计组
计算机系统 = 硬件 + 软件
第一章
计算机系统 = 硬件 + 软件
硬件：计算机的实体，如主机外设
软件：具有各种特殊功能的程序组成
软件可分为
- 系统软件：用来管理整个计算机系统（操作系统，数据库管理系统，标准程序库，网络软件，语言处理程序）
- 应用软件：按任务需要编制成的各种程序（微信等）
硬件的发展
摩尔定律：揭示了信息技术进步的速度集成电路上可容纳的品体管数目，约每8个月便会增加一倍，整体性能也将提升一倍
硬件的基本组成
早期冯诺依曼机结构
“存储程序”概念：将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器（内存），任何按其在存储器的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序规定的顺序执行其他的指令，直至结束
输入设备：将信息转换成机器能识别的形式
存储器：存放数据和程序
运算器：进行算术运算和逻辑运算
输出设备：将结果转换为人们熟悉的形式
控制器：指挥程序运行
特点
- 计算机由五大部件组成
- 指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访
- 指令和数据用二进制表示
- 指令由操作码和地址码组成
（操作码：指明这条指令要进行哪些操作
地址码：指明要操作的数据存放在哪个数据中）
- 存储程序
- 以运算器为中心（IO设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成）
现代计算机结构
特点：
CPU = 运算器 + 控制器
现代计算机以存储器为中心
以存储器为中心最大的问题其实是IO，传统的计算机以运算器为核心，每次IO都通过运算器和控制器来做，浪费很多运算时间
以存储器为核心则IO设备可以直接与存储器交换数据
主存：主存储器，即内存
辅存：辅助存储器，即机械硬盘或固态硬盘
注意：主机包括的是运算器，控制器和主存储器，而辅助存储器归属于IO设备
各个硬件的工作原理
主存储器
1、存储体：数据在存储体内按地址存储
一个存储体分为一个个存储单元，每个地址对应一个存储单元
存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码
存储字（word）：存储单元中二进制代码的组合
存储字长：存储单元中二进制代码的位数
存储元：存储二进制的电子原件，每个存储元可存1bit
2、MAR：存储地址寄存器（预访问的存储单元的地址）
MAR位数反映存储单元的个数（4位 -> 总共有2的4次方个存储单元）
3、MDR：存储数据寄存器（从存储器某单元读取的代码或准备往某存储单元中写入的代码）
MDR位数 = 存储字长（16位 -> 每个存储单元可存放16bit，一个字 = 16bit）
注意：一个字节 = 8bit，1B = 1个字节，1b = 1个bit
流程：CPU想要取得一个数据，它把想要的数据写到MAR存储地址寄存器中去，主存储器根据MAR中的信息从存储体中找到相应的数据，再写入MDR存储数据寄存器中去，最后通过数据线路传给CPU
运算器
用于实现算术运算（加减乘除）逻辑运算（与或非）
ACC：累加器，用于存放操作数，或运算结果
MQ：乘商寄存器，在乘除运算时，用于存放操作数或运算结果
X：通用的操作数寄存器，用于存放操作数
ALU：算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算术运算，逻辑运算
控制器
CU（Control Unit）：控制单元，分析指令，给出控制信号
IR（Instruction Register）：指令寄存器，存放当前执行的指令
PC（Program Counter）：程序计数器，存放下一条指令地址，有自动+1的功能
完成一条指令的步骤：
- 1、取指令（PC）
- 2、分析指令（IR）
- 3、执行指令（CU）
计算机系统的层次架构
下层是上层的基础，上层是下层的扩展
编译程序：将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器语言程序（只需翻译一次）
解释程序：将源程序的一条语句翻译成对应于机器语言的语句，并立即执行。紧接着再翻译下一句（每次执行都要翻译）
高级语言通过编译程序（编译器）翻译为汇编语言，汇编语言通过汇编程序（汇编器）翻译为机器语言，机器语言通过机器语言程序交给CPU运行，也可以跳过中间汇编语言部分，直接 编译或解释 为机器语言
计算机性能指标
存储器性能指标
K：2的10次方
M：2的20次方
G：2的30次方
T：2的40次方
CPU的性能指标
CPU主频：CPU内数字脉冲信号振荡的频率，单位是hz（10hz代表的就是每秒钟有10个脉冲信号）
CPU时钟周期：与CPU主频互为倒数，单位是微秒（纳秒）
CPI：执行一条指令所需的时钟周期数
执行一条指令的耗时 = CPI x CPU时钟周期
IPS：每秒执行多少条指令 IPS = 主频 / 平均CPI
FLOPS：每秒执行多少次浮点运算
（每一个波峰就是一个数字脉冲信号，脉冲信号可以指挥CPU内部所有的部件有节奏地工作）
系统整体的性能指标
动态测试：采用基准程序（跑分软件）来测量计算机处理速度
总结
第二章
进位计数制
