一、計算機系統(tǒng)簡介

1.計算機系統(tǒng)軟硬件概念

計算機系統(tǒng)由“硬件”和“軟件”兩大部分組成。
所謂“硬件”，是指計算機的實體部分，它由看得見摸得著的各種電子元器件，各類光、電、機
設備的實物組成，如主機、外部設備等。
所謂“軟件”，它看不見摸不著，由人們事先編制的具有各類特殊功能的程序組成。（摘自計算機組成原理第3版 唐朔飛 ）

a.計算機系統(tǒng)的組成

b.硬件系統(tǒng)

計算機硬件系統(tǒng)的一種構成形式：

c.軟件系統(tǒng)

2.計算機系統(tǒng)的層次結構

a.計算機的解題過程

b.計算機的層次結構

3.計算機體系結構和計算機組成

在學習計算機組成時，應當注意如何區(qū)別計算機體系結構與計算機組成這兩個基本概念。

a.計算機體系結構

計算機體系結構是指那些能夠被程序員所見到的計算機系統(tǒng)的屬性，即概念性的結構與
功能特性。
計算機系統(tǒng)的屬性通常是指用機器語言編程的程序員（也包括匯編語言程序設計
者和匯編程序設計者）所看到的傳統(tǒng)機器的屬性，包括指令集、數(shù)據(jù)類型、存儲器尋址技術、 I/O
機理等，大都屬千抽象的屬性。
指令系統(tǒng)體現(xiàn)了機器的屬性，這是屬千計算機結構的問題。
有無乘法指令

b.計算機組成

計算機組成是指如何實現(xiàn)計算機體系結構所體現(xiàn)的屬性，它包含了許多對程序員來說是透明的硬件細節(jié)。
但指令的實現(xiàn)，即如何取指令、分析指令、取操作數(shù)、運算、送結果等，這些都屬于計算機組成問題。
如何實現(xiàn)乘法指令。

二、計算機的基本組成

1.馮·諾依曼計算機的特點

1945 年，數(shù)學家馮·諾依曼 (von Neumann) 在研究 EDVAC 機時提出了“存儲程序”的概念。
以此概念為基礎的各類計算機通稱為馮·諾依曼機。它的特點可歸結如下：

• 計算機由運算器、存儲器、控制器、輸入設備和輸出設備五大部件組成。

• 指令和數(shù)據(jù)以同等地位存放于存儲器內，并可按地址尋訪。

• 指令和數(shù)據(jù)均用二進制數(shù)表示。

• 指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表示操作數(shù)在存儲器中的位置。

• 指令在存儲器內按順序存放。通常，指令是順序執(zhí)行的，在特定條件下，可根據(jù)運算結果或根據(jù)設定的條件改變執(zhí)行順序。

• 機器以運算器為中心，輸入輸出設備與存儲器間的數(shù)據(jù)傳送通過運算器完成

2.計算機的硬件框圖

??典型的馮·諾依曼計算機結構框圖：

運算器：用來完成 算術運算和邏輯運算，并將運算的中間結果暫存在運算器內。
存儲器：用來 存放數(shù)據(jù)和程序。
控制器：用來控制、指揮程序和數(shù)據(jù)的輸入、運行以及處理運算結果（ 指揮程序運行）。
輸入設備：用來 將人們熟悉的信息形式轉換為機器能識別的信息形式，常見的有鍵盤、鼠
標等。
輸出設備： 可將機器運算結果轉換為人們熟悉的信息形式，如打印機輸出、顯示器輸
出等。

??以存儲器為中心的計算機硬件框圖：

??現(xiàn)代計算機硬件框圖：

CPU：ALU（運算器）、CU（控制器）
存儲器：主存、輔存
主機：CPU、存儲器
I\O設備：輸入設備、輸出設備
硬件：主機、I\O設備

3.計算機的工作步驟

a.上機前的準備

建立數(shù)學模型
確定計算方法
編制解題程序

b.計算機的工作過程

細化的計算機組成框圖：文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-794139.html

幾個基本概念
存儲器：是計算機系統(tǒng)中的記憶設備，用來存放程序和數(shù)據(jù)。
存儲元：存儲器的最小組成單位，用以存儲1位二進制代碼。
存儲單元：是CPU訪問存儲器基本單位，由若干個具有相同操作屬性的存儲元組成。
單元地址：在存儲器中用以標識存儲單元的唯一編號，CPU通過該編號訪問相應的存儲單元。
字存儲單元：存放一個字的存儲單元，相應的單元地址叫字地址。
字節(jié)存儲單元：存放一個字節(jié)的存儲單元，相應的單元地址叫字節(jié)地址
存儲體：存儲單元的集合，是存放二進制信息的地方
MAR：存儲器地址寄存器反映存儲單元的個數(shù)
MDR：存儲器數(shù)據(jù)寄存器反映存儲字長

三、計算機硬件的主要指標

1.機器字長

指的是CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù)，通常與CPU的寄存器位數(shù)有關。
字長越長，數(shù)的表示范圍越大，精度越高。
機器字長也會影響機器的運算速度。若CPU字長較短，但要運算位數(shù)較多的數(shù)據(jù)，那么需要經過兩次或多次的運算才能完成，影響機器的運算速度。
機器字長對硬件造價有影響。

2.存儲容量

存儲容量包括主存容量和輔存容量。
主存容量指的是主存中存放二進制代碼的總位數(shù)。
{存儲容量=存儲單元個數(shù)*存儲字長}
MAR的位數(shù)表明存儲單元的個數(shù)；
MDR的位數(shù)表明存儲字長。
例：MAR為16位，其存儲單元有65536個=216
64K 1K=1024= 210
MDR為32位，表示存儲容量為216*32= 221=2M位
輔存容量通常用字節(jié)數(shù)表示，硬盤容量為80G

3.運算速度

存儲容量：是存儲器可以容納的二進制信息量.
以字節(jié)（byte簡寫為B）為單位。常用的單位還有KB、MB、GB等。1Byte＝8bit；1KB=1024B；1MB=1024KB；1GB=1024MB；1TB=1024GB
指令執(zhí)行時間：是指取指令和執(zhí)行指令所花時間的總和。
可靠性：指計算機在規(guī)定時間和條件下正常工作不發(fā)生故障的概率。
兼容性：指計算機硬件設備和軟件程序可用于其他多種系統(tǒng)的性能。
性能價格比：是衡量計算機產品優(yōu)劣的綜合性指標