【Java Saves!】Session 4：石器時代的計算機——從硬件架構到程序執行全過程演示

考古發現：10000 年前的計算機

東南邊境大荒山出土一台石器時代計算機，經跨學科專家組研究，可正常啟動運行。高清照片顯示其正在執行「計算圓面積」程序。

計算機組成（馮·諾依曼架構雛形）

• CPU：中央處理器，執行算術/邏輯運算
• 內存：抽屜櫃模型，每格一個數據，地址 37、38、39… 稱「內存地址」
• 外設：輸入（鍵盤）、輸出（顯示器）、磁盤，由 I/O 模塊控制
• 總線：連接 CPU、內存、I/O，傳輸信號與數據

程序本質

可執行文件（.exe）存儲在磁盤。雙擊 → 操作系統加載到內存 → CPU 從第一條指令開始執行。程序 = 數據 + 指令（指令本質也是特殊數據）。

圓面積程序邏輯

公式：A = π × R²

數據區：π = 3.14159（常量，編譯期固化）
指令區：
1. Read R          // 從輸入設備讀半徑，存入內存地址 43，變量名 R
2. R² = R × R      // 計算平方，結果存地址 44，變量名 R²
3. A = π × R²      // 乘法，結果存地址 45，變量名 A
4. Write A         // 將 A 輸出到顯示器

執行過程逐步還原

1. 用戶雙擊 → 程序加載至內存 38-42 地址（38 數據區，39-42 指令區）
2. CPU 取指 39：Read R → 等待用戶輸入 → 存入地址 43
3. CPU 取指 40：R² = R × R → 讀 43、計算、存 44
4. CPU 取指 41：A = π × R² → 讀 38(π)、44(R²)、乘、存 45
5. CPU 取指 42：Write A → 讀 45 → 輸出顯示器
6. 程序結束 → OS 回收運行期內存（地址 43-45）

關鍵概念辨析

CPU 兩大運算能力

1. 算術運算：加減乘除
2. 邏輯運算：與或非、比較、跳轉

記者手記

原來計算機原理如此直觀！LowG 師傅娓娓道來，讓人豁然開朗。萬家燈火中，無數程序員在鍵盤前默默耕耘，推動文明前行。致敬！

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