学习笔记计算机系统概述_计算机硬件的基本组成

本是古典何须时尚 2022-08-30 04:15 309阅读 0赞

计算机基本组成学习笔记

### 概述 ###

计算机主要核心部件采用 高速电子元器件。  
计算机具有数据处理、数据存储、数据传送三种基本功能，都是通过计算机硬件自动执行程序所包含的指令来完成的

### 计算机系统由软件与硬件组成 ###

硬件： 是物理装置的总称、例如芯片、板卡、外设、电缆等都是计算机硬件  
软件： 包括运行在硬件上的程序和数据及其相关的文档。  
程序： 是指挥计算机如何操作的一个指令序列、也就是说程序是有指令组成的  
指令： 计算机硬件能够直接理解并执行的最基本的操作  
数据： 是指令操作的对象

### 1.1 计算机硬件的基本组成 ###

##### 1.1.1冯诺伊曼结构基础思想： #####

（1）.采用”存储程序“工作方式  
（2）.计算机由运算器、存储器、控制器、输入/输出设备五个基本部件组成  
（3）.存储器不仅可以存放数据也可以存放指令，形式上数据和指令没有区别、但计算机能够区分它们。控制器应能自动执行指令；运算器应能进行加、减、乘、除四种基本算数运算以及逻辑运算；操作人员可以通过输入/输出设备使用计算机。  
（4）.计算机内部以二进制形式表示指令与数据；每条指令由操作码与地址码组成，操作码指出操作类型、地址码指出操作数的地址;由一串指令组成程序

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如果用户希望计算机执行一个程序，首先通过输入设备将程序和数据输入计算机、并保存到存储器、然后启动并运行程序。一旦程序被启动运行，则程序中的指令将逐条被送到控制器进行译码，控制器根据指令的功能送出相应控制信号、以控制将数据取到运算器，并控制运算器进行特定的运算，运算的结果再存储到存储器。最后通过输出设备将存储器中的运算结果输出

##### 1.1.2 现代计算机的基本组成 #####

现代计算机主要包含中央处理器、存储器、外设设备和各类总线等。

**中央处理器（简称:CPU）**：例如Intel公司研制的各种芯片、比如Core i7等cpu芯片，而CPU主要包含两个基本部分：数据通路和控制器。**数据通路**：是指指令执行过程中数据所流经的部件、其中包括各类运算部件。最重要的运算部件是 **算数逻辑部件** 简称ALU 它用来进行基本的算术和逻辑运算。ALU中最基本的部件是加法器，所有算数运算都可以基于加法运算和逻辑运算来实现.**控制器**用来对指令进行译码，生成相对应的控制信号，以控制数据通路进行特定的操作.

**存储器** 分为内存和外存，**内存**包括主存储器和高速缓冲存储器。**外存**包括辅助存储器和海里后备存储器，通常把系统运行时直接和主存交换的信息的存储器成为辅助存储器，简称辅存。目前辅助存储器是磁盘存储器和固盘硬盘，而光盘存储器与磁带存储器的容量更大、速度更慢，主要用于信息的备份和脱机存档，因此它们被用作海量后备存储器。

**外部设备**简称外设，也称I/O设备，其中，I/O是输入/输出的缩写。每个外设都需要相应的控制逻辑，通常将控制外部设备工作的控制逻辑成为I/O控制器或I/O适配器，外设通过I/O控制器或适配器连接到主机上，I/O控制器或I/O适配器统称为**设备控制器** 例如键盘接口、打印机适配器、显示控制卡、网卡等都是一种设备控制器，属于I/O模块（别称 I/O接口）

**总线(bus)** 是传输信息的通路、用于在部件之间传输信息、CPU、主存和I/O模块通过总线互连。

### 1.2 计算机软件概述 ###

根据软件的用途，一般将软件分为系统软件和应用软件

**系统软件** 包括为有效、安全的使用和管理计算机以及为开发和运行应用程序而提供的各种软件。  
例如 操作系统（Windows\\Unix\\Linux）、语言处理系统(如 Visual Studio\\GCC) 、数据库管理系统(Oracle)和各类实用程序(磁盘碎片整理程序、备份程序)。**操作系统**主要用来管理整个计算机系统的资源,包括对它进行调度、管理、监视和服务等，除此之外，还提供计算机用户和硬件之间的人机交互界面，并提供对应用软件的支持。**语言处理系统**主要用于提供一个用与高级语言编程的环境，包括源程序编辑、翻译、调试、链接、装入运行等功能。

**应用软件**指专门为数据处理、科学计算、事务管理、多媒体处理、工程设计以及过程控制等应用所编写的各类程序。例如电子邮件收发软件、多媒体播放软件、游戏软件、炒股软件、文字处理软件、电子表格软件等都是应用软件.

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