第一章 计算机系统概论

一，计算机系统简介

1.计算机软硬件概念

计算机是一种能够执行指令的电子设备，它由硬件和软件两部分组成。

计算机硬件是指计算机系统中的物理组件，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、输入设备（如键盘、鼠标）、输出设备（如显示器、打印机）等。这些硬件组件通过总线相互连接，形成计算机系统。

计算机软件是指控制计算机硬件执行任务的程序和数据，包括操作系统、应用软件、编程语言、驱动程序等。操作系统是计算机系统的核心软件，它管理计算机硬件资源，提供用户与计算机硬件的交互界面。应用软件是用于特定任务的软件，如文字处理、图像处理、音频处理等。编程语言是用于编写计算机程序的语言，如C、Java、Python等。驱动程序是让操作系统和硬件设备进行通信的软件。

总体而言，计算机硬件和软件相互依存，共同构成了完整的计算机系统。在计算机系统中，硬件提供了计算和存储资源，而软件则控制这些资源的使用，使计算机系统能够完成各种任务。

2.计算机层次结构

3.计算机组成和计算机体系结构的区别

计算机组成关注的是计算机硬件的实现方式和组成结构，强调硬件层面的实现细节和技术细节；而计算机体系结构关注的是计算机硬件和软件之间的接口和交互方式，强调计算机系统的逻辑层面。两者都对计算机系统的设计、优化和评估有重要的作用。

二，计算机的基本组成

1.冯·诺依曼计算机特点

1.冯·诺依曼计算机主要由五大部件组成，分别是：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备；

2.冯诺依曼体系结构的指令和数据均采用二进制码表示；

3.指令和数据以同等地位存放于存储器中，均可按地址寻访；

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所在存储器中的位置；

5.指令在存储器中按顺序存放，通常指令是按顺序执行的，特定条件下，可以根据运算结果或者设定的条件改变执行顺序；

6.机器以运算器为中心，输入输出设备和存储器的数据传送通过运算器。

2.现代计算机组成框图

3.细化组成框图

4.硬件

运算器+控制器=CPU
CPU+主存储器=主机
主机+I/O设备=计算机（硬件）

1.CPU分为运算器和控制器；
2.运算器中包括ACC累加器，MQ乘商寄存器，ALU算术逻辑单元，X操作数寄存器；
3.控制器分为IR指令寄存器、PC程序计数器、CU分析指令；
4.主存储器分为M主存储体，MDR存储器数据寄存器，MAR存储器地址寄存器。

5.计算机取指令过程

为了实现一个取值或存值的操作，需要分为以下9个步骤：

1. 首先从程序计数器（PC）中获取当前指令的地址。
2. 将指令地址存储到内存地址寄存器（MAR）中。
3. 从内存中检索指令，将其存储到内存数据寄存器（MDR）中。
4. 将指令从MDR发送到指令寄存器（IR）中。
5. 将指令递交给控制单元（CU）进行指令分析。
6. 如果需要取值，IR将地址发送到MAR中。
7. 从内存中检索值，将其存储到MDR中。
8. 将值从MDR发送到寄存器或其他存储单元中。
9. 如果需要进行运算，从寄存器或其他存储单元中获取值并发送到运算器中进行运算。

6.计算机硬件的主要技术指标

计算机硬件的主要技术指标包括：

1. 机器字长：指CPU一次能够处理的二进制位数，通常以位（bit）为单位。机器字长越长，计算机可以处理的数据和指令就越复杂，计算机的运行效率也会提高。

2. 存储容量：指计算机可以存储二进制信息的总位数，通常以字节（byte）为单位。存储容量越大，计算机可以存储的数据和程序就越多。

3. 运算速度：指计算机处理数据和指令的速度，通常以赫兹（Hz）为单位。运算速度越快，计算机处理数据和指令的效率就越高。

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