第1章 计算机系统概论

第1章 计算机系统概论的思维导图，计算机体系结构——能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性结构与功能特性。

第一章计算机系统概论

• 1.1计算机系统简介
  • 1.1.1计算机的软硬件概念
    • 软件
      • 系统软件——又称为系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，高效运行。
      • 应用软件——又称为应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序，如科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、事务管理程序等。
    • 硬件——指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等
  • 1.1.2计算机系统的层次结构
    • 具有两级层次结构的计算机系统
    • 具有三级层次结构的计算机系统
    • 具有四级层次结构的计算机系统
    • 具有多级层次结构的计算机系统
  • 1.1.3计算机组成和计算机体系结构
    • 计算机体系结构——能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性结构与功能特性。
    • 计算机组成——指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
• 1.2计算机的基本组成
  • 1.2.1冯*诺依曼计算机的特点
    • 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成；
    • 指令和数据以同等地位存放于存储器內，并可按地址寻访；
    • 指令和数据均用二进制数表示；
    • 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在存储器中的位置；
    • 指令在存储期内按顺序存放。太长，指令是顺序执行的，在特定条件下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序
    • 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成。
  • 1.2.2计算机的硬件框图
    • 典型的冯诺依曼计算机结构框图
    • 以存储器为中心的计算结结构框图
      • 子主题
  • 1.2.3计算机的工作步骤
    • 上机前的准备
      • （1）建立数学模型
      • （2）确定计算方法
      • （3）编制解题程序
    • 上机运行（计算机的工作过程）
      • 主存储器
      • 运算器
      • 控制器
      • I/O系统
• 1.3计算机硬件的主要技术指标
  • 1.3.1机器字长——指计算机进行一次整数运算所能处理的二进制数据的位数（整数运算即定点整数运算）。
  • 1.3.2存储容量
    • 存储容量=存储单元个数*存储字长
  • 1.3.3运算速度
    • ①主频 8位 16位 32位 64位
    • ②吉普森法（公式）
    • ③MIPS：每秒执行百万条指令
    • ④CPI ：执行一条指令所需时钟周期数
    • ⑤FLOPS：每秒浮点运算次数