计算机组成原理01

第一章 计算机系统概述

1.1 本章大纲要求与核心考点

1.1.1 大纲内容

(一) 计算机系统层次结构

1. 计算机系统的基本组成

2. 计算机硬件的基本结构

3. 计算机软件和硬件的关系

4. 计算机系统的工作原理

   “存储程序"工作方式，高级语言程序与机器语言程序之间的转换,程序和指令的执行过程。

(二) 计算机性能指标

​ 吞吐量、响应时间；

​ CPU时钟周期、主频、CPI、CPU执行时间；

​ MIPS、MFLOPS 、GFLOPS、TFLOPS、PFLOPS、EFLOPS、ZFLOPS。

1.1.2 核心考点

​ 本章是计算机组成原理的概述，一般会考察相关概念，以选择题为主，也可能结合后续章节以综合题的形式来考察性能的分析。掌握本章的概念，是整个组成原理课程的基础。
​ 计算机性能指标在历年真题中出现的频次较高，需要重点掌握。

1.1.3 真题分布

      考点
      考查次数

      单项选择题
      综合应用题

      计算机系统层次结构

  
      计算机性能指标

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1.2 计算机系统简介

1.2.1 计算机系统的概念和分类

​ 计算机系统由“硬件”和“软件”两大部分组成。

• 所谓“硬件”即指计算机的实体部份，它由看得见摸得着的各种电子元器件、各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等等。

• 所谓“软件”，它是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成。通常把这些信息， 诸如各类程序寄寓于各类媒体中， 如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘、甚至纸带等。它们通常被作为计算机的主存或辅存的内容。

​ 计算机的软件通常又可以分为两大类：系统软件和应用软件。

• 系统软件又称为系统程序，主要用来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理调度，确保高效运行。它包括：标准程序库、语言处理程序(如将汇编语言翻译成机器语言的汇编程序；将高级语言翻译成机器语言的编译程序)、操作系统(如批处理系统、分时系统、实时系统)、服务性程序(如诊断程序、调试程序、连接程序等)、数据库管理系统、网络软件等等。
• 应用软件又称为应用程序，它是用户根据任务需要所编制的各种程序。如科学计算程序，数据处理程序，过程控制程序，事务管理程序等等。

1.2.2 计算机的发展

（一） 硬件的发展

​ 1943 年，第二次世界大战进入后期，因战争的需要，美国国防部主导建造了第一台计算机ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer,ENIAC)，它的全称是"用电子管组成的电子数字积分机和计算机”。

​ 从此以后，计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路的世代发展，体积越来越小、性能越来越强，并从军事领域迅速扩展应用到生活生产的各个行业，成为了现代信息社会不可或缺的基础设备。

硬件技术对计算机更新换代的影响

代	时间	硬件技术	速度（次/秒）
一	1946~1957	电子管	40, 000
二	1958~1964	晶体管	200, 000
三	1965~1971	中、小规模集成电路	1, 000, 000
四	1972~1977	大规模集成电路	10, 000, 000
五	1978~现在	超大规模集成电路	100, 000, 000

摩尔定律

​ 集成电路出现之后，芯片集成度不断提高，从在一个芯片上集成成百上千个晶体管的中、小规模集成电路，逐渐发展到能集成成千上万个晶体管的大规模集成电路(LSI)和能容纳百万个以上晶体管的超大规模集成电路(VLSI)。

​ 微芯片集成晶体管的数目增长非常迅速，其规律被总结为“微芯片上集成的晶体管数目每3年翻两番”，这就是所谓的“摩尔定律”。

​ 摩尔定律的另一个常见表述是：每平方英寸电路板上的晶体管数量，每18个月翻一倍。

（二） 软件的发展

（1）编程语言的发展

​ 软件的编写离不开编程语言。编程语言的发展经历了机器语言、汇编语言和高级语言三个阶段。我们现在使用的编程语言一般都是高级语言。

（2）操作系统的发展

​ 随着计算机的发展及应用范围的扩大，逐渐形成了软件系统。而其中最重要的一类软件，是为了提高计算机性能和资源利用率而设计的，这就是“操作系统”。

​ 操作系统的发展经历了批处理系统、分时系统、实时系统、PC操作系统、网络操作系统、分布式操作系统等多个阶段。目前我们的个人电脑使用的操作系统主要有：Windows、Mac OS、Linux。