Perkakasan dan pemprosesan ialah bahagian Computer Science yang menerangkan apa yang sebenarnya dilakukan komputer apabila menjalankan atur cara: pemproses mengambil (fetch) satu arahan, memahami maksudnya, melaksanakannya, dan memindahkan data antara daftar, memori, storan dan peranti.
Topik ini ada dalam panduan pembelajaran Computer Science dan berkait rapat dengan perisian dan sistem serta imej, bunyi dan storan, tempat saiz data yang disimpan dikira.
Apa yang perlu saya tahu sebelum bermula?
Anda perlu selesa dengan nombor perduaan (binary) dan idea bahawa arahan serta data kedua-duanya disimpan sebagai perduaan. Jika bahagian itu masih goyah, ulang kaji perwakilan nombor dan teks dahulu. Anda juga perlu boleh mengikut senarai langkah pendek dan menjejak nilai, iaitu kemahiran yang sama seperti mengisi jadual jejak.
Satu contoh orientasi
Satu atur cara kecil disimpan dalam memori. Alamat 100 menyimpan LDA 200, alamat 101 menyimpan ADD 201, dan alamat 102 menyimpan STO 202. Alamat 200 menyimpan 7 dan alamat 201 menyimpan 5.
Pemproses bermula dengan pembilang atur cara (PC) pada 100. Selepas mengambil arahan pertama, PC ialah 101, MAR tadi ialah 100, dan daftar arahan semasa (CIR) menyimpan LDA 200. Pelaksanaannya menyalin 7 ke dalam penumpuk (ACC).
Arahan kedua menambah nilai pada alamat 201: ACC menjadi 7 + 5 = 12. Arahan ketiga menyalin ACC ke alamat 202, jadi memori kini menyimpan 12 di situ. Setiap pelajaran dalam modul ini menggunakan idea yang sama: model kecil yang jelas, dengan setiap daftar mempunyai satu tugas.
Dalam susunan apakah saya patut belajar pelajaran ini?
- Jejak kitaran arahan yang dipermudah. Mulakan di sini kerana ia memberi gambaran penuh tentang fetch, decode dan execute dalam jadual jejak.
- Kaitkan daftar dengan peranannya. Setelah boleh menjejak, anda boleh menyatakan apa yang disimpan setiap daftar dan sebabnya.
- Banding memori dan storan menggunakan satu tugas. Ini beralih daripada pemproses kepada tempat atur cara dan fail disimpan.
- Terangkan pilihan input dan output. Di sini anda berlatih menjustifikasi peranti untuk situasi tertentu.
- Elakkan menuntut spesifikasi jenama daripada model generik. Pelajaran terakhir ini mengajar anda memastikan jawapan kekal dalam apa yang disokong oleh soalan dan model.
Kemudian uji semuanya dengan set latihan perkakasan dan pemprosesan.
Perangkap apakah yang paling kerap menjerat pelajar?
- Mengatakan MAR menyimpan data. Ia menyimpan alamat; MDR menyimpan data atau arahan yang sedang dipindahkan.
- Mengemas kini PC pada masa yang salah. Dalam kitaran yang dipermudah, PC bergerak ke hadapan semasa fetch, bukan selepas execute.
- Menulis “memori” apabila soalan bermaksud storan sekunder, atau sebaliknya.
- Memilih peranti input atau output tanpa mengaitkannya dengan tugas dalam soalan.
- Menyatakan angka produk sebenar seolah-olah model generik membuktikannya.
Bagaimana saya menggunakan set latihan?
Cuba setiap soalan dengan jawapan ditutup, di atas kertas, dengan jadual jejak apabila perlu. Kemudian buka penyelesaian dan banding langkah demi langkah, bukan hanya nilai akhir. Pelatih jejak pseudokod terhad dan kotak pasir penaakulan Python yang selamat boleh membantu menyemak logik contoh kecil, dan log kesilapan dan baris gilir ujian semula membantu anda menjejak kesilapan yang berulang.
Sesetengah pelajar boleh menyebut bahagian CPU tetapi tidak dapat menerangkan apa yang berubah pada setiap langkah. Jurang itu dapat dikesan dengan cepat oleh guru dalam jejak secara langsung, dan ia titik permulaan yang wajar dalam tuisyen Computer Science dalam talian satu dengan satu kami.