Ⅰ.計算機系統(tǒng)簡介
1. 計算機的軟硬件
軟件可分為系統(tǒng)軟件和應用軟件：
- 所謂系統(tǒng)軟件，一般有：語言處理程序筋栋，操作系統(tǒng)，服務性程序正驻，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)和網絡軟件等弊攘；
- 所謂應用軟件，一般指的是：按任務需要編制成的各種程序姑曙，如平時使用的瀏覽器襟交，播放器等
2.計算機的層次結構
其中，M0和M1由硬件實現(xiàn)伤靠；M2捣域，M3和M4則是軟件來實現(xiàn)；而虛線則表示軟硬件之間的接口，它完成了計算機系統(tǒng)功能的分配焕梅。
3.計算機體系結構和計算機組成
- 計算機體系結構中所指程序員迹鹅，是機器語言程序員；機器語言程序員要編寫一個能夠在計算機硬件系統(tǒng)上正確運行的程序所必須了解的屬性丘侠，諸如指令集徒欣，寄存器文件的組織，內存的編址單位蜗字，以及指令集能對哪些指令進行操作打肝；
- 計算機組成則是關于諸如如何取指令，分析指令挪捕，取操作數(shù)粗梭，運算，送結果等级零，實現(xiàn)的是具體指令断医；
- 如果把計算機結構概括成有無乘法指令（有沒有），那么計算機組成應該是考慮如何實現(xiàn)乘法指令（怎么做）
Ⅱ.計算機的基本組成
1.馮·諾依曼計算機的特點
① 由運算器奏纪、存儲器鉴嗤、控制器、輸入設備序调、輸出設備五大部件組成
(計算機由五大部件組成)
② 指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲器醉锅，可以按地址尋訪
③ 指令和數(shù)據(jù)以二進制存儲
④ 指令由操作碼和地址碼組成；操作碼表示操作的性質发绢，地址碼標志操作數(shù)在存儲器中的位置
⑤ 存儲程序
⑥ 機器以運算器為中心硬耍；輸入設備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送通過運算器完成
2.馮·諾依曼計算機硬件框圖
其中，實線表示數(shù)據(jù)通路边酒，虛線表示控制以及狀態(tài)反饋
3.以存儲器為中心的計算機結構框圖
其中经柴，大箭頭表示數(shù)據(jù)線，表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚨针粚嵕€箭頭表示控制線坯认，表示控制信號傳輸?shù)姆较颍惶摼€箭頭則為反饋線氓涣，運算結果或信號反饋通過反饋線進行傳輸牛哺。
4.現(xiàn)代計算機硬件框圖
- 計算機將硬件結構分為了五大部分，其中運算器(ALU)與控制器(CU)組成了CPU春哨；而CPU又與存儲器中的主存組成了主機荆隘；主機與由輸入輸出設備組成的I/O設備組成了現(xiàn)代計算機硬件框架。
- 圖中大箭頭表示數(shù)據(jù)線赴背，實線箭頭表示控制線椰拒，紅色箭頭表示反饋線晶渠。
5.系統(tǒng)復雜性管理的方法(3Y)
- 層次化(Hierachy)：將被設計的系統(tǒng)劃分為多個模塊或子模塊
- 模塊化(Modularity)：有明確定義(well-defined)的功能和接口
- 規(guī)則性(Regularity)：模塊更容易被重用
6.計算機的工作步驟
1. 上機前的準備
- 建立數(shù)學模型
- 確定計算方法
- 編制解題程序
- 程序——運算的全部步驟
- 指令——每一個步驟
上機前的準備
并且，操作碼與地址碼共同組成了操作指令燃观；一個完整的指令格式褒脯，應同時由操作碼與地址碼兩部分組成。
2. 計算機的解題過程
（1）存儲器的基本組成
主存儲器（主存）包括存儲體M缆毁、各種邏輯部件以及控制電路等番川。存儲體由許多存儲單元組成，每個存儲單元又包含若干個存儲元件脊框，每個存儲元件能寄存一位二進制代碼0或1颁督。假設下列對應關系：
存儲體——存儲單元——存儲元件（0/1）
大酒店——酒店房間——房間床位（無人/有人）
那么，存儲單元即可存放一串二進制代碼浇雹；存儲字即存儲單元中二進制代碼的組合沉御；存儲字長則表示存儲單元中二進制的位數(shù)；
并且昭灵，存儲器是按地址尋訪的吠裆，每個存儲單元將會被賦予一個地址。
在上圖中烂完，MAR即為存儲器地址寄存器试疙，A是Address的首字母，它反映了存儲單元的個數(shù)抠蚣，因此其位數(shù)與存儲單元個數(shù)有關祝旷；
同理，MDR即存儲器數(shù)據(jù)寄存器柱徙，D是Data的首字母缓屠，它反映了存儲字長奇昙。
（2）運算器的基本組成
運算器最少包括3個寄存器和一個算術邏輯單元(ALU)护侮。其中ACC為累加器，MQ為乘商寄存器储耐，X為操作數(shù)寄存器羊初。（不同機器的運算器結構不同）
（3）控制器
控制器指揮著各部件自動、協(xié)調地工作什湘。完成一條指令分為三個階段——取指階段（從存儲器讀出一條指令长赞，而程序計數(shù)器PC保存了當前欲執(zhí)行指令的地址，PC具有計數(shù)功能闽撤，以此可以繼續(xù)指出后續(xù)指令的地址）得哆、分析階段（這個階段對指令進行分析，指出指令要完成何種操作哟旗，并按尋址特征指明操作數(shù)的地址贩据；因此需要指令寄存器IR保存當前欲執(zhí)行的指令）栋操、執(zhí)行階段（根據(jù)操作數(shù)所在地址及指令的操作碼完成某種操作；上述的操作由控制單元CU控制完成）
Ⅲ. 計算機硬件的主要技術指標
1.機器字長
- 概念：CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)
- 它與CPU中的寄存器位數(shù)有關
2.運算速度
- 吉普森法是按照每條指令在全部指令中的占比作為權值饱亮，與執(zhí)行一次該指令所需時間的乘積作為一個和項矾芙；將每一條指令的項作和即可得到吉普森法定義的機器運行速度。
- 現(xiàn)在的的機器運算速度普遍采用單位時間內執(zhí)行指令的平均條數(shù)來衡量近上，并以圖中的MIPS為計量單位剔宪。
- 類似的，也可以用CPI或FLOPS來衡量運算速度壹无；其中以FLOPS更為合適葱绒。
3.存儲容量
存放二進制信息的總位數(shù)
值得注意的是，主存容量中的存儲單元個數(shù)指的是個數(shù)斗锭，而MAR指的是位數(shù)哈街，因此其容量為2MAR位數(shù)×MDR位數(shù)
Written by Tknight9 ?
Written in 11/29/2020
