本系列文章是学习了网课《哈尔滨工业大学--计算机组成原理》之后，用以梳理思路而整理的听课笔记及相关思维拓展。本文涉及到的观点均为个人观点，如有不同意见，欢迎在评论区讨论。
自动织布机——第一台计算机？
我认为的计算机特点、优点：
1、输入能源后，依据设定的逻辑和输入，执行动作
2、可以进行大量重复性的动作
3、等等
而且在200年前就有人设计出了能够满足1和2的机器，它是一台自动织布机。
在1799年，法国发明家约瑟夫·玛丽·雅卡尔发明了一台自动织布机。
1、先确认好想要织的图案；
2、设计好每条线的走线，在纸片上做好对应的打孔；
3、纸卡连成长条，形成连续指令；
4、采用动力装置提供动力，织布机按照卡片长条不断循环执行就行了。
这么听起来是不是和现代计算机有些许类似的地方。
机械式计算机系统——IBM穿孔卡片制表系统
这个历史故事，在关于计算机发展介绍里面都会看到。
1890年，美国要做人口普查，但是人工统计要13年，人口普查才10年一次；所以IBM公司制作了一个机械式的计算机，通过卡带
自动统计人口相关数据，将普查的统计时间缩短到了两年半（警觉）。卡带将个人的婚姻、性别等信息记录下来。就婚姻来说，比如说
打孔代表没有结婚；没有打孔代表结婚。该机器检测到婚姻那一列时，如果是没有打孔，就在结婚统计数据上加一，以此类推。
与人工速度相比，该机器将统计速度加快了10倍（好像没有想象中的那么快，而且应该是一台机器与一定数量的人的工作速度做对比）。
这种穿孔卡片系统一直用到20世纪中期，实际上IBM在21实际初仍然在推出穿孔卡片存储系统（为了数据保存的够久，用磁、纸片、玻璃（玻璃稳定性好、但是易碎）等方式保存，这些材质能够保存的数据可能远超你的想象，这里不做展开）。
图灵机
以上两个例子，有点类似于对特定问题的有限状态机。自动织布机完全按照设定顺序执行，卡片制表系统根据输入，进行统计但是不涉及对内容的操作，但是仅此而已。
youtube上看到的对图灵机说明最好的一个：www.youtube.com/watch?v=PLV…
Crash Cource对图灵机的说明：www.youtube.com/watch?v=7Ty…
B站上转载的Crash Cource对图灵机的说明：BV1EW411u7th wiki上对图灵机的说明：zh.wikipedia.org/wiki/%E5%9B…
图灵机和有限状态机的对比：blog.csdn.net/wsn_ipv6/ar…
图灵机，我结合以上的说法和我的理解，感觉是模拟人处理问题的过程（下面也是照搬第一个youtube的解释）：
你在做一项很简单的重复性劳动，比如说现在每个家庭要摘苹果，摘下来的苹果也会自己吃但是不清楚吃多少，摘多少也不知道，每个家庭三个人，统计一天每个家庭的剩余苹果。 现在让你拿一张纸来统计，第一个家庭来了，首先说摘了多少，然后你写上；然后说吃了多少，你再在纸上做修正；有时候说错了，你还要修改；有时候说慢了，你要等；然后你一个一个统计直到所有家庭的统计结束。
图灵构造的计算模型可以实现上述“人形计算机”的工作过程 1、机器遵循逻辑（程序） 2、机器可以在纸上写、修改 3、机器有自己的状态，接收输入，进行切换 4、机器处理完成以后，自己停机
这看上去图灵机只是处理了统计苹果的问题，但是图灵机它有自己的内存，你可以不断的修改它的规则（程序）让其处理不同的问题。比如你编写了一个加法程序，图灵机可以作为通用计算机的地方在于，你可以不断的编写程序（修改规则），当需要乘法时，图灵机只需要将程序切换到乘法即可。在任意一台图灵机上，你都可以使用以上程序。
对比有限状态机，有限状态机没有内存的概念，也就是没有存储这个概念，它可能可以用来判断输入的0和1是奇数还是偶数，但是它不能比较0和1的数量哪个多，这是因为内存概念导致的有限状态机的一个限制。另一个有限状态机的状态也是有限的，图灵机的修改这个点，可以让图灵机在运行时能够产生更多的情况，可以用于更加复杂的计算中，而让有限状态机来做这一点是过于复杂的。
冯·诺伊曼计算机
这里直接套用书中的话：
冯诺伊曼计算机有“存储程序”的概念，依此概念为基础的各类计算机通称为冯诺伊曼机。特点如下： 1、计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。 2、指令和数据以同等地位存放在存储器内，并可以按照地址访存（存储的概念，通用机） 3、指令和数据均用二进制数表示 4、指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数在存储器中的位置 5、指令在存储器内按顺序存放， 6、机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成
典型的冯诺依曼计算机结构框图，如下：
现代计算机
其它技术的计算机
以下几种类型计算机的参考：blog.csdn.net/wsn_ipv6/ar…
光子计算机
量子计算机
生物计算机
书中重点概念
1、计算机系统的层次结构
2、计算机硬件框图
3、需要注意的概念
1、存储元件、存储基元、存储元、. 存储单元、存储字、存储字长 存储元件（存储元、存储基元）：存放一个二进制代码“0” 或 “1” 存储单元：存储一串二进制代码，或者说存储一个存储字的所有存储元集合 存储字：存放在一个存储单元中的二进制代码组合 存储字长：存放在一个存储单元中的二进制代码位数
2、机器字长、指令字长、存储字长 机器字长：CPU一次能处理的数据的位数 指令字长：机器指令中二进制代码的总位数 存储字长：存储单元中存放的二进制代码的总位数
4、常见术语简写
中央处理器，CPU：Central Processing Unit
程序计数器，PC：Program Counter
指令寄存器，IR：Instruction Register
控制单元，CU：Control Unit
算数逻辑单元，ALU：Arithmetic Logic Unit
累加器，ACC：Accumulator
乘商寄存器，MQ：Multiplier-Quotient Register
寄存器地址寄存器，MAR：Memory Adress Register
寄存器数据寄存器，MDR：Memory Data Register
主寄存器，MM：Memory Register
课后习题
1、以加法指令ADD M（M为主存地址）为例，写出该指令的信息流程
取指令：PC -> MAR -> M -> MDR -> IR
分析指令：OP(IP) -> CU
执行指令：Ad(IR) -> MAR -> M -> MDR -> X
ACC -> ALU，同时X ->ALU
ALU -> ACC
