第1章 计算机系统概论
1.1 基本内容摘要
1、 计算机系统发展简史
◆ 计算机的发展由来和电子计算机理论基础、技术基础的发展 ◆ 电子计算机
电子计算机的类型；电子数字计算机的类型及其4个发展阶段；中国的 计算机事业的发展阶段；
2、 电子计算机硬件的主要组成部分
5个组成部分: ◆ 运算器 ◆ 控制器 ◆ 存储器 ◆ 输入设备 ◆ 输出设备
3、 电子计算机系统的主要技术指标
字长、运算速度、存储容量、主频
4、 软件概述
◆ 软件及其分类
软件的定义；按功能可划分为系统软件、支撑软件、应用软件三类
◆ 对“软件”的完整理解
软件包括程序和软件文档两大部分 ◆ 语言处理程序 汇编程序 编译程序
5、 计算机系统的层次结构
物理机和虚拟机
从计算机语言角度出发，通用计算机系统可看成为由多级虚拟计算机组成的多层次结构（8级）
6、 计算机的应用
应用领域有：数值计算、数据处理、计算机控制、CAD/CAM、人工智能
1. 2 知识点
一、 计算机硬件的基础知识
1、计算机的5个基本部件及其相互关系 （1）5个主要部件
运算器：直接完成各种算术、逻辑运算的部件
控制器：整个计算机的指挥系统，控制所有操作的自动进行
存储器：存放运算和处理过程所需的各种数据和程序事的记忆装置 输入设备：向主机送入数据、程序以及各种字符信息的人机交互设备
输出设备：接受主机输出的信息（机器工作的中间结果或最终结果）的人机交互设备 这些部件之间相互协调地进行工作，工作中需要交换许多数据信息，需要采用公共的传送线路连接各个部件。 （2）冯·诺依曼机
程序设计者按计算要求编制程序，将程序和运行程序中需要的数据以二进制代码形式存于计算机的存储器中，由计算机自动执行程序，采用这种方案的计算机称为冯·诺依曼机
特点：采用5个基本部件，采用二进制的数据表示方式，采用程序存储、顺序串行执行的
工作方式。
结构：在5个组成部件中，通常将运算器和控制器组合在一起称为中央处理器（CPU），把CPU和存储器组合构成处理系统称为主机。输入设备和输出设备这些外围设备包含机械部件等难以与主机集成的部件，常常与主机分离。这种计算机结构是冯·诺依曼等人在早期计算机设计中采用的结构，称为冯·诺依曼结构。 2、计算机部件的基本功能
（1）运算器的功能：完成各种运算操作，主要包括算术逻辑部件ALU 。
ALU的功能：执行各种数据算术、逻辑运算的操作 。
（2）控制器的功能：①在控制器的控制下，将程序和原始数据送入内存；②控制运算器和内存等部件实现自动计算和处理，并将结果送到输出设备；③控制内存与外存之间的信息交换；④控制随机事件的处理。
（3）存储器的功能：存储器是存储程序和数据的部件，包括内储器（主存）和辅助储器（外存）。
内存储器：计算机主机内部的存储器，可以被CPU直接访问，用于存放运行的程序和数据。 外存储器：主计外部的存储器，CPU不能直接访问，CPU要通过输入输出接口访问。 存储器的两种操作：
读操作：把二进制代码存入存储器； 写操作：把二进制代码从存储器中取出；
3、计算机运行时的信息流
（1）数据流：被处理的数据存放在内存储器中，流经运算器的各个部件，经过逐步的加工，获得运算结果后再送回内存储器存放，这是“数据流”。数据流在运算器和存储器及输入输出设备之间流动。
（2）指令流：被执行程序的指令序列，事先也存放在内存储器中，流经控制器的各部件，被分解剖析，发出各种控制信号，指挥数据信息的运算处理，这是“控制流”。指令流从存储器流向控制器。
二、 计算机软件的概念
1、硬件和软件的关系 2、软件完整定义
按“软件工程”的观点，软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的相关文档资料的完整集合。 软件包括两大部分：
（1）程序 ：指使计算机执行特定任务的指令序列即指令的有序集合。 计算机能识别和执行的是机器指令（机器代码）
计算机系统中的软件程序包括解决特定问题而编制的应用程序和为支持应用程序运行的系统程序；
（2）软件文档：用自然语言或形式化语言所编写的，用来描述程序的内容、组成、设计、功能规格、开发情况、测试结果以及使用方法的文字资料和图表。
计算机系统中的软件文档包括应用程序的设计和开发过程的文档资料和用户的有关使用和维护应用程序的文档资料。 3、软件的三大分类
（1）系统软件：直接控制和协调计算机、通信设备以及其他外部设备，使之发生作用并方便用户使用的软件。包括两类：
◆ 面向计算机本身、负责各计算机系统运行控制的软件，包括操作系统、故障处理程序 ◆ 面向用户的软件，包括语言处理程序、辅助加工软件。
（2） 支撑软件：开发与维护的软件，软件开发环境可看成现代支撑软件的代表，主要包括：
环境数据库 各种接口软件
工具组（例如，面向计算机维护人员的软件：主要有诊断调试程序、自动纠错程序和测试程序）
（3） 应用软件：一种直接完成某种具体应用、供最终用户使用的软件。 4、语言处理程序