计算机系统导论。
主要内容:
计算机设计思想(存储程序和程序控制)
计算机硬件组成
计算机的等级制度(不同人眼中的计算机)
计算机的工作过程
首先，什么是计算机
与普通电子设备不同，计算机是由硬件和软件组成的复杂自动化设备，是能够自动、高速、准确地处理、加工和存储信息的电子设备。
电脑和一般电子设备最大的区别:不仅是硬件，还有软件。
第二，计算机的分类
计算机一般分为:
模拟计算机
数字计算机(计算机)
计算机分为:
专用机
通用机械
数字计算机进一步分为:
大型机，大型机，中型计算机，小型机，微型计算机，单片机。
主要区别是体积、功耗、性能指标、存储容量、指令系统和机器价格。
不同数字计算机之间的差异
第三，计算机的应用
科学计算
自动化
测量和测试
信息处理
教育和健康
家电
人工智能
四、计算机设计思路
电脑这么神奇，那么它是怎么工作的，又是怎么制造出来的呢？
世界上第一台电子数字计算机是ENIAC，于1946年2月5日诞生于宾夕法尼亚大学。
世界上第一台计算机ENIAC
ENIAC的特点:
采用十进制
20个累加器，10位
用开关手动编程
18000支试管
重达30吨
占地面积170平方米。
耗电量为140 KW。
5000次/秒加法运算
今天，ENIAC并不完美，但它的诞生是一个里程碑。
冯·诺依曼计算机
在开发ENIAC的同时，以匈牙利数学家冯·诺依曼为首的研究团队提出了“存储程序，程序控制”的计算机设计思想，体现这一设计思想的计算机EDVAC于1951年问世。
冯·诺依曼的存储程序控制概念可以概括如下:
计算机硬件应该由五个基本部件组成:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
计算机使用二进制来表示指令和数据。
最重要的是事先把编好的程序和原始数据存储在内存里，然后启动电脑工作。
目前，大多数计算机仍然是基于存储程序和程序控制的概念，被称为冯·诺依曼计算机。
第五，信息的数字表示
数字代码可以代表信息。
用数字代码表示数字数据
用数字代码指示说明。
用数字代码表示图像
数字信号可以代表数字代码。
水平:高表示1，低表示0。
有无脉搏:有表示1，无表示0。
-信息可以用数字表示，可以用1，0表示。
六、存储程序的工作模式
根据解题提前编程。
将程序储存在计算机中。
启动计算机自动执行程序
-体现了用计算机解决问题的过程。
七、计算机硬件组成
储存；储备
土豆
控制器
主存储器
输入设备
输出装置
辅助存储器
中央处理器
控制
数据
地址/说明
主机
外围设备
1，接线员
运算器的功能是进行算术运算、逻辑运算和数据转换。
通常用二进制数进行运算，1和0可以用电压的高低和有无脉冲来表示。
二进制数的运算规则简单，易于电子电路实现，可靠性高。
2、控制器
控制器的作用是协调计算机部件自动工作。具体来说，解决问题的步骤(指令)从内存中取出，经过分析，然后执行一些操作。
指令的作用是告诉控制器做什么，数据从哪里来，结果去哪里。本说明书由两部分组成:
指令用二进制表示，预先存储在内存中，称为存储程序。
控制器根据存储的程序控制计算机完成计算任务，称为程序控制。
存储程序和程序控制是冯·诺依曼计算机的重要设计思想。
操作码
地址代码
3、记忆
存储器的功能是存储程序和数据。
存储器由半导体器件组成。一个触发器代表1位二进制，16位需要16个触发器。
所有保存一个数的触发器统称为一个存储单元。每个单元都有一个编号，称为地址。
一个内存中所有存储单元的总数称为存储容量，一般用KB、MB、GB表示。存储容量越大，能记忆的信息就越多。
4.输入设备
输入设备的任务是将编制好的程序和原始数据发送给计算机，并将其转换成计算机能够识别和接受的信息形式。
有很多种输入设备，如鼠标、键盘和扫描仪。
5.输出设备
输出设备的任务是将计算机的处理结果以人或其他设备可以接受的形式送出计算机。
有很多种输出设备，如显示器和打印机。
CPU、主机、外设
中央处理器CPU:
CPU =算术单元+控制器
计算机主机:
主机= CPU+主内存
外部设备:
主机以外的硬件设备
八、计算机总线结构
总线是分时共享的一组可供多个功能部件共享的信息传输的公共通道，是构成计算机系统的一种互连机制。
总线的特点:分时，* * * *
单总线是一种总线结构，它不是信号线，而是包含地址总线、数据总线和控制总线。
系统总线
啮合/界面
啮合/界面
外围设备
外围设备
…
中央处理器
主存储器
九、计算机软件
软件分为两类:
系统软件
应用软件。
系统软件分为四类:
服务程序
语言程序
操作系统
数据库管理系统
应用软件示例:
工程设计程序
数据处理程序
自动控制程序
企业管理计划
信息检索程序
科学计算程序等。
软件开发
机器语言
汇编语言
算法语言
操作系统
数据库管理系统
汇编程序
这是什么，
我来翻译
解释器/编译器
没什么，我
让我们解释/翻译一下
100101110
001100101
110000110
……
X.计算机系统的层次结构
计算机不能简单的看成是一个电子设备，它是一个由硬件和软件组成的非常复杂的整体。
在不同的观察者面前，计算机并不是完全一样的电子设备。
普通用户观察到的计算机
专业用户观察的计算机
由计算机设计师观察的计算机。
计算机的层次结构
计算机通常被认为由六个不同的层次组成:
六年级
应用语言水平
第五层
高级语言水平
第四阶段
汇编语言级别
第三阶段
操作系统级别
副手
通用机器级别
第一步
微程序级
专门为满足某种目的而设计的，它的语言是各种面向问题的应用语言。用户看到的是可以解决一些特殊问题的智能机器。
高级语言级别是为了方便用户编写应用程序而设置的，由各种高级语言编译器支持，面向程序员。
提供了一种符号语言——汇编语言，以降低编程的复杂度，由汇编程序翻译成机器语言，这个层次是由汇编程序支持的。
它是通过操作系统来实现的，操作系统直接管理传统机器的软硬件资源，是传统机器的延伸。同时，要对整个系统的任务进行调度。
机器语言是机器的指令集，机器语言程序可以用微程序来解释，也就是微程序解释机器指令系统。这一层是软件和硬件的接口。
由微指令编写的微程序直接由硬件执行。微程序固化在ROM中，也就是常说的“固件”。第二级面向机器设计师。
虚拟计算机
物理机器
软件和硬件之间的逻辑等价
硬件是计算机系统的基础，软件是计算机系统的柔性。
任何操作都可以通过硬件和软件来实现；任何指令的执行都可以通过软件或硬件来完成。这就是软件和硬件的逻辑等价。
第一层次和第二层次的界限正在向第三层次甚至更高层次扩展。软件往往会固化，固化的程序叫做固件。
计算机执行程序的过程
把编好的程序放在主存里，在控制器的控制下把指令一条一条取出来执行。以单累加寄存器结构的运算器为例，计算a+b-c=
计算机技术指标
机器字长:可以直接处理的二进制信息的位数。字长表示准确度，字长越长准确度越高。
主频:CPU的时钟频率。一般来说，时钟频率越高，运行速度越快。
总线宽度:数据总线一次可以并行传输信息的位数。一般指外部数据总线的宽度。
存储容量:系统能存储的二进制字总数，单位:KB、MB、GB、TB、PB。
运算速度:每秒可以执行多少条指令，以每秒百万条指令为单位。
XI。计算机的过去和未来
世界上第一台电子数字计算机是ENIAC，于1946年2月5日诞生于宾夕法尼亚大学。用今天的眼光来看，这台计算机耗电很大，并不完美，但却是科学史上划时代的创新，奠定了电子计算机的基础。自从问世以来，计算机经历了五个阶段的变化。
计算机的过去
第一代:电子管计算机从1946。
第二代:晶体管计算机自1958。
第三代:1965以来的中小型集成电路计算机。
第四代:1971开始大规模和超大规模集成电路计算机。
第五代:1986的超大规模集成电路计算机。
计算机自1946年诞生以来，每五年计算速度提高10倍，可靠性提高10倍，成本降低10倍，体积降低10倍。计算机在过去60年的发展过程是基于冯·诺依曼计算机的结构，紧紧围绕如何提高速度。
计算机的未来
微型计算机将向小型化、网络化、高性能和多用途方向发展。
超级计算机正朝着更巨型、超高速、并行处理和智能化的方向发展。
进入以通信为中心的架构，计算机就是网络。