计算机系统简介

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计算机系统主要由软硬件两大模块组成。

硬件

计算机的实体,如键盘,显示器,主机,内存,显卡等等。

软件

由各种具有特殊功能的程序组成,有系统软件和应用软件。

计算机组成原理主要还是偏硬件多一点。

硬件发展

电子管->晶体管->中小规模集成电路->大规模集成电路。
摩尔定律:价格不变,集成电路可容纳的晶体管数目,约每18个月增加一倍,性能也一样。

计算机分类

模拟计算机和数字计算机
数字计算机分为专用计算机和通用计算机
通用计算机又分为好多种:大型机,小型机,单片机,微型机等。

冯诺依曼机

早期的冯诺依曼机:包含运算器、存储器、控制器、输入输出设备。

基本工作方式:控制流驱动。简单来讲就是指令去控制数据的存读,就类似于cmd,也有其他的计算机不是按照这种方式进行工作的,比如数据流计算机,这种生活中不常见的计算机就是数据流驱动。
按地址访问,顺序执行指令,因为它的指令在在存储器中就是按序存放的,其指令由操作码和地址码组成,这又有点类似于指针了。

现如今的计算机中的CPU是运算器和控制器的组合,能更加高效的工作。

存储器

主存储器是按照其存储单元的地址进行存取的。

主要由MAR和MDR组成,MDR是主存数据寄存器,MAR是主存地址寄存器,通俗来讲就是一个存数据,一个存地址,这样来看,c语言中的指针就显得非常重要了。

运算器

进行算数和逻辑运算的东西。主要是ALU。

控制器

控制整个计算机各个部位的工作,协调它们之间的关系。由PC,IR,CU构成。

计算机的性能指标

硬件的性能无时无刻的影响着软件的性能,一个软件的好坏是多种因素共同衡量的结果,其中硬件的指标必不可少。

机器字长、数据字长(数据通路带宽)、主存容量、运算速度等都是衡量一台计算机性能的重要标准。

影响程序执行时间本质:运算速度和数据交换速度。
CPI与时钟频率无关。

总结: 以前的计算机以运算器为中心、计算机就是用来做计算的,现在的计算机以存储器为中心、进入了智能时代。

IR,MAR,MDR对程序员都是透明的,程序员一般主要考虑软件层面的结构。

对机器字长、指令字长、存储字长的理解:

机器:计算机能直接处理的二进制数据的位数就是机器字长,它直接决定了计算机的精度,在科学家计算圆周率π的时候,就需要比较精确的机器字长。
指令:一个指令包含的二进制的位数,当我们对计算机发出一条指令时,它就会在其内部转化为二进制后执行。
存储:存储单元包含的二进制的位数,就是内存中数据所占的二进制位数。
在计算机中任何数据都是以二进制形式存储、运行的,所以将我们所能识别的东西转化为二进制,然后再通过二进制转化回来才是最重要的。