计算机概论

计算机概论的知识导图，介绍了计算机硬件组成、电子计算机与存储程序控制、工作过程和主要性能指标、计算机系统。

计算机概论知识点总结

计算机硬件组成

主要部件

输入设备

信息

字符

图形

图像

语音

键盘、鼠标、扫描仪...

输出设备

打印机、显示器...

存储器

记忆装置：用来存放程序和数据

存储系统

高速缓冲存储器Cache

位于主存和CPU之间

速度超快，容量超小

主存储器

可由CPU直接访问

存取速度快

容量小，存放正在执行的程序和数据

辅助存储器

设置在主机外部

存储容量大，价格低

速度慢，存放暂时不参与运行的程序和数据

运算器

加法器（核心）

通用寄存器

累加寄存器

暂存操作数并存放运算结果

控制器

是整个计算器的指挥钟信

各部件之间的连接

总线结构（小、微型机经典结构）

单总线结构

网

特点

各部件间可以通过系统总线直接进行信息交换，无需经过CPU干预

提高CPU工作效率

外设灵活，易于扩充

总线只能分时工作

信号线

地址总线

CPU出发，单方向多根

数据总线

双方向多跟信号线

控制总线

传输控制信息

大中型计算机典型结构

图

设计目标

着重于系统功能的扩大和效率的提高

结构

主机

通道

设备控制器

外设

不同对象观察到的计算机硬件系统

一般用户

鼠标、键盘

专业用户

机箱内各部分结构组成

设计者

计算机

控制器

ALU

寄存器

门

晶体管

MOS

TTL

存储器

外设

存储器设计思想

冯·诺依曼结构／普林斯顿结构

指令和数据不加区别混合存储在同一储存器，共享数据总线

指令和数据宽度相同，不能同时取指令和操作数

影响告诉计算和系统性能

图

主要用于主存储器

哈佛结构

函

指令和数据分开存储

指令和数据宽度不同

主要用于Cache

电子计算机与存储程序控制

发展

历史

电子管

晶体管

小、中规模继承电路

大、超大规模集成电路

趋势

微型机

微型化

网络化

高性能

多用途

巨型机

巨型化

超高速

并行处理

智能化

存储程序概念

计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备组成

计算机内部采用二进制来表示指令和数据

将编号的程序和原始数据实现存入存储器，然后再启动计算机工作，

这就是存储程序的基本含义

工作过程和主要性能指标

工作过程

性能指标

机器字长

由加法器寄存器位数决定

越长计算精度越高

数据通路宽度

数据总线一次所能并行传送信息的位数

主存容量

一个主存储器所能存储的全部信息量

通常一字节数表示

运算速度

吞吐量和响应时间

主频和CPU时钟周期

CPI

每条指令执行所用时钟周期数

CPI=1/IPC

CPU执行时间

CPU时钟周期数／时钟频率

指令书＊CPI／时钟频率

MIPS

每秒执行多少百万条指令

指令条数／（执行时间＊10^6)

主频／CPI

MFLOPS

每秒执行多少百万次浮点运算

计算机系统

硬件与软件的关系

硬件是物质基础

软件是灵魂

两者相辅相成，不可分割

硬件软化／软件硬化

固件

指存储在能永久保存信息的期间中的程序

是具有软件功能的硬件

系列机和软件兼容

定义

具有相同系统结构，但是具有不同组成的机器

兼容

向上

向下

向前

向后

机器档次

时间

多层次结构

硬联逻辑级

微程序机器级

传统机器级

操作系统机器级

汇编语言机器级

高级语言机器级

应用语言机器级

实际机器

虚拟机器