=指令+指令要处理的数据） 🌊CPU的关键性指标主频（时钟频率）
定义：CPU每秒执行的时钟周期数，单位为GHz（1GHz=10亿次/秒，G相当于10^9,Hz表示1多少次）意义：主频越高，单位时间内发生的时钟周期数越多。核心数与线程数
核心数：CPU内部独立工作的“计算核心”数量，多核心可并行处理多个任务。（核心数越多，效率越高）线程数：通过“超线程技术”让一个核心模拟两个线程，提升多任务处理效率。💬操作系统🌀定义 操作系统（Operating System，简称OS）是管理和控制计算机硬件和软件资源的计算机程序，给各种应用程序提供一个稳定的运行环境。
🌀常见的操作系统Window操作系统：有微软公司开发，是目前个人计算机使用最广泛的操作系统。具有图形化的用户界面，操作直观简单，软件兼容性好，有丰富的应用软件支持，如Windows10，Window11等。macOS：苹果公司开发的专用于Mac系列计算机的操作系统。Linux操作系统：是一种开源的操作系统，具有高度的灵活性和可制定性。Android操作系统：基于Linux内核开发的移动操作系统，主要用于智能手机、平台电脑登移动设备。iOS操作系统：苹果公司开发的操作系统，仅用于苹果的iPhone，iPad等。