《小彭说·计算机组成原理》更新中...

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计算机组成原理是计算机科学中最基础的理论知识，你越早掌握这些知识，你就能越早享受知识带来的 "复利效应"。

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《从图灵机到量子计算机，计算机可以解决所有问题吗？》

在构思到写作的过程中，我一直在思考应该以什么内容作为这个专栏的开篇，应该以什么内容来吸引住读者的眼球，也有过其它一些想法。最后，我决定抛开所有功利的想法，回归到一个最纯粹的计算机科学问题 —— “计算机可以解决所有问题吗？”。

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《一套用了 70 多年的计算机架构 —— 冯·诺依曼架构》

上一篇文章里，我们讨论了可计算问题与图灵机的计算机模型。在理解了图灵机模型后，我们将从和图灵同时代的另一位计算机科学家提出的 “冯·诺依曼架构” 开始，正式开始计算机组成原理的核心内容。

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《计算机的存储器金字塔长什么样？》

在计算机组成原理中的众多概念中，开发者接触得最多的还是内存、硬盘、虚拟内存、CPU 缓存这些概念。这些概念有一个更为抽象的表示 —— 存储器，它是冯 · 诺依曼计算机体系中的五大组件之一，用于存储程序和数据。在这个系列中，我将从存储器的金字塔结构展开，围绕 CPU 高速缓存、内存、硬盘、虚拟内存等内容逐步带你深入理解计算机中。

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《我把 CPU 三级缓存的秘密，藏在这 8 张图里》

在上一篇文章里，我们聊到了计算机存储器系统的金字塔结构，其中在 CPU 和内存之间有一层高速缓存，就是我们今天要聊的 CPU 三级缓存。那么，CPU Cache 的结构是怎样的，背后隐含着哪些设计思想，CPU Cache 和内存数据是如何关联起来的，今天我们将围绕这些问题展开。

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《图解计算机内部的高速公路 —— 总线系统》

在之前的文章中，我们聊到了计算机的冯·诺依曼计算机架构，计算机由五大部件组成。那么，计算机的五大部件是如何连接成一个整体的呢？这就需要依赖总线系统。

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《12 张图看懂 CPU 缓存一致性与 MESI 协议，真的一致吗？》

在之前的文章里，我们聊到了 CPU 的三级缓存结构，提到 CPU 缓存就会一定会聊到 CPU 的缓存一致性问题。那么，什么是缓存一致性问题，CPU Cache 的读取和写入过程是如何执行的，MESI 缓存一致性协议又是什么？今天我们将围绕这些问题展开。

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《已经有 MESI 协议，为什么还需要 volatile 关键字？》

不知道你是不是跟我一样，在学习 MESI 协议的时候，自然地产生了一个疑问：在不考虑写缓冲区和失效队列的影响下，在硬件层面已经实现了缓存一致性，那么在 Java 语言层面为什么还需要定义 volatile 关键字呢？是多此一举吗？今天我们将围绕这些问题展开。

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《面试官：什么是伪共享，如何避免？》

在前面的文章里，我们聊到了 CPU 的高速缓存机制。由于 CPU 和内存的速度差距太大，现代计算机会在两者之间插入一块高速缓存。然而，CPU 缓存总能提高程序性能吗，有没有什么情况 CPU 缓存反而会成为程序的性能瓶颈？这就是我们今天要讨论的伪共享（False Sharing）。

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《程序员学习 CPU 有什么用？》

在上一篇文章里，我们聊到了计算机的冯·诺依曼架构，以及计算机的五大部件：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。在现在计算机体系中，CPU 是整个计算机的核心，主要包含控制器和运算器两大部件。

在后续文章中，我们将从 CPU 的基本认识开始，逐步将 CPU 与执行系统、存储系统 和 I/O 系统串联起来，请关注。

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《为什么计算机中的负数要用补码表示？》

在前面的文章里，我们聊到了计算机的冯·诺依曼架构的 3 个基本原则。其中第 1 个原则是计算机中所有信息都是采用二进制格式的编码。也就是说，在计算机中程序的数据和指令，以及用户输入的所有数据，计算机都需要把它们转换为二进制的格式，才能进行识别和运算。

然而，我们日常生活接触到的大部分数字却是十进制编码，例如手机号码、工牌号、学号。那为什么计算机要使用二进制数制？二进制数据如何进行运算，以及计算机做了哪些优化来如何提高运算的效率？今天我们就围绕这些问题展开。