知识框架
第一章、计算机系统概述
1. 计算机发展历程
1.1 计算机硬件的发展
计算机历史：
- 电子管计算机：使用机器语言编程，体积庞大，容量小，没有操作系统，一般运算几千到几万次每秒
- 晶体管计算机：开始使用高级语言编程，有了操作系统的雏形，运算速度几万到几十万次每秒
- 中小规模集成电路计算机：使用集成电路，使用高级语言，使用了分时操作系统
- 超大规模集成电路计算机：使用超大规模集成电路，有了微处理器，并行、流水线、高速缓存、虚拟存储器等出现
摩尔定律：每隔18个月集成电路上可容纳的晶体管的数量就会增加一倍
1.2 计算机软件的发展
各种高级语言和各种系统软件的出现
1.3 计算机分类与发展方向
略
2. 计算机系统层次结构
2.1 计算机系统的构成
计算机系统包括硬件系统和软件系统，硬件如果没有软件的支持，不能发挥它的全部价值，软件没有硬件的话，没办法实现功能。
2.2 计算机的硬件组成
1）早期的冯诺依曼计算机：
- 冯诺依曼计算机包括5大部分
- 指令和数据以同等地位存储在存储器中，按址寻访
- 指令和数据均按照二进制的方式存储
- 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数要存储的位置
- 指令在存储器内按照顺序存放，通常指令是按顺序执行的，特定条件下可以改变指令执行的顺序
- 早期冯诺依曼计算机以存储器为中心，I/O设备通过运算器与存储器传送数据
现代计算机由于其他设备与CPU速度差距过大，瓶颈不在于运算器，所以当前计算机都是以存储器为核心的
2）现代计算机：
3）计算机的功能部件：
-
输入设备：将程序和数据以机器认识的方式输入计算机
-
输出设备：将计算机处理的结果以人们能接受的方式输出出来
-
存储器：用来存储数据和程序，存储器包括主存和辅存，CPU可以直接访问的是主存，而辅存的信息只有调入主存后，才能被CPU访问
- 主存储器由很多存储单元组成，每个存储单元包含很多存储元件，存储元件用0/1表示状态，存储单元存储一串二进制数称为存储字，这串代码的位数称为存储字长，主存储器按照存储单元的地址存取
- 如下图：存储体存放着二进制信息，地址寄存器（MAR）存放地址信息，通过地址译码后找到对应的存储单元，数据寄存器暂时存储从存储体获取到的数据，时序控制逻辑用于产生存储器操作所需的各种时序信号， MAR用于寻址，其位数对应着存储单元的个数，比如MAR是10位，就有2^10=1024个存储单元，MAR的长度与PC的长度相等。
