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期末考试归纳2020年8月17日11:26虚拟机与物理机的划分，如图所示。
从各个层次的角度看到的计算机是什么样的？从微程序机器级看到的是门电路，从传统机器语言机器级看到的是寄存器，从操作系统机器级看到的是完整的计算机实现：指的是计算机组成的物理实现，主要是关注部件的物理结构，包含器件技术和微组装技术。
举例区分这三者：联系：计算机组成是计算机系统结构的逻辑实现。
计算机实现是计算机组成的物理实现。
一种体系结构可以有多种组成。
一种组成可以有多种实现。
简单版本：答：如在设计主存系统时，确定主存容量、编址方式、寻址范围等属于计算机系统结构。
确定主存周期、逻辑上是否采用并行主存、逻辑设计等属于计算机组成。
选择存储芯片类型、微计算机系统的设计（判断、计算）1.4 计算机系统结构的发展简答、综述题：冯诺依曼结构的缺陷是什么，可以从哪些角度去改进？缺陷：1.以运算器为中心，所有部件的操作都由控制器集中控制。
导致它的输入输出的操作只能串行执行。
改进角度：对输入输出方式进行改进。
如图所示有三大类的输入输出方式，从上到下使成才能继续执行，而到了DMA方式，CPU不需要每次都等待，而是一批数据传输完成之后再进行干预，最后的冯诺依曼结构的特点是哪些？简答题：系列机是什么？是如何实现可移植性的？系列机是由同一厂家生产的具有相同系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
这些计算机有相同的指令系统，所以从机器语言程序员角度来看，同一系列的各档计算机的属性都是相同的，因此这个属性编制或编译生成的二进制代码都能够不加修改的通用于各档计算机。
向后兼容是系列机的根本特征。
其中向后兼容是系列机的根本特征。
兼容机和系列机的区别？系列机：由同一厂家生产的具有相同系统结构，但具有不同组成和实现的一系列不同型号的机器。
兼容机：是由不同公司厂家生产的具有相同系统结构的计算机仿真：用一台现有机器（宿主机）上的微程序去解释实现另一台机器（目标机）上的指令集。
计算机系统的组成计算机系统是现代社会不可或缺的一部分，它由多个组件组成，包括硬件和软件。
本文将详细介绍计算机系统的组成，包括其硬件和软件两个方面。
一、硬件组成1.中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心，负责执行计算机程序中的指令。
它由控制器和运算器组成，控制器负责指令的解码和执行，运算器负责算术和逻辑运算。
2.存储器存储器是计算机系统中用于存储数据和指令的部分。
它包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于存储正在运行的程序和数据，而ROM则存储计算机启动时需要的程序和数据。
3.输入设备输入设备是用户与计算机系统交互的接口，它将用户输入的数据传输到计算机系统中。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等。
4.输出设备输出设备是计算机系统向用户展示结果的设备，它将计算机处理后的数据以可视化的形式展示给用户。
常见的输出设备包括显示器、打印机、扬声器等。
5.总线总线是计算机系统中各个组件之间传输数据的通道。
它包括数据总线、地质总线和控制总线。
数据总线用于传输数据，地质总线用于传输内存地质，控制总线用于传输控制信号。
二、软件组成1.操作系统操作系统是计算机系统的核心软件，它负责管理计算机硬件资源，提供用户与计算机硬件交互的接口，以及执行计算机程序。
常见的操作系统包括Windows、Linux和macOS等。
2.应用软件应用软件是为满足用户特定需求而设计的软件。
它包括办公软件、图像处理软件、视频播放软件等。
应用软件通常运行在操作系统之上，利用操作系统的资源来完成特定的任务。
3.编程语言和开发工具编程语言和开发工具是计算机系统的重要组成部分，它们为开发者提供了编写、测试和调试程序的环境。
常见的编程语言包括C、Java、等，常见的开发工具包括Eclipse、VisualStudio等。
4.驱动程序驱动程序是计算机系统中用于控制硬件设备的软件。
它负责将操作系统和硬件设备之间的通信进行转换，使得操作系统可以正确地识别和使用硬件设备。
一台计算机硬件系统通常由以下几个主要部分组成：
1. 中央处理器（CPU）：负责执行程序中的指令，是计算机的核心部件。
2. 内存（RAM）：用于存储程序和数据，可以随时被CPU访问。
3. 硬盘（HDD/SSD）：用于存储计算机的程序、数据和操作系统等。
4. 主板（Motherboard）：承载着计算机的各个部件，并负责他们之间的通信。
5. 显卡（Graphics Card）：负责将CPU送出的数字信号转换成显示器的模拟信号，并显示出来。
6. 电源（Power Supply）：提供电力，保证各部件正常运行。
7. 输入设备（如键盘、鼠标、触摸屏等）：用于输入用户指令。
8. 输出设备（如显示器、打印机等）：用于显示计算机的输出信息。
这些部分基本构成了计算机的硬件系统，各自承担不同的功能，共同协作，使计算机能够执行任务。
第一章计算机系统结构的基本概念1. 从使用语言的角度可以将系统看成是按功能划分的多个机器级组成的层次结构;由高到低分别为：1应用语言机器级 2高级语言机器级 3汇编语言机器级 4操作系统机器级 5传统机器语言机器级 6微程序机器级;2. 应用程序语言经应用程序包的翻译成高级语言程序;3. 高级语言程序经编译程序的翻译成汇编语言程序;4.汇编语言程序经汇编程序的翻译成机器语言程序;5.在操作系统机器级,一般用机器语言程序解释作业控制语句;6.传统机器语言机器级,是用微指令程序来解释机器指令;7.微指令由硬件直接执行;8. 在计算机系统结构的层次结构中,机器被定义为能存储和执行相应语言程序的算法和数据结构的集合体;9.透明指的是客观存在的事物或属性从某个角度看不到,它带来的好处是简化某级的设计,带来的不利是无法控制10.翻译：先用转换程序将高一级机器级上的程序整个地变换成底一级机器级上行将的程序,然后在低一级机器级上实现的技术11.解释：在低级机器级上用它的一串语句或指令来仿真高级机器级上的一条语句或指令的功能,通过高级机器语言程序中的每条语句或指令逐条解释来实现的技术;12硬件取舍原则：1应考虑在现有硬器件主要是逻辑器件和存储器件条件下,系统要有高的性能价格比;2要考虑到准备采用和可能采用的组成技术,使它尽可能不要过多或不合理地限制各种组成、实现技术的采用;3不能仅从“硬”的角度考虑如何便于应用组成技术的成果和便于发挥器件技术的进展,还应从“软”的角度把如何为编译和操作系统的实现以及为高级语言程序的设计提供更多更好的硬件支持放在首位;13. 计算机系统的设计思路：1由上往下2由下往上3由中间开始14. 软件的可移植性：指的是软件不修改或只经少量修改就可由一台机器搬到另一台机器上运行,同一软件可应用于不同的环境;15. 实现欠件移植的几个基本技术：1统一高级语言 2采用系列机 3模拟与仿真16. 为什么没有对各种应用真正通用的语言1不同的用途要求语言的语法、语义结构不同;2人们对语言的基本结构看法不一;3即使同一种高级语言在不同厂家的机器上也不能完全通用;4受习惯势力阻挠,人们不愿意抛弃惯用的语言;17 模拟：用机器语言程序解释实现软件移植的方法称为模拟;需经二重解释,速度低,实时性差模拟灵活,可实现不同系统间的软件移植,系统差异太大时效率速度急剧下降18 仿真：用微程序直接解释另一种机器指令系统的方法称为仿真;速度上损失小,但不灵活,只在差别不大的机器上使用,两种机器差别太大时,就很难仿真19 模拟与仿真的区别：仿真是用微程序解释,其解释程序存入在控制存储器中；而模拟是用机器语言程序来解释,其解释程序存放在主存中;20 并行性：把解题中具有可以同时进行运算或操作的特性;并行性包括1同时性和2并发性同时性：指两个或多个事件在同一时刻发生并发性：指两个或多个事件在同一时间间隔内发生21开发并行性途径：1时间重叠 2资源重复 3资源共享时间重叠：让多个处理过程在时间上相互错开,轮流重叠地使用同一套硬件设备的各个部分,加快硬件周围来赢得速度;资源重复：通过得利设置硬件资源来提高可靠性或性能;资源共享：用软件方法让多个用户按一定时间顺序轮流使用同一套资源来提高其利用率,相应也就提高了系统的性能;第二章数据表示与指令系统1.数据表示：指的是能由机器硬件直接识别昨引用的数据类型;2.数据结构反映了应用中要用的各种数据元素或信息单元之间的结构关系; 数据表示是数据结构的组成元素;3.数据结构和数据表示是软、硬件的交界面;数据表示的确定实质是软、硬件的取舍;4.高级数据表示：1自定义数据表示 2微量数组数据表示 3堆栈数据表示5.标志符数据表示：将数据类型和数据本身直接联系到一起;合存于同一存储单元中6.标志符数据表示的优点：1简化了指令系统和程序设计2简化了编译程序3便于实现一至性校验4能由硬件自动变换数据类型5支持了数据库系统的实现与数据类型无关的要求6为软件调试和应用软件开发提供了支持7.标志符数据表示可能带来的问题：1每个数据字因增设标志符,会增加程序所占的主存空间2采用标志符会降低指令的执行速度8.规模机器的特征：（1）有高速寄存器组成的硬件堆栈,并附加控制电路让它与主存中的堆栈区在逻辑上构成整体,使堆栈的访问速度是寄存器,容量是主存的（2）有丰富的堆栈操作指令且功能很强,直接可对堆栈中的数据进行各种去处和处理（3）有力地支持高级语言程序的编译（4）有力地支持子程序的嵌套和递归调用9.引入数据表示的原则：（1）看系统的效率有否提高,即是否减少了实现时间的存储空间（2）看引入这种数据表示后,其通用性和利用率是否高10.浮点数尾数的下溢处理方法：1截值法 2舍入法 3恒置1法 4查表舍入法11.寻址方式：指的是指令按什么方式寻长或访问到所需的操作数或信息;12.寻址方式在指令中的两种指明方式：1 占有操作码中的某些位 2在地址码部分专门设置寻址方式位字段指明13.逻辑地址是程序员编程用的地址;物理地址是程序在主存中的实际地址;14.静态再定位：在目的程序装入主存时,由装入程序用软件方法把目的程序的逻辑地址变换成物理地址15.动态再定位：在执行每条指令时才形成访存物理地址的方法16.指令由操作码和地址码两部分构成；操作码指明操作种类和所用操作数的数据类型；地址码包括操作数的地址、地址的附加信息、寻址方式等;17.指令格式的优化：指的是如何用最短的倍数来表示指令的操作信息和地址信息,使程序中指令的平均字长最短;18.操作码的优化表示,主要是为了缩短指令字长,减少程序总位数及增加指令字能表示的操作信息和地址信息;19.哈夫曼压缩概念的基本思想：当各种事件发生的概率不均等时,采用优化技术对发生概率最高的事件用最短的位数时间来表示处理,而对出现概率较低的,允许用较长的位数时间来表示处理,这样,就会导致表示处理的平均时间的缩短;20.操作码的表示方式通常有下列三种：1固定长度编码法 2哈夫曼编码法 3扩展操作码编码法21.指令系统的设计、发展和改进上的两种不同方向：1CISC 2RISC22.CISC：进一步增强原有指令的功能以及设置更为复杂的新指令取代原先由软子程序完成的功能,实现软件功能的硬化;23.CISC复杂指令系统计算机的优化实现：1 面各目标程序的优化2 面向高级语言的优化3 面向操作系统的优化24.面向目标程序的优化1 对存贮器语言程序及其执行情况进行统计各种指令和指令串的使用频度来加以分析和改进;静态使用频度：对程序中统计出的指令及指令串使用频度着眼于减少目标程序所占用的储存空间动态使用频度：在目标程序执行过程中对指令和指令串统计出的频度着眼于减少目标程序的执行时间2 增设强功能复合指令来取代原先是由常用宏指令或子程序实现的功能,用微程序解释实现;25.面向高级语言优化实现改进尽可能缩短高级语言和机器语言的语义差距,支持高级语言编译,缩短编译程序长度和编译时间1 通过对源程序中各种高级语言语句的使用频度进行统计来分析改进;2 如果面向编译,优化代码生成来改进;3 设法改进指令系统,使它与各种语言间的语义差距都有同等的缩小;4 让机器具有分别面向各种高级语言的多种指令系统、各种系统结构;5 发展高级语言计算机或称高级语言机器26.面向操作系统的优化1 对常用指令和指令串的使用频度进行统计分析来改进;改进指令系统2 考虑如何增设专用于操作系统的新指令;改进指令系统3 把操作系统中频繁使用的对速度影响大的某些软件子程序硬化或固化,改为直接用硬件或微程序解释实现;4 发展让操作系统由专门的处理机来执行的功能分布处理系统结构;27.CISC存在的问题：1 指令系统庞大,一般在200条指令以上;许多指令功能异常复杂;2 由于许多指令的繁杂,执行速度很低;3 指令系统庞大,故高级语言编译程序选择目标指令的范围大太,难以优化生成高效机器语言程序,编译程序也太长太复杂;4 由于指令系统庞大,各种指令的使用频度都不会太高,具差别很大,其中相当一部分指令的利用率很低;28.设计RISC的原则：1 只选择那些使用频度很高的指令,再增加少量其他功能的指令,使之一般不超过100条2 减少指令系统寻址方式各类,一般不超过两种,并让全部指令都是相同的长度;3 让所有指令都在一个机器周期内完成4 扩大通用寄存器数,尽量减少访存;仅存store、取load指令访存,其他指使一律对寄存器操作;5 大多数年指令都用硬联控制实现,少数指令用微程序实现;6 精简指令和优化设计编译程序,简单有效地支持高级语言的实现;29.设计RISC结构用的基本技术：1 按RISC一般原则设计2 逻辑实现用硬联和微程序结合3 用重叠寄存器窗口4 指令用流水和延迟转移5 优化设计编译系统30.采用RISC技术带来的好处：1 简化指令系统设计,适合VLSI实现2 提高机器的执行速度和效率3 设计成本,提高了系统的可靠性4 可直接支持高级语言的实现31.RISC的不足：1 由于指令少,一条CISC指令能完成的某些功能需要多条RISC指令才能完成,加重了汇编各方程序设计的负担,增加了机器语言程序的长度,占用在座空间多,加大了指令的信息流量;2 对浮点去处执行的虚拟存储器的支持虽有很大加强,但仍显不足;3 RISC机器的编译程序比CISC的难写;第三章总线、中断与输入输出系统1.输入输出系统包括输入输出设备、设备控制器及与输入输出操作有关的软硬件2.I/O系统设计主要考虑解决好CPU、主存和I/O设备在速度上的巨大差距;3.输入输出系统发展经历了三个阶段：1程序控制I/O 2直接存储器访问 3I/O处理机方式a.通道 b.外围处理机方式4.总线类型：按信息传送方向分：1单向传输 2双向传输按用法分：1专用 2非专用相关介绍及优缺点见P635.非专用总线总线控制方式：集中式控制：总线控制机构基本上集中在一起; 分布式控制：总线控制逻辑分散在各个部件中 P646.集中式总线控制：1串行链接控制 2定时查询方式 3独立查询方式P647.集中式串行链接式的总线分配过程：1.部件发总线请求;2.总线不忙时,总线控制器返回总线响应总线可用信号;3.没发总线请求信号的部件传送总线响应信号,发的部件截留响应信号;4.截留后,发总线忙状态,撤销请求,开始占用总线;5.传送结束撤销总线忙;6.总线不忙后,撤销总线响应;8.优点： 1.选择算法简单,控制线线数少; 2.部件增加容易,可扩充性好; 3.容易通过重复设置提高可靠性;9.缺点： 1.对“总线可用”线及其有关电路的失效敏感; 2.优先级是线连固定,不灵活; 3.限制了总线的分配速度;10.集中定时查询方式的总线分配过程：1.部件发总线请求;2.总线不忙时,总线控制器的查询计数器开始计数;3.定时查询各部件;4.部件接收计数值,并判断,若与部件号一致,则发总线忙,撤销请求,并占用总线;5.总线控制器收到总线忙,停止计数,停止查询;6.传送结束撤销总线忙;11.优点： 1.优先次序可用程序控制,灵活性强; 2.可靠性高;12.缺点： 1.总线线数较多; 2.部件数受限于定时查询线线数; 3.控制较为复杂; 4.总线分配的速度不能提高;13.集中式独立请求方式的总线分配过程：1.部件发总线请求;2.总线不忙时,按某种算法,发一个总线响应;3.被响应部件发总线忙状态,撤销请求,开始占用总线;4.传送结束,撤销总线忙;5.总线不忙后,撤销总线响应;14.优点：1.总线分配速度快; 2.可用选定的方式确定响应的部件; 3.能方便的隔离失效部件的请求;15.缺点：1.控制线数量过大; 2.总线控制器要复杂的多;16.总线的传送方式分为：1同步通信 2异步通信17.同步通信：两个部件之间的信息传送是通过定宽定距的系统时标进行同步的受同步时钟的控制18.同步通信的优点：信息传送速率高,受总线的长度影响小;19.同步通信的缺点：但会因时钟在总线上的时滞而造成同步误差, 且时钟线上的干扰信号易引起误同步;20.异步通信：用于I/O总线,连接不同速度的I/O设备;又可分为a.单向控制和b.双向请求/回答控制两种1单向控制：指的是通信过程只由目的或源部件中的一个单一控制;单向控制又有源控制和目的控制两种;优点：简单,高速;缺点：未能保证下一数据传送之前让所有数据线和控制线的电平信号恢复成初始状态,从而可能造成错误;2请求/回答双向控制：由源和目共同控制;特点：增加了信号总线来回传送的次数,使控制硬件变得复杂,但它能适应各种不同速度的I/O设备,保证数据传送的正确性,有较高的数据传送率;21.数据宽度：是I/O设备取得I/O总线使用权后在一次I/O总线分配期间内,所传送数据的总量;22.数据通路宽度：数据总线的位数,是数据传送的物理宽度;即一个时钟周期所传送的信息量,它直接取决于数据总线的线数;23.总线的线数越多,成本越高、干扰越大、可靠性越低、占用的空间也越大,当然传送速度和流量也越高;为此,越是长的总线,其线数就应尽可能减少;24.减少线数的方法：1同一根线多个功能复用; 2并/串—串/并转换 3编码25.中断源：引起中断的各种事件; 中断请求：中断源向中断系统发出请求中断的申请; 中断响应：允许中断请求中断CPU现行程序的运行,转去对该请求进行预处理,包括保存好断点现场,调出有关处理该中断的中断处理程序,准备运行;26.中断分类的目的：中断源数量很多,若形成单独入口,硬件复杂,代价大,故进行分类,把性质相近的中断源归为一类;同一类中断共用一个中断入口地址,再由软件形成实际入口地址;27.中断的分类：1机器校验中断第一级：设备故障,电源故障,主存出错;2管理程序调用访管中断第二级：访管指令;3程序性中断第二级：溢出,除数为零,数据格式错;4外部中断第三级：定时器,外部信号;5输入/输出中断第四级：I/O请求;6重新启动中断第五级：启动另一个程序;28.中断分级的目的：解决多个中断请求同时发生时的响应次序问题;29.分级原则： 1同一类的优先次序由软件管理一般情况下,同类同级,不同类不同级2不同类的中断根据中断的轻重缓急分成不同的级别;30.中断嵌套原则： 1禁止同级或低级中断; 2允许高级中断;31.中断响应次序和处理次序中断响应次序用排队器硬件实现,次序是由高到低定死的,但可以根据需要用软件改变实际的中断处理完次序简称中断处理次序;中断级屏蔽位的作用：决定某级中断请求能否进入排队器只要能进入,还是按上面讲的优先级次序由高到底响应中断中断响应次序由硬件定死;而处理次序由中断屏蔽位决定;32.中断系统的功能包括：中断请求的保存与清除,确定优先级,保护断点,保护现场,中断源分析,中断处理,中断返回等;33.中断系统的软、硬件功能分配实质是中断处理程序软件和中断响应硬件的功能分配;34.中断系统的软件与硬件的功能分配主要考虑如下两个因素：1中断响应时间 2灵活性;35.通道的功能：1接受CPU的输入输出操作指令,按指令要求控制外设接受指令2从主存读取通道程序,并执行即向设备控制器发送各种指令执行程序3组织和控制数据在内存与外设之间的传送操作传送数据4读取外设的状态信息,形成整个通道的状态信息,提供给CPU或保存在主存中通道状态5向CPU发出输入输出操作中断请求中断请求36.通道的工作过程：1用户在目态中安排广义I/O指令;包括访管指令和参数2当目态程序执行到访管指令后,产生访管中断;3CPU响应中断,第一次访管态,运行管态程序;4管理程序编制通道程序;根据参数：设备号、主存地址、信息长度等通道程序放在主存中,由通道执行5执行“启动I/O”指令：选择通道,校验第一条通道指令格式,选择设备并启动通道及设备;6通道启动后,<1>CPU退出管态,运行目态程序;<2>通道与设备开始传送数据;7通道传送结束后,向CPU发I/O中断;8CPU 响应中断,第二次转管态,对刚才的通道作“善后”处理;9返回目态,运行目态程序;37. 通道的种类：（1） 字节多路通道：适用于大量的像光电机等字符类低速设备;数据宽度：单字节多设备交叉（2） 数组多路通道：适合于连接多台像磁盘等调整设备;数据宽度：定长块多设备交叉（3） 选择通道：适合于优先级高的磁盘等调整设备,让它独占通道,只执行一台通道程序;数据宽度：可变长块独占38. 通道流量：通道在数据传送期内,单位时间内传送的字节数字节传输速率;它能达到的最大流量称通道极限流量;重要参数： TS : 选择一次设备的时间; TD :传送一个字节的时间; K ：定长块的字节长度; N ：传送的全部字节个数;39. 通道极限流量：字节多路通道：f max ·byte = 1/TS+TD 每选择一台设备,只传送一字节 数组多路通道：f max ·block = K/TS+K ·TD= 1/ＴS/K+TD 每选择一台设备,传送定长K 字节 选择通道： f max ·select = N/TS+N ·TD= 1/TS/N+TD显然,若通道的TS 、TD 一定, 且N>K 时,字节多路方式工作时所能达到的极限流量最小,数组多路方式工作的居中, 选择方式工作的最大;40. 如果通道上所挂p 设备都被启动,则设备对通道要求的的实际最大流量分别为：字节多路通道应为该通道所接各设备的字节传送速率之和, 即而对于其他两种类型的通道应为所接各设备的字节传送速率中之最大的那个, 即41. 保证第j 号通道上所挂的设备在满负荷的最坏情况下都不丢失信息的条件： 设备最大流量 <= 极限流量 ∑=⋅⋅=j p i j i j byte f f 1。
计算机系统由硬件和软件两大部分组成.(1)硬件的组成(输入设备,输出设备,存储器,运算器,控制器)输入设备:使计算机从外部获得信息的设备如鼠标,键盘,光笔,扫描仪,话筒,数码相机,摄像头,手写板输出设备:把计算机处理信息的结果以人们能够识别的形式表示出来的设备如显示器,打印机,绘图仪,音箱,投影仪存储器:如硬盘，光驱，U盘运算器:算术运算,逻辑运算控制器:如从存储器中取出指令,控制计算机各部分协调运行控制器和运算器整合在CPU中(2)软件的组成软件定义:程序和有关文档资料的合称软件分类:系统软件(使用和管理计算机的软件)和应用软件(专为某一应用编制的软件)eg：常见的系统软件有:操作系统,数据库管理系统和程序设计语言计算机的发展历史一、第一台计算机的诞生第一台计算机(ENIAC)于1946年2月,在美国诞生。
ENIAC PC机耗资100万美圆600美圆重量30吨10kg占地150平方米0．25平方米电子器件1．9万只电子管100块集成电路运算速度5000次/秒500万次/秒二、计算机发展历史1、第一代计算机（1946~1958)电子管为基本电子器件；使用机器语言和汇编语言；主要应用于国防和科学计算；运算速度每秒几千次至几万次。
2、第二代计算机(1958~1964)晶体管为主要器件；软件上出现了操作系统和算法语言；运算速度每秒几万次至几十万次。
3、第三代计算机(1964~1971)普遍采用集成电路；体积缩小；运算速度每秒几十万次至几百万次。
4、第四代计算机(1971~ )以大规模集成电路为主要器件；运算速度每秒几百万次至上亿次。
三、我国计算机发展历史从1953年开始研究，到1958年研制出了我国第一台计算机在1982年我国研制出了运算速度1亿次的银河I、II型等小型系列机。
计算机的历史计算机是新技术革命的一支主力，也是推动社会向现代化迈进的活跃因素。
计算机科学与技术是第二次世界大战以来发展最快、影响最为深远的新兴学科之一。
第一部分：计算机系统组成及说明一、计算机系统组成一个完整的计算机系统通常是由硬件系统和软件系统两大部分组成的。
（一）硬件（hardware）硬件是指计算机的物理设备，包括主机及其外部设备。
具体地说，硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。
①存储器。
存储器是计算机用来存放程序和原始数据及运算的中间结果和最后结果的记忆部件。
②运算器。
运算器对二进制数码进行算术或逻辑运算。
③控制器。
控制器是计算机的“神经中枢”。
它指挥计算机各部件按照指令功能的要求自动协调地进行所需的各种操作。
④输入/输出设备（简称I/O设备）。
计算机和外界进行联系业务要通过输入输出设备才能实现。
输入设备用来接受用户输入的原始数据和程序，并将它们转换成计算机所能识别的形式（二进制）存放到内存中。
输出设备的主要功能是把计算机处理的结果转变为人们能接受的形式，如数字、字母、符号或图形。
（二）软件（software）软件是指系统中的程序以及开发、使用和维护程序所需要的所有文档的集合。
包括计算机本身运行所需的系统软件和用户完成特定任务所需的应用软件（三）硬件和软件的关系硬件是计算机的基础，软件对硬件起辅助支持作用，二者相辅相成，缺一不可，只有有了软件的支持，硬件才能充分发挥自己的作用。
二、计算机工作原理（一）冯·诺依曼设计思想计算机问世５０年来，虽然现在的计算机系统从性能指标、运算速度、工作方式、应用领域和价格等方面与当时的计算机有很大的差别，但基本体系结构没有变，都属于冯·诺依曼计算机。
冯·诺依曼设计思想可以简要地概括为以下三点：①计算机应包括运算器、存储器、控制器、输入和输出设备五大基本部件。
②计算机内部应采用二进制来表示指令和数据。
每条指令一般具有一个操作码和一个地址码。
其中，操作码表示运算性质，地址码指出操作数在存储器的位置。
③将编好的程序和原始数据送入内存储器中，然后启动计算机工作，计算机应在不需操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令和执行任务。
冯·诺依曼设计思想最重要之处在于他明确地提出了“程序存储”的概念。
他的全部设计思想，实际上是对“程序存储”要领的具体化。
（二）计算机基本结构图（图中实线为数据流，虚线为控制流），我们可以更好地理解“存储程序”和“程序控制”。
输入设备在控制器控制下输入解题程序和原始数据，控制器从存储器中依次读出程序的一条条指令，经过译码分析，发出一系列操作信号以指挥运算器、存储器等到部件完成所规定的操作功能，最后由控制器命令输出设备以适当方式输出最后结果。
这一切工作都是由控制器控制、而控制器赖以控制的主要依据则是存放于存储器中的程序。
人们常说，现代计算机采用的是存储程序控制方式，就是这个意思。
（三）计算机的工作过程计算机的工作过程，就是执行程序的过程。
怎样组织存储程序，涉及到计算机体系结构问题。
现在的计算机都是基于“程序存储”概念设计制造出来的。
了解了“程序存储”，再去理解计算机工作过程变得十分容易。
如果想叫计算机工作，就得先把程序编出来，然后通过输入设备送到存储器保存起来，即程序存储。
下面就是执行程序的问题。
根据冯·诺依曼的设计，计算机应能自动执行程序，而执行程序又归结为逐条执行指令。
执行一条指令又可分为以下4个基本操作：①取出指令：从存储器某个地址中取出要执行的指令送到CPU内部的指令寄存器暂存。
②分析指令：把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的微操作。
③执行指令：根据指令译码，向各个部件发出相应控制信号，完成指令规定的各种操作。
④为执行下一条指令作好准备，即取出下一条指令地址。
三、计算机实际组成如果您使用台式计算机，您可能已经知道“计算机”不是指任何单个部分。
计算机实际上是一个由很多协同工作的部分组成的系统。
物理部分，是您看得见、摸得着的部分，统称为“硬件”。
另一方面，“软件”指的是指令或程序，它们可以告诉硬件该做什么。
下图显示了台式计算机系统中最常见的硬件。
您的系统可能看起来与此不尽相同，但可能大同小异。
便携式计算机具有类似组成部分，但这些部分被组装在单个笔记本大小的包中。
以下分别介绍这些组成部分。
系统单元（机箱）“系统单元”是计算机系统的核心。
通常它是一个矩形的盒子，放置于桌子的上面或下面。
此盒子中有许多用于处理信息的电子组件。
机箱内的组成部分：主板，CPU,内存条，扩展卡（包括声、显、网卡等等板卡）另外还有主机电源等等。
这些组件中最重要的部分是“中央处理单元(CPU)”，它扮演着计算机“大脑”的角色。
另一个组件是“随机存取存储器(RAM即我们常说的内存条)”，它临时存储计算机开启时CPU 使用的信息。
关闭计算机时，会擦除RAM 中存储的信息。
CPU常常是我们描述一台计算机性能的标志部件，一台计算机CPU的处理速度往往看做这台计算机性能好坏的衡量标准。
现在市场主流CPU生产厂家也就是两大厂商：Intel和AMD。
Intel主力产品是奔腾（Pentium）和酷睿（core）赛扬（celeron）,按照内核数量来说又分双核，四核，当然核数越多性能越好了。
AMD主要产品：速龙、羿龙、闪龙等等，同样也是分双核三核，四核几种。
从经济角度考虑，本人认为AMD厂家CPU应该算是比较合算的，当然如果不缺银子的话，还是选INTEL。
内存条在一定程度上影响计算机的处理速度，所以内存条的存储容量也成为人们描述计算机速度的一个方面。
内存条为计算机提供临时存储的作用，市场主流产品：金士顿（KingSton）、宇瞻（Apacer）、胜创（KingMAX）、现代（Hynix）等等。
存储容量现在以单条2GB为主。
计算机的所有其他组成部分几乎都使用电缆连接到主板。
这些电缆分别插入特定的“端口”（插槽），这些端口通常位于主板的背面。
硬件不是主板的组成部分，有时称为“外围设备”或“设备”。
存储计算机具有一个或多个“磁盘驱动器”设备，这些设备将信息存储在金属或塑料磁盘上。
即使关闭了计算机，磁盘也能保存信息。
硬盘驱动器计算机的“硬盘驱动器”将信息存储在“硬盘”上，硬盘是具有磁面的硬质圆盘或圆盘叠。
因为硬盘可以容纳大量信息，它们通常用作计算机上的主要存储器，保存几乎全部程序和文件。
硬盘驱动器通常位于系统单元的内部。
硬盘生产厂家：希捷、西部数据、三星、日立，迈拓。
硬盘存贮容量市场以几百GB到1TB一一不等。
硬盘大小：三寸盘CD 和DVD 驱动器现在，几乎所有计算机都装有CD 或DVD 驱动器，该驱动器通常位于系统单元的前面。
CD 驱动器使用激光从CD 读取（检索）数据，并且多数CD 驱动器还可以将数据写入（录制到）CD 上。
如果您有可录制的磁盘驱动器，则可将文件副本存储到空白CD 上。
还可以使用CD 驱动器在计算机上播放音乐CD。
DVD 驱动器可执行CD 驱动器所能执行的任何操作，此外还可读取DVD。
另外还有刻录机（CD-R/RW、DVD-R/RW），可以实现对空白光盘的写操作，也就是平常所说的“刻盘”。
技巧如果您有可录制的CD 或DVD 驱动器，可定期将重要文件备份（复制）到CD 或DVD 上。
这样，即使硬盘故障，也不会丢失数据。
软盘驱动器软盘驱动器在“软盘”上存储信息，软盘在英文中还称为“floppy”或“diskette”。
与CD 和DVD 相比，软盘只能存储少量数据。
软盘检索信息也较慢，且容易损坏。
出于这些原因，软盘驱动器已被淘汰了，很少有计算机安装软驱。
取代软驱的是U盘，U盘存储容量大，存取速度快，体积小方便携带，另外还有移动硬盘，也属于移动存储器。
软盘为什么“软”？尽管软盘外面由硬质塑料制成，这只是外壳而已。
磁盘内部是由细小且柔软的薄乙烯基材料制成的。
鼠标鼠标是一个指向并选择计算机屏幕上项目的小型设备。
尽管鼠标有多种形状，但一般而言，鼠标看起来有些像现实生活中的老鼠。
它外型小、椭圆形，通过一根类似尾巴的长电线连接到系统单元。
有些新型鼠标是无线的。
鼠标通常有两个按钮：一个主按钮（通常为左键）和一个辅助按钮。
很多鼠标在两个按钮之间还有一个滚轮，使用滚轮可以平滑地滚动信息屏幕。
当您用手移动鼠标时，屏幕上的指针会向相同方向移动。
（指针的外观可以改变，这取决于您将其置于屏幕上的什么位置。
）如果要选择某个项目，先指向该项目，然后“单击”（按下再放开）主按钮。
使用鼠标指向和单击是与计算机交互的主要方式。
键盘键盘主要用于向计算机键入文本。
类似打字机上的键盘，它也具有字母键和数字键，但是它还有特殊键：∙“功能键”，位于最上边一行，在不同的位置使用可执行不同的功能。
∙“数字键盘”，位于大多数键盘的右端，可快速输入数字。
∙“导航键”，如箭头键，可在文档或网页上移动位置。
此外，还可以使用键盘来执行可利用鼠标执行的很多相同的任务。
监视器“监视器”使用文本和图形以可视化形式显示信息。
监视器显示信息的部分称为“屏幕”。
类似电视屏幕，计算机屏幕也可以显示静止的和移动的图片。
监视器有两种基本类型：“CRT”（阴极射线管）监视器和“LCD”（液晶显示）监视器。
两种类型都可产生清晰图像，但LCD 监视器具有较薄和较轻的优势。
然后，CRT 监视器通常价格较低廉。
CRT显示器逐渐退出市场，现在市场主要以LCD，LED显示器为主，尺寸大小从17、19----22英寸不等，屏幕比例主要是16：9，打印机打印机将数据从计算机传输到纸张上。
您无需打印机即可使用计算机，但有了打印机才能打印电子邮件、卡片、请柬、公告及其他材料。
很多人还希望能够在家打印他们自己的照片。
两种主要类型的打印机是“喷墨打印机”和“激光打印机”。
喷墨打印机是供家庭使用的最流行的打印机。
它们可以进行黑白或全色打印，使用特殊纸时，可打印出高质量的照片。
激光打印机速度较快，通常可较好地处理繁重任务。
扬声器扬声器用于播放声音。
它们可能内置于系统单元中，也可能使用电缆连接到系统单元。
使用扬声器可以欣赏计算机中的音乐并聆听声音效果。
扬声器也就是人们平时说的音箱，按照专业说法，音箱又分为2.0、2.1、4.0、4.1、5.1 、7.1其中小数点前面部分指的是桌面上小音箱的个数，小数点后面的0或者1指的是那个比较大的重低音，俗称“低音炮”。
四、计算机中常用名词解释Binary，二进制二进制的数字系统，使用0或1这两个符号来代表二进制数，计算机即是以二进制为架构的数字系统。
Bit，位二进制数系统中，每个0或1就是一个位(bit)，位是内存的最小单位。
Byte，字节字节是由8个位所组成，可代表一个字符(A~Z)、数字(0~9)、或符号(,.?!%&+-*/)，是内存储存数据的基本单位。
1 byte = 8 bit1 KB = 1024 bytes =210 bytes1 MB = 1024 KB = 220 bytes1 GB = 1024 MB = 230 bytesBUS在计算机系统中，BUS称为总线，是CPU与Memory及I/O间，传输数据或地址信号的线路集合，PC的系统总线有地址总线(address bus)，数据总线(data bus)，控制总线(control bus)。
