一，计算机硬件系统的组成

• 处理器

  • 运算单元
  • 控制单元

• 主存储器

  • 内存

• 外围设备

  • 输入设备
    • 鼠标、键盘
  • 输出设备
    • 显示器
  • 存储设备
    • 硬盘
  • 网络通信设备
    • 网卡

• 总线

二，存储程序计算机

又称为“冯·诺依曼计算机模型”

1. 存储程序计算机在体系结构上的主要特点
   • 以运算单元为中心、控制流由指令流产生
   • 采取存储程序原理，面向主存组织数据流
   • 主存是按照地址访问，线性编址的空间
   • 指令由操作码和地址码组成
   • 数据以二进制编码

三，总线及其组成

• 总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线。它是 CPU、内存、输入输出设备传递信息的公用通道。

• 计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。

• 按照所传输的信息种类，总线包括一组控制线、一组数据线和一组地址线。

3.1 总线的类型

• 内部总线：用于 CPU 芯片内部链接各元件
• 系统总线：用于连接 CPU、存储器和各种 I/O 模块等主要部件
• 通信总线：用于计算机系统之间通信

四，处理器（CPU）

• 处理器是计算机的运算核心（Core）和控制单元（Control Unit），主要包括：
  • 运算逻辑部件：一个或者多个运算器
  • 寄存器部件：包括通用寄存器、控制与状态寄存器，以及高速缓冲存储器（Cache）
  • 控制部件：

    • 实现各部件间联系的数据、控制及状态的内部总线

    • 负责对指令译码、发出为完成每条指令所要执行操作的控制信号、实现数据传输等功能的部件

4.1 处理器与寄存器

• 运算单元
• 控制单元
• 内部总线
• PC、IR、Flag
• MAR、MDR

• 寄存器
• Cache
• IOAR、IODR

4.2 存储器的组织层次

• Cache：高速缓存
• SRAM：静态随机存储器
• DRAM：动态随机存储器

L0	寄存器
L1	L1 Cache	SRAM
L2	L2 Cache	SRAM
L3	L3 Cache	SRAM
L4	主存	DRAM
L5	SSD	本地固态硬盘
L6	本地外存储器	本地硬盘
L7	远程外存储器	分布式文件系统、Web 服务器

4.3 外围设备及其控制

• 设备类型
  • 输入设备
  • 输出设备
  • 存储设备
  • 机机通信设备
• 设备控制方式
  • 轮询方式：CPU 忙式控制，CPU执行内存数据交换
  • 中断方式：CPU 启动外设，外设中断 CPU，CPU 执行内存数据交换
  • DMA 方式：CPU 启动 DMA，DMA 执行输入输出与内存数据交换，DMA 中断 CPU