第1章　计算机系统概论

1.1　复习笔记

一、计算机的分类

1电子模拟计算机

模拟计算机的特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。

2电子数字计算机

（1）概述

电子数字计算机是用数字来表示数量的大小，其特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。

（2）分类

①专用计算机

专用计算机是针对某一任务设计的计算机。

②通用计算机

通用计算机分类及区别如图1-1所示。

图1-1　多核机、单片机、PC机、服务器、大型机、超级计算机之间的区别

3电子模拟计算机与电子数字计算机的区别

电子模拟计算机与电子数字计算机的主要区别如表1-1所示。

表1-1　电子数字计算机与电子模拟计算机的主要区别

二、计算机的发展简史

1计算机的五代变化

①电子管计算机

②晶体管计算机

③中小规模集成电路计算机

④大规模和超大规模集成电路计算机

⑤巨大规模集成电路计算机

2计算机的性能指标

描述计算机性能的指标如表1-2所示

表1-2　计算机性能指标

三、计算机的硬件

1硬件组成要素

数字计算机的主要组成部分可以表示为如图1-2所示。

图1-2　数字计算机的主要组成结构

2运算器

运算器示意图如图1-3所示。运算器的主要功能是进行加、减、乘、除等算术运算，也可以进行逻辑运算，因此通常称为ALU（算术逻辑运算部件），其运算方式为二进制。

图1-3　运算器结构示意图

3存储器

存储器全是0或1表示的二进制代码，通常用单位KB、MB来表示。

4控制器

（1）计算程序

解决某一问题的一串指令序列，称作该问题的计算程序，简称为程序。

（2）指令的形式

指令的一般形式为：

其中操作码表示要进行的操作，地址码表示数据的存取位置，操作码和地址码都用二进制代码来表示。根据指令和数据的不同存放方式，计算机可分为两种结构：

①冯·诺依曼结构，其原理是存储程序并按地址顺序执行，指令和数据放在同一个存储器；

②哈佛结构，指令和数据分别放在两个存储器。

（3）控制器的基本任务

控制器的基本任务是按照计算程序所排的指令序列，先从存储器中取出指令，然后再执行指令。通常把取指令的一段时间称作取指周期，把执行指令的一段时间称作执行周期。

（4）指令流和数据流

如果某字代表要处理的数据，称为数据字；如果某字代表一条指令，称为指令字。

指令流是指机器执行的指令序列，数据流是指由指令流调用的数据序列。

四、计算机的软件

凡是用于一台计算机的各种程序，统称为这台计算机的程序或软件系统，其分类为：

（1）系统程序

①各种服务性程序；

②语言程序；

③操作系统；

④数据库管理系统。

（2）应用程序

五、计算机系统的层次结构

计算机通常由五个以上不同的级组成，每一级都能进行程序设计，如图1-4所示。

图1-4　计算机系统的层次结构