这节旨在对计算机有个大体划分。
目前计算机对我们来说就像是一个黑疙瘩,它由两部分组成——软硬件。
何为硬件,何为软件?
硬件就是组成计算机的那些看得见摸得着的电子器件,软件就是人类事先编好的程序,这些程序和硬件共同发挥作用。
而软件又可以分为两大类:系统软件和应用软件。
系统软件包括:标准程序库、语言处理程序、操作系统、数据库管理系统、网络软件等。基本上这些软件都是核心,而应用软件是根据任务需要且依附于系统软件而编好的程序。
计算机系统的层次结构
首先解释一下什么计算机系统的层次结构:“计算机系统”是一个广泛的概念,它涵盖了一个完整的、用于执行特定功能(如数据处理、存储、通信等)的硬件和软件组件的集合。
说白了,不就是一台成熟的计算机嘛。
其层次结构如下:
不难发现,这五个层次分别依赖编译程序、翻译、微程序将高级语言的用处从较为抽象的层面落实到可直接执行层面。“三虚拟、两传统、五层次、可落实”
计算机组成和计算机体系结构
这两个概念不好辨析。
计算机组成是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。
计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性,即概念性的结构与
功能特性。
两者最明显的差异在于计算机组成侧重于实现的过程,计算机体系结构侧重于“是什么”这样的概念性问题。
举个简单的例子,当你点击一个图标打开一个程序时,计算机组成确保了指令从硬盘加载到内存,然后CPU从内存中取出指令并执行,计算机体系结构决定了CPU如何执行指令、内存如何管理数据、以及操作系统如何调度和管理各种资源。
计算机组成关注计算机内部各个部件的物理实现和连接方式。(器件、布线、工作原理)
计算机体系结构关注计算机系统的整体设计、功能特性和工作方式。(计算机结构、功能、工作方式)
计算机组成原理是这本书的主要内容,也就是说这本书主要讲我们在对计算机进行交互的时候各部件的物理实现。
计算机的基本组成
刚刚说的很笼统——计算机由软硬件组成,现在来介绍现代计算机的组成。
都是硬件。
再来介绍一下两种两种计算机结构
冯·诺依曼计算机结构
现代的计算机体系结构
可以看出冯·诺依曼计算机结构的特点是:
- 计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大部件组成。
- 指令和数据以同等地位存放千存储器内,并可按地址寻访。
- 指令和数据均用二进制数表示。
- 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
- 储器中的位置。
- 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。
- 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。
可以总结为:“五部件、一中心(部件部分)、指令数据同地位、二进制、两组成、顺序存放可跳越(JMP)”
接下来说说五部件是干什么的:
先说总体观计算机各个部件的系统运作都是在控制器的指挥下运作的
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运算器用来完成算术运算和逻辑运算,并将运算的中间结果暂存在运算器内。
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存储器用来存放数据和程序。有主存(内存)和辅存(外存)
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控制器用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。
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输入设备用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式,常见的有键盘、鼠
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标等。
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输出设备可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式,如打印机输出、显示器输出等
接下来给出一个更加细化的组成框图
然后更加详细的介绍这些物理器件
- 主存
包括存储体M、各种逻辑部件及控制电路、寄存器(MAR,MDR)等。
关于几个存储的小概念直接贴图
主存的工作方式是按存储单元的地址对存储元进行存取操作。这种存取方式被称为按地址访问存储器。 那么计算机如何完成工作呢?它又需要什么器件来协助完成呢?
计算机首先要知道要访问的存储单元的地址,有了这个地址计算机就可以访问目标存储单元。