主要观点:
- 引用了《Halt and Catch Fire》中的台词,描述了计算领域的两类人:利用计算机解决现实问题的和解决元问题(如构建计算机)的,但这种分类并非绝对。
- 莱斯利·兰伯特指出计算机可被人类完全理解,而生物学需通过观察自然世界来破译,工程师需同时理解元问题和实际问题。
- 介绍了被称为“冯·诺依曼架构”的论文,该架构几乎用于地球上的每一台计算设备,其在计算发展中具有重要地位。
- 从“位翻转”角度解读论文,指出论文中有多个重要的假设翻转,如计算机应具备存储指令和数据的能力等。
- 详细描述了冯·诺依曼架构中各组件的设计,如控制单元(CPU)、算术逻辑单元(ALU)、内存等,以及它们在现代计算机中的演变。
- 讨论了数字系统,包括为何选择二进制系统、浮点运算的争议等。
- 提及调试相关内容,如利用两台机器并行检查计算结果以简化错误定位,类似现代调试器的功能等。
- 对比八十年前后的冯·诺依曼架构,指出现代 CPU 内部结构复杂,硬件发展迅速,需要深入理解底层组件才能利用现代硬件的能力。
关键信息和重要细节:
- “冯·诺依曼架构”因冯·诺依曼名字在相关报告泄露后被广泛提及,且该泄露可能加速了计算的发展。
- 计算机早期有“指令”和“数据”两种不同类型的内存,现在统称为“指令”和“数据”,存储程序和数据的可重编程内存使计算机可重编程。
- 早期对计算机硬件的讨论涉及 RISC 与 CISC 的权衡,现代计算机采用类似 CISC 的接口和 RISC 内部实现。
- 文中提到的早期计算机内存延迟约 100 微秒,与现代相比有很大差距,如今的内存层次结构包括缓存、DRAM 和磁盘等。
- 冯·诺依曼对浮点运算持保留态度,认为其存在一些问题,如浪费内存容量、增加电路复杂性等,但浮点运算如今已广泛应用。
- 调试方面,早期就提出利用两台机器并行检查计算结果,现代调试器也有类似功能,且早期计算机的电路设计有助于程序调试。
- 现代 CPU 内部结构复杂,指令并行执行、推测执行、内存访问多样化等,硬件协助实现虚拟内存等功能,现代计算机需要深入理解底层组件才能充分利用其能力。
参考文献等:
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