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计算机系统: 硬件: 软件:系统软件:又称为系统程序,主要用于管理整个计算机系统,监视服务, 使系统资源得到合理调度, 高效运行。( 标准程序库、语言处理系统、操作系统、服务系统、数据库系统、网络软件) 应用软件:用户根据任务需要所编制的各种程序。(科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、事务管理程序) 汇编语言没有通用性,每台机器必须有一种与之相应的汇编语言。计算机体系结构: 能够被程序员所见到的计算机系统的属性, 即概念性的结构和功能特性。(指令系统体现了机器的属性) 计算机组成: 指如何实现计算机体系结构所体现的属性, 它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。( 指令的实现, 如取指令、分析指令、取操作数、运算) 冯?诺依曼计算机的特点: 1 、由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备组成。 2 、指令和数据以同等地位存放在存储器内,并可按地址寻访。 3 、指令和数据均用二进制数表示。 4 、指令由操作码和地址码组成,操作码用来表示操作的性质,地址码用来表示操作数在存储器的位置。 5 、指令在存储器内按顺序存放,通常,指令是顺序执行的,在特定条件下,可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序。 6 、机器以运算器为中心,输入输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。现代计算机以存储器为中心。数据线单向的,控制线双向。现代计算机: I/O 设备(外部设备)、主机( CPU 、主存储器)组成。主存储器是存储器子系统中的一类, 用来存放程序和数据, 可直接与 CPU 交换信息, 另一类是辅助存储器,简称辅存,又称外存。 CPU : ALU 算术逻辑单元( 用于算术逻辑运算)、 CU 控制单元( 解释存储器中的指令, 并发出各种操作命令来执行指令) 机器字长指 CPU 一次能处理数据的位数,通常与 CPU 的寄存器位数有关,字长越长,数的表示范围就越大,精度就越高。存储器容量包括主存容量和辅存容量。主存容量指主存中存放二进制代码的总位数:存储容量= 存储单元个数× 存储字长 MAR 的位数反映了存储单元的个数, MDR 的位数反映了存储字长。一个字节定义为 8 位二进制代码。(反映主存容量)例: 辅存容量常用字节数来表示:(例) 计算机运算速度: 计算机的运算速度采用单位时间内执行指令的平均条数来衡量, 单位: MIPS ( 百万条指令每秒), 或用 CPI (执行一条指令所需的时钟周期(机器主频的倒数)),或用 FLOPS (浮点运算次数每秒)。计算机的多级层次结构: 机器语言:用 0、1 代码表示的语言汇编语言:符号式的程序设计语言高级语言:面向问题的语言( C、 basic 、 pascal ) 指令: 程序:指令的集合计算机系统的五大部件之间的互连方式有: 1 、分散连接( 各部件之间使用单独的连线) 2 、总线连接(各部件连到一组公共信息传输线上) 总线:连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。总线传输的特点: 总线实际上是由许多传输线或通路组成, 每条线可一位一位地传输二进制代码, 一串二进制代码可在一段时间内逐一传输完成。若干条传输线可以同时传输若干位二进制代码。总线分类:(数据传送方式): 1 、并行传输总线( 按传输数据的宽度: 8、 16 、 32 、 64) 2 、串行传输总线(使用范围):计算机总线、测控总线、网络通信总线(连接部件):1、片内总线: CPU 芯片内部、寄存器与寄存器之间、寄存器与算逻单元 ALU 之间 2 、系统总线: CPU 、 I/O 设备(通过 I/O 接口)各大部件之间的信息传输线。(又称板内总线或板间总线) 按传输信息的不同分为: 1 数据总线:传输各功能不见之间的数据信息,双向, 其位数与机器字长、存储字长有关。数据总线的位数是数据总线的宽度。若数据总线宽度是 8, 指令字长是 16 ,则在取指阶段必须两次访问主存。 2 地址总线: 指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或 I/O 设备的地址。单向, 地址线的位数与存储单元的个数有关。 3 控制总线: 用于发出各种控制信号, 还起到监视各部件状态的作用。对任一控制线来说, 它的传输是单向的,但就控制总线总体来说,它是双向的。 3、通信总线: 计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。按传输方式分:串行通信和并行通信。总线特性: ①机械特性:总线在机械连接方式上的一些性能。②电气特性:总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围。③功能特性:总线中每根传输线的功能。④时间特性:总线中的任一根线在什么时间内有效。总线性能指标: ①总线宽度:数据总线的根数,用 bit (位)表示。②总线带宽: 总线的数据传输速率, 即单位时间内总线上传输数据的位数常用每秒传输信息的字节数来衡量,单位为 M