系列文章目录

        第一章 计算机系统概述

        第二章 数据的表示与运算

        第三章 存储系统

        第四章 指令系统

        第五章 中央处理器

        第六章 总线

        第七章 输入/输出系统

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目录

系列文章目录

一、计算机的发展历程

1.1 硬件的发展

1.2 软件的发展

二、计算机系统的层次结构

2.1 计算机硬件的组成结构

2.1.1 早期的冯●诺依曼结构

2.1.2 现代的计算机结构

2.2 认识硬件结构中的各个部件 

2.2.1 主存储器

2.2.2 运算器

2.2.3 控制器

2.3 计算机的工作过程

2.4 计算机系统的多级层次结构

三、计算机的性能指标

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一、计算机的发展历程

计算机系统 = 硬件 + 软件 

1.1 硬件的发展

1.2 软件的发展

计算机语言的发展经历了面向机器的机器语言和汇编语言、面向问题的高级语言。其中高级语言的发展真正促进了软件的发展，它经历了从科学计算和工程计算的 FORTRAN、结构化程序设计的 PASCAL到面向对象的C++和适应网络环境的Java。

同时，直接影响计算机系统性能提升的各种系统软件也有了长足的发展，特别是操作系统，如 Windows、UNIX、 Linux等。

计算机软件，一般分为系统软件和应用软件

• 系统软件包括：操作系统，数据库管理系统，语言处理系统(比如编译器)，分布式软件系统，网络软件系统，标准库系统，服务性系统(比如连接程序)。
• 应用软件包括：各种科学计算类程序，工程设计类程序，数据统计与处理程序。

注意：数据库管理系统和数据库系统是有区别的。数据库管理系统是系统软件。而数据库系统一般是由数据库，数据库管理系统，数据库管理员和应用系统构成。所以只能说它里面有系统软件，但并不能说它为系统软件。

二、计算机系统的层次结构

2.1 计算机硬件的组成结构

2.1.1 早期的冯●诺依曼结构

美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最先提出“存储程序”的思想，并成功将其运用在计算机的设计之中，根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机。由于他对现代计算机技术的突出贡献，因此冯·诺依曼又被称为“现代计算机之父”。

“存储程序”的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。即，按地址访问并顺序执行指令

冯●诺依曼体系结构具有以下特点：

1. 计算机硬件系统由五大部件组成(存储器、运算器、控制器、输出设备、输入设备)
2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
3. 指令和数据用二进制表示
4. 指令由操作码和地址码组成
5. 存储程序
6. 以运算器为中心

在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的。（即，对于同一个功能，我们既可以用软件来实现，也可以用硬件来实现，只不过用软件实现的成本较低，效率也较低，硬件与之相反。比如：对于乘法运算，可以设计一个专门的硬件电路来实现，也可以用软件的方式，执行多次加法运算来实现。）

2.1.2 现代的计算机结构

在早期的以运算器为中心的冯●诺依曼体系结构中，当输入、输出设备进行输入输出数据时都需要经过运算器的中转，而运算器本身还要进行运算的操作，这会降低计算机的效率，于是，现代计算机针对此做了改进。

现代计算机以存储器为中心。

2.2 认识硬件结构中的各个部件 

2.2.1 主存储器

存储器可分为：

• 主存储器：又称内存储器，CPU能直接访问 
• 辅存储器：又称外存储器，协助主存储器记忆更多的信息，辅助存储器的信息需要导入到主存储器中，才可以被CPU访问 

主存储器又可分为以下三个部分：

• 地址寄存器（MAR）：访存地址，经过地址译码后找到所选的存储单元
• 数据寄存器（MDR）：存储器与其他部件的中介，用于暂存要从存储器读或写的信息
• 存储体：存储数据

2.2.2 运算器

2.2.3 控制器

除了以上三个重要的部件外，还有以下两个设备：

输入设备，是指将外部信息以计算机能读懂的方式输入进来，如键盘，鼠标等 

输出设备，就是将计算机处理的信息以人所能接受的方式输出出来，比如显示屏，打印机。

一般将运算器和控制器集成到同一个芯片上，称为中央处理器(CPU)。CPU和主存储器共同构成主机，而除主机外的其他硬件装置(外存、I/O设备等)统称为外部设备，简称外设。 

 注意：虽然 MAR 和 MDR 属于主存中的内容，但现在绝大多数计算机都将 MAR 和 MDR 集成到了 CPU 中。

2.3 计算机的工作过程

【过程讲解（视频16分钟处）】

① PC -> 0

② PC -> 1 

③ PC -> 2 

④ PC -> 3 

⑤ PC -> 4 

总结：

2.4 计算机系统的多级层次结构

小结（梳理一下本小节的知识点叭！！！）： 

三、计算机的性能指标

小结（梳理一下本小节的知识点叭！！！）：