计算机系统概论

计算机的发展历程是怎么样？计算机由什么组成？计算机组成原理第一章计算机概论思维导图，详细梳理计算机的分类、发展历史、性能评价指标、计算机系统的结构层次和构成计算机系统的软硬件系统。

计算机系统概论

• 计算机的分类
  • 电子模拟计算机
    • 接收连续的电信号
  • 电子数字计算机
    • 接收离散信号
      • 专用计算机
      • 通用计算机
        • 超级计算机
        • 大型机
        • 服务器
        • pc机（微型机）
        • 单片机
        • 多核机
        • 体积，功耗，性能，数据存储量，指令系统，价格从高到低 简易性从低到高
• 计算机发展史
  • 1946-1957，电子管计算机（ENIAC电子数字积分计算机）机器语言，数据处理机
  • 1958-1964，晶体管计算机，工业控制机，汇编语言
  • 1965-1971，中小规模集成电路计算机，小型计算机
  • 1972-1990，大规模和超大规模集成电路计算机，微型计算机
  • 1991开始，巨大规模集成电路计算机，单片计算机
  • 摩尔定律
  • 冯诺依曼体系结构
  • 半导体存储器
    • 磁芯存储器（读出是破坏性）
    • 半导体存储器（非破坏性）
    • 半导体存储器（更小更快，存储容量更大，价格更便宜）
  • 微处理器的发展
• 计算机的性能指标
  • 吞吐量
    • 表征一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量
  • 响应时间
    • 从输入有效到系统产生响应之间的时间度量
  • 利用率
    • 在给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率
  • 处理机字长
    • 处理机运算器中一次能够完成二进制数运算的位数，32位和64位
  • 总线宽度
    • 运算器与存储器之间的数据总线宽度
  • 存储器容量
    • 存储器中所有存储元二进制的总数目，通常用kb，mb，gb，tb表示
  • 存储器带宽
    • 单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，字节数/秒
  • 主频/时钟周期
    • 主时钟的频率（f）叫CPU的主频，单位：MHz，GHz T=1/f，单位：us，ns
  • CPU执行时间
    • CPU执行时间=CPU时钟周期数×CPU时钟周期
  • CPI
    • CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数÷程序包含的指令条数
  • MIPS
    • MIPS=指令数÷（程序执行时间×10^6）
  • FLOPS
    • FLOPS=程序中的浮点操作次数÷程序执行时间
• 冯诺依曼机与现代计算机的异同
  • 冯诺依曼机以运算器为中心
  • 现代计算机以存储器为中心
• 计算机系统到层次结构
  • 第一级，微程序设计级（逻辑电路级），由硬件直接执行（硬件级）
  • 第二级，一般机器级（机器语言级），微程序解释机器指令系统（硬件级）
  • 第三级，操作系统级，由机器指令和广义指令组成（混合级）
  • 第四级，汇编语言级（软件级）
  • 第五级，高级语言级（软件级）面向用户
• 计算机系统
  • 硬件系统
    • 外设
      • 输入设备
      • 输出设备
    • 主机
      • 中央处理器
        • 片内cache
        • 运算器
        • 控制器
        • CPU
      • 存储器
        • 主存
          • 内存
          • ROM
          • RAM
        • 外存
          • 硬盘
          • 软盘
          • 磁带、光盘
        • 片内cache
  • 软件系统
    • 系统软件
      • 操作系统
      • 语言处理程序
      • 服务性程序
      • 数据库管理程序
    • 应用软件
      • 信息管理软件
      • 辅助设计软件
      • 文字处理软件
      • 各种程序包