目录
一. 计算机发展历程
1.1 计算机四代变化
1.2 计算机的分类和发展
1.2.1 电子计算机分类
1.2.2 计算机按照指令和数据流分类：
1.2.3 计算机的发展趋势
1.3 错题整理
二. 计算机系统层次结构
2.1 计算机系统的组成
2.2 计算机硬件的基本组成
2.2.1.早期的冯·诺依曼机
典型的冯·诺依曼机结构
2.2.2 现代计算机的组织结构
2.2.3.计算机的功能部件
2.3 计算机软件的分类
2.4 计算机的执行过程（程序执行过程）
2.4.1 计算机工作过程分为三步骤
2.4.2 从源程序到可执行文件
2.4.3.指令执行过程的描述
举个例子
2.5 计算机系统的多级层次结构
三 . 计算机性能指标
3.1 计算机的主要性能指标
3.2 专业术语
一. 计算机发展历程
1.1 计算机四代变化
世界上第一台通用计算机“ENIAC”（Electronic Numerical Integrator And Computer）于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学诞生。发明人是美国人莫克利（JohnW.Mauchly）和艾克特（J.PresperEckert）。
1）半导体存储器的发展。1970年仙童半导体公司生产出第一个较大容量的半导体存储器，至今，半导体存储器经历了11代；单芯片1KB、4KB、16KB、64KB、256KB、1MB、4MB、16MB、64MB、256MB、1GB。
2）微处理器的发展。微处理器位数：8->16->32->64，这里的32、64指的是机器字长，是指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数。
1.2 计算机的分类和发展
1.2.1 电子计算机分类
1.2.2 计算机按照指令和数据流分类：
1.2.3 计算机的发展趋势
1.3 错题整理
- 计算机中可直接执行的语言：机器语言
- 用助记符编写的语言：汇编语言
- 正则语言：编译原理中符合正则文的语言
- 解释程序的特点：翻译一句执行一句，边编译边执行
- 编译：高级语言->汇编语言
- 汇编：汇编语言->机器语言
- 执行过程：高级语言->汇编语言->机器语言
二. 计算机系统层次结构
2.1 计算机系统的组成
计算机硬件与软件之间联系，及效率功能：
计算机系统性能的好坏：很大程度上由软件的效率和作用来表现，而软件性能的好坏又离不开硬件的支持，因为软件是运行在硬件上的。
软硬件逻辑等效：既可以用软件实现，也可以用硬件实现。
设计计算机系统时：要进行软/硬件的功能分配。
通常来说，一个功能若使用较为频繁且用硬件实现的成本较为理想，则用硬件解决可以提高效率
用软件实现可以提高灵活性，但效率往往没有硬件高。
2.2 计算机硬件的基本组成
2.2.1.早期的冯·诺依曼机
美籍匈牙利科学家冯·诺依曼最先提出“程序存储”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”。
“程序存储”：指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中，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。
1. 冯·诺依曼机的特点：
典型的冯·诺依曼机结构
2.2.2 现代计算机的组织结构
在微处理器问世之前，运算器与控制器分离。而且存储器容量小，因此设计成以运算器为中心的结构，其他部件都通过运算器完成信息的传递，如上图所示。
随着微电子技术的进步，同时计算机需要处理的信息也越来越多，大量I/O设备的速度和CPU的速度差距悬殊，因此需要更新换代计算机的组织结构以适应新的需求。计算机发展为了以存储器为中心，使I/O设备尽可能的绕过CPU，直接在I/O设备与存储器之间完成操作，以提高整体效率。其结构如下图所示：
2.2.3.计算机的功能部件
- 计算机的五大功能部件：
1. 输入设备
2. 输出设备
3. 存储器
主要功能：存放和
两个分类：
主存储器组成：
- 每个存储元件存储一位二进制代码
- 存储单元可存储一串二进制代码，称这串代码为,称这串代码的位数为，比如我图中所画每个存储单元存储位的二进制数，存储字长为。
- 存储字长可以是，1（字节，B，byte）=8bit。
主存储器的工作方式
- 按存储单元的地址进行存取，这种存取方式称为（相联存储器按内容访问）
主存储器最基本组成
存储体：存放二进制信息
地址寄存器（MAR-Memory Address Register）:存放访存地址，经过地址译码后找到所选的逻辑单元
数据寄存器（MDR-Memory Data Register）:暂存要从存储器中读或写的信息
时序控制逻辑：用于产生存储器操作所需的各种时序信
地址寄存器（MAR-Memory Address Register）用于寻址，其位数对应着存储单元的个数，如MAR为10位，则有2^10^=1024个存储单元，记为1K。MAR的长度与PC（程序计数器）长度相等。
MDR位数=存储字长，一般为字节(B)的二次幂的整数倍
MAR和MDR虽然是存储器的一部分，但在现代CPU中却是存在于CPU中的；另外高速缓存（Cache）也存在于CPU中。
主存储器逻辑图：
4. 运算器
5. 控制器
功能：
- 控制器是计算机的，它指挥着各部件自动协调地进行工作。
冯·诺依曼结构的模型机
- 一般将集成到上，称为
- 共同构成
- 的其它硬件装置（外存、I/O设备等）统称为，简称外设
- 图中从控制器送出的是控制信 ↓↓↓↓↓↓
- 可以控制如何修改以得到下一条指令的地址
- 可以控制执行什么运算
- 可以控制主存进行操作
1. CPU与主存之间通过一组总线相连。
2. 总线中有地址、数据、控制三组信 线。
3. MAR中的地址信息会直接送到地址线上，用于指向读/写操作的主存存储单元。
4. 控制线中有读/写信 线，指出数据是从CPU写入主存还是从主存读出到CPU。
5. 根据读操作还是写操作来控制将MDR中的数据是直接送到数据线上还是将数据线上的数据接收到MDR中。
2.3 计算机软件的分类
1. 系统软件和应用软件
2. 三个级别的语言
2.4 计算机的执行过程（程序执行过程）
2.4.1 计算机工作过程分为三步骤
2.4.2 从源程序到可执行文件
2.4.3.指令执行过程的描述
简单描述：程序中第一条指令位于PC中，根据PC取出第一条指令，经过译码，执行步骤等,控制计算机各功能部件的协同运行，完成这条指令的功能，并计算下一条指令的地址。用新得到的指令地址继续读出第二条指令并执行，知道程序结束为止。
举个例子
例题：以取数指令（即将指令地址码指示的存储单元中的操作数取出后送至运算器的累加器(ACC)中）为例进行说明。其信息流程如下：
累加器ACC：二进制8位寄存器，存放操作数或运算结果。
M : 主存储器
1. 取指令：PC->MAR->M->MDR->IR
。将PC的内容送MAR，MAR中的内容直接送地址线，同时控制器将读/写信 送读/写信 线，主存根据地址线上的地址和读信 ，从指定存储单元读出指令，送到数据线上，MDR从数据线接受指令信息，并传送到IR中。
2. 分析指令：OP(IR)->CU
。指令寄存器（IR）将操作码OP(IR)送至指令译码器（ID）进行解释翻译，将翻译的信息送至操作控制器（OC），OC生成相应的控制信 ，送到不同的执行部件。
3. 执行指令：Ad(IR)->MAR->M->MDR->ACC
。将IR中的指令地址码送MAR，MAR将内容送至地址线，同时控制器将读/写信 送读/写线，从主存指定单元读出操作数，并通过数据线送至MDR，再传送到ACC中。
- 每取完一条指令，(PC)+1->PC，取下一条指令的地址。
2.5 计算机系统的多级层次结构
指的是计算机系统由硬件和软件两大部分所构成，而如果按功能再细分，可分为7层。把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的工作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作用。
0. 硬联逻辑级
第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
1. 微程序级
第一级是微程序级。它是实现程序的一种手段，具体就是将一条机器指令编写成一段微程序。每一个微程序包含若干条微指令，每一条微指令对应一条或多条微操作，一般是直接由硬件执行的。
2. 传统机器级
第二级是传统机器级，这级的机器语言是该机的指令集，程序员用机器指令编写的程序可以由微程序进行解释。
3. 操作系统级
第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，一方面它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另一方面它又是传统机器的延伸。
4. 汇编语言级
第四级是汇编语言级，这级的机器语言是汇编语言，完成汇编语言翻译的程序叫做汇编程序。
5. 高级语言级
这级的机器语言就是各种高级语言，面向用户，为方便用户编写应用程序而设置，通常用编译程序来完成高级语言翻译的工作。
6. 应用语言级
这一级是为了使计算机满足某种用途而专门设计的，因此这一级语言就是各种面向问题的应用语言。
三 . 计算机性能指标
3.1 计算机的主要性能指标
3.2 专业术语
系列机：具有基本相同的体系结构，使用相同的基本指令系统的多个不同型 的计算机组成的一个产品系列。
兼容：指计算机软件或硬件的通用性，即使用或运行在某个型 的计算机系统中的硬件/软件也能应用于另一个型 的计算机系统时，称这两台计算机在硬件或软件上存在兼容性。
软件可移植性：指把使用在某个系列计算机中的软件直接或进行较少更改就能在另一个系列的计算机上正常运行的可能性
固件：将程序固定在ROM中组成的部件。固件是一种具有软件特性的硬件，吸收了软/硬件的各自优点，执行速度快于软件，灵活性优于硬件，是软硬件结合的产物
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