唐僧大官人的考研筆記——計算機組成原理（day01）
阿新 • • 發佈：2018-12-11
第一章 計算機系統概論
1.1 計算機系統簡介
1.1.1 計算機的軟硬體概念
計算機系統由硬體和軟體兩大部分組成
硬體：計算機的實體部分
軟體：存在於計算機的主存或輔存內
1.1.2 計算機系統的層次結構
- 機器語言
早期計算機只有機器語言，使用者必須用二進位制程式碼來編寫程式 - 組合語言
20世紀50年代出現了組合語言。用符號ADD，SUB等表示操作。沒有一種極其可以直接識別彙編程式，必須將組合語言翻譯成機器語言程式 - 高階語言
20世紀60年代出現了高階語言，如FORTRAN， BASIC等。先將高階語言翻譯成組合語言程式，再翻譯成機器語言程式；也可以直接將高階語言程式翻譯成機器語言程式。
將高階語言程式翻譯成機器語言程式的軟體稱為翻譯程式。兩種翻譯程式：編譯程式和解釋程式。
編譯程式：將使用者編寫的高階程式一次全部翻譯成機器語言程式，而後執行機器語言程式。一次所有的源程式
解釋程式：將源程式的一條語句翻譯成對應於機器語言的語句，並且立即執行這條語句。一次一條源程式
四級層級結構的計算機系統（自頂向下）：
- 高階語言機器
用編譯程式翻譯成組合語言程式或其他中間語言程式 - 組合語言機器
用匯程式設計序翻譯成機器語言程式 - 傳統機器
用微程式解釋機器指令 - 微程式機器
由硬體直接執行微指令
多級層次結構的計算機系統（自頂向下）：
- 高階語言機器
- 組合語言機器
- 作業系統機器
用機器語言解釋作業系統 - 機器語言機器
- 微指令系統
1.1.3 計算機組成和計算機體系結構
計算機系統結構：能夠被程式設計師所見到的計算機系統的屬性，是概念性的結構與功能特性。
計算機組成：如何實現計算機體系結構所體現的屬性，它包含了許多對程式設計師是透明的硬體細節。
以指令集為例，計算機系統結構是設計指令集的，計算機組成是在硬體上實現指令集的。
1.2 計算機的基本組成
1.2.1 馮·諾依曼計算機的特點
- 計算機由運算器、儲存器、控制器、輸入裝置和輸出裝置五大部件組成
- 指令和資料以同等地位存放於儲存器內，並可按地址訪問
- 指令和資料用二進位制數表示
- 指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表示運算元在儲存器中的位置
- 指令在儲存器中按順序存放，通常，指令是順序執行的，在特定條件下，可根據運算結果或根據設定的條件改變執行順序。
- 機器以運算器為中心，輸入輸出裝置與儲存器間的資料傳送通過運算器完成。
1.2.2 計算機的硬體框圖
典型的馮諾依曼計算機是以運算器為中心的，現代的計算機以儲存器為中心
計算機的五大部件：
- 運算器用來完成算術運算和邏輯運算，並將運算的中間結果存在運算器內
- 儲存器用來存放資料和程式
- 控制器用來控制，指揮程式和資料的輸入、執行以及處理運算結果
- 輸入裝置處理輸入
- 輸出裝置處理輸出
運算器和控制器通常整合在同一晶片上，稱為中央處理器（CPU），輸入裝置和輸出裝置簡稱為I/O裝置
現代計算機三大部分:CPU, I/O裝置,主儲存器(Main Memory, MM),其中CPU和MM合起來稱為主機,I/O裝置稱為外部裝置
算術邏輯單元(ALU): 完成算術邏輯運算
控制單元(CU): 解釋儲存器中的指令,併發出各種操作命令來執行指令
1.2.3 計算機的工作步驟
沒啥可說的
1.3 計算機硬體的主要技術指標
1.3.1 機器字長
CPU一次能處理資料的位數，通常與CPU的暫存器位數有關。字長越長，數的表示範圍越大，精度也越高。機器的字長也會影響機器的運算速度。
1.3.2 儲存容量
儲存器的容量應該包括主存容量和輔存容量。
儲存容量 = 儲存單元個數 x 儲存字長
1.3.3 運算速度
採用吉普森放：綜合考慮每條指令的執行時間以及它們在全部操作中所佔的百分比。
CPI：執行一條指令所需的時鐘週期
第二章 計算機的發展和應用
2.1 計算機的發展史
2.1.1 計算機的產生與發展
- 第一代電子管計算機
1943年開始建造ENIAC，1946年交付使用。1946年，馮諾依曼與同行們設計了IAS儲存程式的計算機。20世紀50年代，出現了Spery和IBM量大計算機公司。Spery分離出UNIVAC子公司。 - 第二代電晶體計算機
1947年貝爾實驗室製造出第一個電晶體。20世紀50年代，電晶體代替電子管的革命。 - 第三代積體電路計算機
典型代表是IBM/360和DEC的PDP-8
2.1.2 微型計算機的出現和發展
blablabla…
2.1.3 軟體技術的興起月發展
blablabla…
2.2 計算機的應用
2.2.1 科學計算和資料處理
- 科學計算
特點是計算量大和數值變化範圍大 - 資料處理
2.2.2 工業控制和實時控制
2.2.3 網路技術的應用
2.2.4 虛擬現實
2.2.5 辦公自動化和管理資訊系統
2.2.6 CAD/CAM/CIMS
CAD 計算機輔助設計
CAM 計算機輔助製造
CIMS 計算機整合制造系統
2.2.7 多媒體技術
2.2.8 人工智慧
2.3 計算機的展望
想怎麼展望就怎麼展望吧，愛咋咋的