4、计算机基础与算术表达式全解析

计算机基础与算术表达式全解析

1. 计算机基础概述

计算机本质上是高速算法设备，其作为电子设备的构造细节远不如作为信息处理设备的工作细节重要。计算机的核心是中央处理器（CPU），它包含控制单元、算术逻辑单元（ALU）和浮点单元（FPU），所有计算和程序运行都在此进行。

内存和外设通过一系列电气总线与 CPU 相连，这些总线负责在 CPU 与其他部件之间传输信息。传统计算机中，所有值都以二进制位（bit）形式存储，为方便起见，这些位被组合成更大的单位，如字节（byte）和字（word）。一个特定的位模式可能有多种解释，如整数、浮点数、字符或字符序列，甚至是计算机指令集。确定给定位模式代表的数据类型取决于上下文，主要是程序员的责任。

不同的 CPU 芯片有不同的指令集，代表它们能做的不同事情和做事的方式。因此，即使运行相同的程序，每个 CPU 也需要用不同的机器语言编写不同的可执行程序。

2. 虚拟机与编程语言

虚拟机是运行在真实 CPU 之上的程序，它像 CPU 芯片一样解释机器指令。Java 虚拟机（JVM）是这类程序的常见例子，几乎在全球每台计算机和每个 Web 浏览器中都能找到。

虚拟机相对于传统基于硅的 CPU 有很多优势，如可移植性、硬件限制少、易于更新和安全性高，但速度可能是其一大劣势。

Java 是一种高级语言，能将多条机器码指令组合成一条语句。C、Pascal 和 C++ 也是类似的高级语言，这些语言必须经过编译才能将代码转换为机器可执行格式。而像汇编语言这样的低级语言，程序语句和机器指令之间通常存在紧密的 1:1 关系。

需要注意的是，Java 和 JVM 之间