一、计算机系统概述

计算机系统主要划分为计算机的硬件和计算机软件两个部分，接下里将主要从这两个方面介绍计算机的整体框架；最后在此基础上分析计算机的性能指标；

1 计算机硬件

首先我们将看一下计算机硬件的主要发展过程，之后结合冯诺依曼提出的“存储程序”概念了解计算机内部的主要工作部件以及计算机的工作方式；

1.1 计算机硬件的发展

根据计算机的使用原件，我们主要将计算机划分四个时代：

1. 电子管时代
2. 晶体管时代
3. 中小规模集成电路时代
4. 超大规模集成电路时代

1.2 计算机硬件组成

计算机的结构主要采用的是冯诺依曼提出的“存储程序”的思想，那么存储程序指的是什么呢p>

“存储程序”指的是指令以代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按照其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后按照该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束；

下图便是冯诺依曼机的计算机结构：

• 输入输出设备：输入输出设备就相当于一个中介，输入设备将程序和数据以机器能够识别的形式给计算机；输出设备以人能够识别的方式将信息输出出来；
• 存储器：存储器主要分为主存储器和辅存储器；通过存储程序的思想我们可以知道，数据从主存储器中拿出来到CPU中进行处理的，辅存储器主要功能在于帮助主存储器记忆更多信息，因此我们往往将辅存储器也是视为一种外设；
  存储器的工作方式在存储程序的思想中也有描述，便是通过存储单元的地址进行存取。
  在存储器中有两个重要的存储器，分别是MAR（地址寄存器）和MDR（数据寄存器），MAR存放的是存储单元的地址，因此位数与计算机的存储器的存储单元数量有关，也就是存储器的大小；MDR存储的是存储单元中的数据，我们将存储单元的位数又称之为存储字长；
• CPU：CPU便是由运算器和控制器组成；运算器主要的功能便是实现各种运算，因此运算器中包含了各种运算所需要的寄存器：ACC（累加器）、MQ（乘商寄存器）、X（操作数寄存器）、PSW（程序状态寄存器），在运算器中一次传输的数据位数我们通常称之为机器字长，也就是计算机一次处理二进制数据最大位数，决定了计算机的精度，而机器字长与存储字长并不一定相等；
  控制器就如同计算机的大脑一般，负责协调各部件之间工作，而这主要由计算机的CU（控制单元）实现，此外，控制器还有两个寄存器也十分重要：IR（指令寄存器）和PC（程序计数器），IR在于存储指令和解析指令，指令数据的位数我们通常称之为指令字长，指令字长与存储字长可以相等也可以不等，值得注意的是，IR、MAR和MDR寄存器面向程序员是完全透明的；PC主要存储的是计算机欲执行程序的地址，和MAR一样存储的都是指令的地址，PC每次都可以自动加1形成下一条指令的地址；

至此便已经介绍了组成计算机的几个最重要的部件，接下来我们将了解在硬件之上的软件又是怎样的p>

2、计算机软件

2.1 计算机软件的发展

计算机软件相较于计算机硬件在我们的生活中更加常见，计算机软件主要分为系统软件和应用软件，系统软件指的是控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统，其中包含了编译器、操作系统和数据库管理系统等等，其中需要我们注意的是数据库管理系统是是一种系统软件，但是数据库系统包含数据库、数据库管理员、数据库管理系统和应用系统组成，并不是所谓的系统软件；而应用软件便是我们日常生活中接触最多的各种针对某个应用领域的各类问题而编制的程序，像科学计算类程序、文本处理程序等等；

此外，针对考试中经常出现的问题，我们还需要了解一下翻译程序和汇编程序是什么程序和解释程序是什么以及他们区别p>

• 翻译程序：翻译程序指的是把高级程序语言源程序翻译成机器语言程序的软件，它包括编译程序和解释程序；
• 编译程序：编译程序指的是将高级语言源程序一次全部翻译成目标程序文件，因此编译程序编译时间较长，但是运行速度较快；
• 解释程序：解释程序是指将源程序的一条语句翻译成对应的机器目标代码并立即执行；
• 汇编程序：汇编程序指的是将汇编语言源程序翻译为机器语言程序；

最后我们需要知道以上这些程序都是系统软件哦！

计算机是由硬件和软件共同组成的层次结构，层次结构如图所示：