概述习题（第一章）
1、什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？
计算机系统 是由硬件和软件协同构成的综合性技术实体，其核心目标是实现数据的接收、处理、存储和输出
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计算机硬件：是指计算机系统中所有的物理部件，硬件是计算机能够运行和执行任务的基础
- 中央处理器（CPU） ：负责执行指令，进行数据处理
- 内存（RAM） ：存储程序正在运行时的临时数据和指令
- 硬盘或固态硬盘（HDD/SSD） ：存储程序和数据的长期存储设备
- 输入设备：如键盘、鼠标、扫描仪等，用于向计算机输入数据
- 输出设备：如显示器、打印机等，用于输出计算结果或信息
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计算机软件：是指计算机硬件上运行的各种程序和操作系统，软件指令告诉计算机硬件如何执行任务
- 系统软件：如操作系统（Windows、Linux等），它管理硬件资源，提供计算机与用户之间的交互界面
- 应用软件：如电子表格（Excel）、图像编辑软件（Photoshop）等，用户通过应用软件完成具体的工作任务
简单概括为 计算机系统是硬件和软件的组合，硬件是物理设施，软件则是指导硬件如何运行的程序
2、如何理解计算机系统的层次结构？
- 微程序机器M0、实际机器M1 归属于硬件
- 虚拟机M2、M3、M4 归属于软件
计算机系统的层次结构通过将复杂的系统划分为多个层次，每一层负责不同的任务。它从硬件到操作系统，再到应用软件，形成了清晰的分工，每一层的设计都围绕着如何高效、灵活地支持系统的运行和用户需求展开
3、冯·诺依曼计算机的特点是什么？
- 五大部件组成：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备
- 中央处理单元：冯·诺依曼计算机的核心是中央处理单元 CPU，负责执行程序中的指令，包括运算器、控制单元以及寄存器
- 统一的内存存储：指令和数据以相同的地位存储在存储器中，通过从内存中依次取指令并执行来完成任务
- 二进制表示：指令和数据以二进制的形式表示
- 顺序执行指令：指令在存储器内按顺序执行
- 输入输出系统：冯·诺依曼计算机通过输入设备（如键盘、鼠标等）接收外部数据，通过输出设备（如显示器、打印机等）向用户输出计算结果
4、解释概念：主机、CPU、主存、存储单元、存储元件、存储基元、存储元、存储字、存储字长、存储容量、机器字长、指令字长
主机：计算机系统的核心硬件集合，通常由 中央处理器（CPU） 和 主存储器（主存） 组成，部分定义还包括与主存直接交互的I/O设备
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中央处理器（CPU） ：计算机的大脑 ，由 运算器（ALU） 和 控制器（CU） 构成
- 机器字长：CPU一次能处理的二进制数据位数，反映计算机的运算精度和效率
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主存储器（主存） ：计算机中直接与CPU交互的存储器，用于存放正在运行的程序和数据
- 存储单元：主存的基本管理单位，用于存储一个存储字（如1字节或字长的倍数）
- 存储元件/存储基元/存储元：指代同一概念，即存储一位二进制数据（0或1）的最小物理单元
- 存储字：单个存储单元中存储的二进制代码组合，其含义可以是数值、字符或指令
- 存储字长：存储单元中二进制的位数
- 存储容量：存储器可容纳的二进制数据总量（存储单元总数 * 存储字长）
指令字长：单条机器指令的二进制代码总位数，由操作码和地址码组成
5、指令和数据都存于存储器中，计算机如何区分它们？
计算机通过指令周期的不同阶段动态区分指令和数据
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取指阶段（Fetch）
程序计数器（PC）指向的地址内容被视为指令。CPU根据PC值从存储器中读取指令并存入指令寄存器（IR）
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执行阶段（Execute）
指令中的地址码部分指向的存储器内容被视为数据
图片的步骤4为取指令，IR寄存器将读取的内容被译码为操作码和地址码，步骤6通过地址码取到的则是数据
