思维导图：
一、计算机系统概述
计算机系统
- 电子数字计算机，是一种能够自行按照已设定的程序进行数据处理的电子设备
- 电子数字计算机，是软件和硬件相结合、面向系统、侧重应用的自动化求解工具
- 短短70年，从科学计算、数据处理等应用领域，迅速拓展到实时控制、辅助设计、智能模拟等诸多领域
发展历程（了解）
- 1945——电子真空管——机器语言——应用于科学计算
- 1956——晶体管——批处理控制——出现高级语言——拓展到数据处理领域
- 1959——集成电路——多道程序/操作系统/数据库/高级语言——应用领域继续拓展
- 1976——大规模/超大规模电路——快速化/小型化/系统化/网络化/智能化等方面发展
- 1980——微机出现——廉价化促使应用领域快速膨胀
- 1990——图形化人机交互技术——友善化推动了应用人群的快速拓展
- 2003——移动计算出现——计算无处不在
计算机系统的组成：
- 计算机系统：包括硬件子系统和软件子系统
- 硬件：借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合，是系统工作的实体
- CPU，主存储器，I/O控制系统，外围设备
- 软件：各种程序和文件，用于指挥计算机系统按指定的要求进行协同工作
- 包括系统软件、支撑软件和应用软件
- 关键系统软件是：操作系统与语言处理程序
计算机系统的用户视图：
二、计算机系统
1.计算机硬件系统(掌握)
- 中央处理器
- 运算单元
- 控制单元
- 主存储器
- 外围设备
- 输出设备
- 输入设备
- 存储设备
- 网络通信设备
- 总线
存储程序计算机
- 冯·诺依曼等人在1946年总结并明确提出，被称为冯·诺依曼计算机模型
- 体系结构上主要特点
- 以运算单元为中心，控制流由指令流产生
- 采用存储程序原理，面向主存组织数据流
- 主存是按地址访问、线性编址的空间
- 指令由操作码和地址码组成
- 数据以二进制编码
总线及其组成
- 总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共信息干线，它是CPU、内存、输入输出设备传递信息的公用信道
- 计算机的各个部件通过总线相连接，外围设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统
- 按照所传输的信息种类，总线包括一组控制线、一组数据线和一组地址线
类别
- 内部总线：用于CPU芯片内部连接各元件
- 系统总线：用于连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件
- 通信总线：用于计算机系统之间通信
中央处理器（CPU）
- 中央处理器是计算机的运算核心（Core）和控制单元（Control Unit），主要包括：
- 运算逻辑部件：一个或多个运算器
- 寄存器部件：包括通用寄存器、控制与状态寄存器，以及高速缓冲存储器（Cache）
- 控制部件
- 实现各部件间联系的数据、控制及状态的内部总线
- 负责对指令译码、发出为完成每条指令所要执行操作的控制信号、实现数据传输等功能的部件
处理器与寄存器：
存储器
外围设备
（1）设备类型
- 输入设备
- 输出设备
- 存储设备
- 机机通信设备
（2）设备控制方式
- 轮询方式：CPU忙式控制，CPU执行内存数据交换
- 中断方式：CPU启动外设，外设中断CPU，CPU执行内存数据交换
- DMA方式：CPU启动DMA，DMA执行输入输出与内存数据交换，DMA中断CPU
2. 计算机软件系统
系统软件：操作系统、实用程序、语言处理程序、数据库管理系统
- 操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制
- 实用程序为方便用户所设，如文本编辑等
- 语言处理程序把用汇编语言 / 高级语言编写的程序，翻译成可执行的机器语言的程序
支撑软件：有接口软件、工具软件、环境数据库，支持用户使用计算机的环境，提供开发工具
- 也可认为是系统软件的一部分
应用软件：是用户按其需要自行编写
程序员的计算机系统视图：
- 计算机硬件系统：机器语言
- 操作系统之资源管理：机器语言 + 广义指令（扩充了硬件资源管理）
- 操作系统之文件系统：机器语言 + 系统调用（扩充了信息资源管理）
- 数据库管理系统：++数据库语言（扩充了功能更强的信息资源管理）
- 语言处理程序：面向问题的语言
计算机程序的执行过程
