第1章　計算機系統概論

1.1　復習筆記

一、計算機的分類

1電子模擬計算機

模擬計算機的特點是數值由連續量來表示，運算過程也是連續的。

2電子數字計算機

（1）概述

電子數字計算機是用數字來表示數量的大小，其特點是按位運算，并且不連續地跳動計算。

（2）分類

①專用計算機

專用計算機是針對某一任務設計的計算機。

②通用計算機

通用計算機分類及區別如圖1-1所示。

圖1-1　多核機、單片機、PC機、服務器、大型機、超級計算機之間的區別

3電子模擬計算機與電子數字計算機的區別

電子模擬計算機與電子數字計算機的主要區別如表1-1所示。

表1-1　電子數字計算機與電子模擬計算機的主要區別

二、計算機的發展簡史

1計算機的五代變化

①電子管計算機

②晶體管計算機

③中小規模集成電路計算機

④大規模和超大規模集成電路計算機

⑤巨大規模集成電路計算機

2計算機的性能指標

描述計算機性能的指標如表1-2所示

表1-2　計算機性能指標

三、計算機的硬件

1硬件組成要素

數字計算機的主要組成部分可以表示為如圖1-2所示。

圖1-2　數字計算機的主要組成結構

2運算器

運算器示意圖如圖1-3所示。運算器的主要功能是進行加、減、乘、除等算術運算，也可以進行邏輯運算，因此通常稱為ALU（算術邏輯運算部件），其運算方式為二進制。

圖1-3　運算器結構示意圖

3存儲器

存儲器全是0或1表示的二進制代碼，通常用單位KB、MB來表示。

4控制器

（1）計算程序

解決某一問題的一串指令序列，稱作該問題的計算程序，簡稱為程序。

（2）指令的形式

指令的一般形式為：

其中操作碼表示要進行的操作，地址碼表示數據的存取位置，操作碼和地址碼都用二進制代碼來表示。根據指令和數據的不同存放方式，計算機可分為兩種結構：

①馮·諾依曼結構，其原理是存儲程序并按地址順序執行，指令和數據放在同一個存儲器；

②哈佛結構，指令和數據分別放在兩個存儲器。

（3）控制器的基本任務

控制器的基本任務是按照計算程序所排的指令序列，先從存儲器中取出指令，然后再執行指令。通常把取指令的一段時間稱作取指周期，把執行指令的一段時間稱作執行周期。

（4）指令流和數據流

如果某字代表要處理的數據，稱為數據字；如果某字代表一條指令，稱為指令字。

指令流是指機器執行的指令序列，數據流是指由指令流調用的數據序列。

四、計算機的軟件

凡是用于一臺計算機的各種程序，統稱為這臺計算機的程序或軟件系統，其分類為：

（1）系統程序

①各種服務性程序；

②語言程序；

③操作系統；

④數據庫管理系統。

（2）應用程序

五、計算機系統的層次結構

計算機通常由五個以上不同的級組成，每一級都能進行程序設計，如圖1-4所示。

圖1-4　計算機系統的層次結構