1 计算机系统结构的基本知识

计算机基础知识点归纳1一、硬件知识1、计算机系统的组成包括硬件系统和软件系统硬件系统分为三种典型结构：（1）单总线结构（2）、双总线结构（3）、采用通道的大型系统结构中央处理器CPU包含运算器和控制器。

2、指令系统指令由操作码和地址码组成。

3、存储系统分为主存—辅存层次和主存—Cache层次Cache作为主存局部区域的副本，用来存放当前最活跃的程序和数据。

计算机中数据的表示Cache的基本结构：Cache由存储体、地址映像和替换机构组成。

4、通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器，它使CPU与I/O 操作达到更高的并行度。

5、总线从功能上看，系统总线分为地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）。

6、磁盘容量记计算非格式化容量=面数x（磁道数/面）x内圆周长x最大位密度格式化容量=面数x（磁道数/面）x（扇区数/道）x（字节数/扇区）7、数据的表示方法原码和反码[+0]原=000...00 [—0]原=100......00 [+0]反=000...00 [—0]反=111 (11)正数的原码=正数的补码=正数的反码负数的反码：符号位不变，其余位变反。

二、操作系统操作系统定义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序的集合。

功能：是计算机系统的资源管理者。

特性：并行性、共享性分类：多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。

进程：是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

进程分为三种状态：运行状态（Running）、就绪状态（Ready）、等待状态（Blocked）。

虚拟存储器：是指一种实际上并不以物理形式存在的虚假的存储器。

页架：把主存划分成相同大小的存储块。

页：把用户的逻辑地址空间（虚拟地址空间）划分成若干个与页架大小相同的部分，每部分称为页。

页面置换算法有：1、最佳置换算法OPT2、先进先出置换算法FIFO3、最近最少使用置换算法LRU4、最近未使用置换算法NUR使独占型设备成为共享设备，从而提高设备利用率和系统的效率。

计算机的基本组成计算机是一种电子设备，它的功能包括存储、处理和传输信息。

为了更好地理解和使用计算机，我们需要了解它的基本组成。

1、硬件系统计算机的硬件系统是它的物理部分，包括中央处理器（CPU）、存储器（内存和硬盘）、输入/输出设备（键盘、鼠标、显示器、打印机等）和总线（用于连接各个部件）。

中央处理器是计算机的“大脑”，负责执行程序中的指令并处理数据。

存储器分为内存和硬盘。

内存包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM用于存储运行中的程序和数据，ROM用于存储固件和操作系统。

硬盘是用于长期存储数据的外部存储器。

输入/输出设备允许用户与计算机交互。

键盘和鼠标是最常见的输入设备，而显示器和打印机是最常见的输出设备。

总线是用于连接各个部件的通信通道。

2、软件系统计算机的软件系统是它的程序部分，包括系统软件和应用软件。

系统软件包括操作系统、编译器和数据库管理系统等，它们为应用程序提供了一个运行环境。

应用软件是为特定任务设计的程序，例如办公软件、图像处理软件和游戏等。

3、网络系统现代计算机通常通过互联网与其他计算机连接，形成一个网络。

网络系统包括硬件（如路由器和调制解调器）和软件（如浏览器和电子邮件客户端），这些部件可以帮助用户连接到其他计算机并共享资源。

计算机的基本组成包括硬件系统、软件系统和网络系统。

这些组件协同工作，使计算机成为一种强大的信息处理工具，可以满足我们的工作、学习和娱乐需求。

计算机系统的基本组成计算机系统是一种复杂的电子系统，它由多个不同的部分组成，这些部分协同工作，使计算机能够执行各种任务。

以下是计算机系统的基本组成：1、硬件系统硬件系统是计算机系统的物理组成部分，包括中央处理器（CPU），内存，硬盘，显卡，声卡，网卡，电源，主板，显示器，键盘，鼠标等。

这些硬件组件通过各种接口和线路连接在一起，形成一个完整的计算机系统。

中央处理器（CPU）是计算机系统的核心，它负责执行程序中的指令，处理数据和执行计算。

《计算机系统》知识点资料整理总结一、计算机系统由“硬件”和“软件"两大部分组成。

二、"硬件”，是指计算机的实体部分,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、外部设备等。

三、“软件”它看不见摸不着,由人们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成。

通常把这些程序寄寓于各类媒体(如RAM、ROM、磁带、磁盘、光盘,甚至纸带等),它们通常存放在计算机的主存或辅存内。

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，高效运行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。

四、冯.诺依曼计算机的特点，它的特点可归结如下:五、●计算机由运算器、存储器、控制器、输人设备和输出设备五大部件组成。

六、●指令和数据以同等地位存放于存储器内，并可按地址寻访。

七、●指令和数据均用二进制数表示。

八、●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。

九、●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,输人输出设备与存储器间的数据传送通过运算器完成。

1.1、如何理解计算机组成和计算机体系结构？答：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。

指令系统体现了机器的属性,这是属于计算机结构的问题。

但指令的实现,即如何取指令、分析指令、取操作数、运算、送结果等,这些都属于计算机组成问题。

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。

计算机系统的属性通常是指用机器语言编程的程序员(也包括汇编语言程序设计者和汇编程序设计者)所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等,大都属于抽象的属性。

计算机结构听课笔记一、引言计算机结构是计算机专业中的一门基础课程，它主要研究计算机系统的组成、工作原理以及硬件和软件之间的相互关系。

掌握计算机结构的知识对于理解和设计计算机系统具有重要意义。

二、计算机结构的基本概念1.计算机系统的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

硬件系统包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备等；软件系统包括操作系统、应用软件等。

2.计算机工作的基本原理计算机工作原理可以概括为“存储程序”和“顺序执行”。

存储程序是指将编写的程序指令及数据存储在存储器中，顺序执行是指按照程序规定的顺序逐条执行指令。

3.计算机体系结构的发展历程从最早的单片机到现在的多核处理器，计算机体系结构不断发展，主要经历了四个阶段：单处理器结构、流水线结构、多处理器结构和并行处理器结构。

三、计算机硬件系统结构1.中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心，负责执行程序指令。

其主要功能包括取指令、指令译码、数据读取/写入、运算等。

2.存储器存储器用于存储程序指令和数据。

主要包括主存储器和辅助存储器。

主存储器又称随机存储器（RAM），辅助存储器包括硬盘、光盘、U盘等。

3.输入/输出设备输入设备用于将外部信息输入计算机，如键盘、鼠标等；输出设备用于将计算机处理后的结果输出，如显示器、打印机等。

四、计算机指令系统1.指令的分类指令可分为数据操作指令、程序控制指令、存储器指令、输入/输出指令等。

2.指令的执行过程指令的执行过程包括取指令、指令译码、数据读取/写入、运算等步骤。

3.指令集体系结构（ISA）指令集体系结构是计算机硬件与软件之间的接口规范，它定义了计算机支持的指令种类、数据类型、寄存器结构等。

五、计算机性能评价1.性能指标计算机性能评价的指标包括运算速度、吞吐量、响应时间等。

2.性能评价方法性能评价方法主要有基准测试、事务处理性能委员会（TPC）等。

3.提高计算机性能的途径提高计算机性能的途径包括：提高处理器主频、增加处理器核心数、优化指令集、改进存储器性能等。

第一章计算机基础知识主要内容●计算机发展简介●计算机的特点与应用领域●计算机系统的组成●计算机中信息的表示●数制间的转换●计算机病毒知识要点一、计算机发展简介计算机（Computer）：俗称电脑，世界上第一台计算机ENIAC诞生于1946年在美国的宾夕法尼亚大学。

计算机从诞生到现在，根据构成计算机的主要电子元件的不同，可以划分为四个发展阶段。

第一代：主要电子元件为电子管，运算速度以毫秒（ms）为单位；第二代：主要电子元件为晶体管，运算速度以微秒（μs）为单位；第三代：主要电子元件为集成电路，运算速度以纳秒（ns）为单位；第四代：主要电子元件为大规模和超大规模集成电路，运算速度以（ps）为单位。

1956年约翰·麦卡锡提出了人工智能的的概念。

说明：计算机发展趋势向着微型化、巨型化、网络化和智能化四个方向发展。

图灵被称为计算机科学之父、人工智能之父。

二、计算机的特点与应用领域1．计算机的特点运算速度快；计算精度高；存储容量大；具有记忆和逻辑判断能力；自动化程度高。

2．计算机的应用领域（1）数值计算（科学计算）：用计算机来处理科学研究和工程技术中的问题；（2）信息处理（数据处理）：办公自动化、企事业计算机辅助管理与决策、情报检索、图书管理、电影电视动画设计、会计电算化等都属于数据处理，计算机应用中有80%以上都属于数据处理。

（3）计算机辅助技术：CAI（计算机辅助教学）、CAD（计算机辅助设计）、CAM（计算机辅助制造）。

（4）过程控制（实时控制）：主要应用于现代化的工业生产中。

（5）人工智能：如机器人、指纹识别、语音识别等。

三、数制间的转换1．二、八、十六进制数转换为十进制数将二、八、十六进制数转换为十进制数采用的“按权展开式”的方法进行计算。

2．十进制数转换为二、八、十六进制数（1）整数部分的转换方法：除基取余倒排法。

（2）小数部分的转换方法：乘基取整顺排法。

3．二进制数转换为八、十六进制数将二进制数从小数点位置划开，向左和向右分别以三位或四位为一个组，然后将每个组表示成八进制数或十六进制数即可。

[模拟] 计算机系统基础知识单项选择题第1题：若磁盘的转速提高一倍，则______。

A.平均存取时间减半B.平均寻道时间减半C.存储道密度提高一倍D.平均寻道时间不变参考答案：D磁盘的转速提高一倍，只是减少了在选中磁道上的旋转等待时间，而平均存取时间包括两部分：平均寻道时间和在选中磁道上的旋转等待时间，因此平均存取时间减半的说法是错误的。

平均寻道时间与磁盘的转速没有什么关系，因此平均寻道时间减半的说法是错误的。

磁盘的道密度与磁盘的转速无关，绝不可能因磁盘的转速提高而使存储密度提高一倍。

只有平均寻道时间不变是正确的。

第2题：内存用于存放计算机运行时的指令、程序、需处理的数据和运行结果，但是存储在______中的内容是不能用指令来修改的。

A.RAMB.DRAMC.ROMD.SRAM参考答案：CROM为只读存储器，其中的内容在制造时存入，使用时只能读出，不能写入修改，因此依靠程序或指令不能修改ROM中的内容。

第3题：鼠标器按检测原理可分为为机械式、______三种。

A.电阻式和轨迹球式B.轨迹球式和光电式C.扫描式和轨迹球式D.电阻式和光机式参考答案：B鼠标器按检测原理可分为机械式、轨迹式和光电式三种。

第4题：在选择多媒体数据压缩算法时需要综合考虑______。

A.数据质量和存储要求B.数据的用途和计算要求C.数据质量、数据量和计算的复杂度D.数据质量和计算要求参考答案：C通常在选择数据压缩算法时需要综合考虑数据质量、数据量和计算的复杂度。

·数据质量好是指恢复数据失真较小：·数据量越小，代表压缩比越大，压缩算法越好；·压缩算法对计算复杂度的要求是压缩算法简单、速度快。

另外，选择压缩算法时还应考虑硬件实现的可能性。

第5题：与外存储器相比，内部存储器的特点是______。

A.容量大、速度快、成本低B.容量大、速度慢、成本高C.容量小、速度快、成本高D.容量小、速度慢、成本低参考答案：C计算机的内部存储设置在计算机的内部，与其外部存储器相比较，内部存储器的容量小、速度快、成本高。

第一章概论
本章重点：计算机系统的层次结构、计算机系统结构的定义、计算机系统的设计思路、系统结构并行性开发的方法和计算机系统的分类。

本章难点：透明性分析。

复习建议：本章在历年考试中，为必考的章节，但一般考察基本概念和基本知识;从题型来讲主要为单项选择题和填空题。

建议学员在复习时注意基本概念的理解和掌握。

第一节计算机系统的多级层次结构
一、计算机系统的层次
(1)从使用语言的角度，计算机系统可以被看成是按功能划分的多层机器级所组成的层次结构。

层次结构由高到低依次为应用语言机器级、高级语言机器级、汇编语言机器级、操作系统机器级、传统机器语言机器级和微程序机器级，如图所示。

(2)对各级机器级的理解。

计算机系统结构的组成
计算机系统结构通常包括以下几个主要组成部分：
1. 处理器：处理器是计算机的核心部分，负责执行程序中的指令。

它从内存中获取指令并执行，然后处理数据，并将结果存储回内存中。

处理器的能力决定了计算机的速度和性能。

2. 内存：内存是计算机的临时存储设备，用于存储正在处理的程序和数据。

内存分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

RAM可以随时读写，而ROM只能读取不能写入。

3. 输入/输出设备：输入/输出设备是计算机与外部世界交互的工具。

常见的输入设备包括键盘、鼠标、触摸屏等，常见的输出设备包括显示器、打印机、音响等。

4. 存储器：存储器是计算机的永久性存储设备，用于长期存储数据和程序。

常见的存储器包括硬盘、闪存盘、光盘等。

5. 总线：总线是计算机中各个部分之间传输数据的通道。

总线带宽决定了数据传输的速度，总线类型决定了计算机各个部分之间的连接方式。

6. 操作系统：操作系统是计算机的管理和控制软件，
负责管理计算机的资源，控制程序的执行，并提供用户界面。

操作系统是计算机的重要组成部分，它使得计算机更易于使用和管理。

7. 应用软件：应用软件是为特定目的而编写的程序，例如办公软件、图像处理软件等。

应用软件使计算机具有各种功能和用途。

以上这些部分共同构成了计算机系统结构的主要组成部分。

在实际应用中，根据不同的需求和用途，还可以对计算机系统结构进行更详细或更概括的分类。

第1章 计算机系统基础知识本章主要包括计算机系统的组成、计算机的类型、计算机中数据的表示和运算、CPU 、存储器等基础知识。

1.1 计算机系统的基本组成计算机系统是由硬件系统和软件系统组成的，计算机硬件是计算机系统中看得见、摸得着的物理装置，计算机软件是程序、数据和相关文档的集合。

计算机系统的组成如图1-1所示。

控制器CPU运算器 内存储器（主存储器）主机硬件系统输入设备 输出设备外存储器（辅助存储器）软件系统系统软件 应用软件外部设备计算机系统图1-1 计算机系统的组成示意图1．计算机系统的硬件组成基本的计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部件组成。

随着器件技术和微电子技术的发展，运算器、控制器等部件已被集成在一起，统称为中央处理单元（Central Processing Unit ，CPU ）。

CPU 是硬件系统的核心，用于数据的加工处理，能完成各种算术、逻辑运算及控制功能。

运算器是对数据进行加工处理的部件，它主要完成算术和逻辑运算。

控制器的主要功能则是从主存中取出指令并进行分析，控制计算机的各个部件有条不紊地完成指令的功能。

存储器是计算机系统中的记忆设备，分为内部存储器（Main Memory ，MM ，简称内存、主存）和外部存储器（简称外存）。

内存速度快、容量小，一般用来临时存放计算机运行时所需的程序、数据及中间结果。

外存容量大、速度慢，可用于长期保存信息。

寄存器是CPU 中的记忆设备，用来临时存放指令、数据及运算结果。

与内存储器相比，寄存器的速度要快得多。

习惯上将CPU和主存储器的有机组合称为主机。

输入/输出（I/O）设备位于主机之外，是计算机系统与外界交换信息的装置。

所谓输入和输出，都是相对于主机而言的。

输入设备的作用是把转换成二进制形式的信息输入到计算机的存储器中，输出设备的作用是把运算处理结果按照人们所要求的形式输出到外部存储介质上。

2．计算机软件计算机软件是指为管理、运行、维护及应用计算机所开发的程序和相关文档的集合。

ComputerArchitecture计算机系统结构知识点详解Computer Architecture计算机系统结构1. Fundamentals of Computer Architecture 计算机系统结构的基本原理1.1 Layers of Computer System计算机的层次Application Language Machine M5 应⽤语⾔机High-Level Language Machine M4 ⾼级语⾔机Assembly Language Machine M3 汇编语⾔机Operating System Machine M2 操作系统机Conventional Machine M1 传统机Microprogram Machine M0 微程序机1. 每个层次执⾏相关的功能⼦集。

2. 每个层次要依赖于下⼀个低层去执⾏更原始的功能。

3. 这就将问题分解成更易处理的⼦问题。

4. 从M2到M5的层次是虚拟机。

5. 在传统机上的指令（算数、逻辑等）由微程序级的程序实现。

该程序是作为⼀个解释器，能理解⼀组简单的操作集合，称为微指令集。

1.2 Computer Architecture and Implementation计算机的系统结构和实现Computer Architecture 计算机系统结构Refers to those attributes of a system visible to a programmer, or those attributes have direct impact on logical execution of program.程序员可见，或者对程序执⾏有直接影响的属性Implementation 实现Two components: Organization and hardware. 两个组件:组织和硬件1. Organization(组织): includes high-level aspects of a computer’s design, such as: memory system, bus structure, internal CPU. 组织(组织):包括⾼级⽅⾯的计算机的设计,如:内存系统,总线结构、内部CPU。

计算机系统结构密训计算机系统结构是指计算机硬件和软件组件之间的关系和交互方式。

它涉及到计算机内部各个组成部分的功能、连接方式、层次结构等方面。

计算机系统结构主要包括以下几个方面：1.中央处理器（CPU）：CPU是计算机的核心部件，负责执行指令和处理数据。

它包括算术逻辑单元（ALU）、控制单元（CU）和寄存器等部分。

ALU用于执行算术和逻辑运算，CU负责控制指令的执行过程，寄存器用于暂存数据和指令。

2.存储器：存储器用于存储计算机的数据和指令。

主要包括内存（RAM）和外存（硬盘、光盘等）。

内存是计算机中实时存取数据和指令的地方，而外存用于长期存储数据和指令。

3.输入输出设备：输入输出设备用于与计算机进行交互。

常见的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪等，输出设备有屏幕、打印机、音箱等。

输入设备将外界的信息输入到计算机中，输出设备将计算机处理后的数据和结果展示给用户。

4.总线：总线是连接计算机各个组件的通信线路。

它分为数据总线、地址总线和控制总线。

数据总线负责传输数据，地址总线用于传输存储器地址，控制总线用于传输控制信号。

5.指令集架构：指令集架构是计算机硬件与软件之间的接口规范。

它决定了计算机能够执行的指令和支持的数据类型。

常见的指令集架构有精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。

6.并行计算：并行计算是指多个处理器同时执行任务，以提高计算机系统的性能。

它可以通过并行算法和并行硬件来实现。

常见的并行计算模式有并行计算、向量计算和并发计算。

7.系统层次结构：系统层次结构描述了计算机系统的层次组织关系。

常见的系统层次结构有冯·诺依曼结构和哈佛结构。

冯·诺依曼结构将数据和指令存储在同一存储器中，哈佛结构则将其分开存储。

计算机系统结构是计算机科学中的重要概念，对于我们理解计算机工作原理、进行系统设计和优化都起着重要的作用。

通过合理设计计算机系统结构，可以提高计算机系统的性能、可靠性和可扩展性。

计算机硬件系统基础知识大全计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。

其中，计算机的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成。

运算器也称为算术逻辑部件(ALU)，主要功能是对二进制数码进行算术或逻辑运算。

控制器是计算机的神经中枢，指挥计算机各个部件自动、协调地工作。

在计算机的5个基本部件中，运算器和控制器共同组成了中央处理器(CPU)，而CPU和和存储器又构成了计算机的主机。

下面将具体介绍各个部件。

4.1 运算器(1)运算器的组成运算器的基本功能是完成对各种数据的加工处理，即数据的算术运算和逻辑运算。

运算器由算术逻辑单元、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成。

运算器包括寄存器、执行部件和控制电路三个部分。

运算器中的寄存器用于I临时保存参加运算的数据和运算的中间结果等。

执行部件包括一个加法器和各种类型的输入输出门电路。

控制电路按照一定的时间顺序发出不同的控制信号，使数据经过相应的门电路进人寄存器或加法器，完成规定的操作。

运算器主要由算术逻辑部件、通用寄存器组和状态寄存器组成。

· 算术逻辑部件ALU。

ALU主要完成对二进制信息的定点算术运算、逻辑运算和各种移位操作。

ALU能处理的数据位数(即字长)与机器有关。

· 通用寄存器组：近期设计的机器的运算器都有一组通用寄存器。

主要用来保存参加运算的操作数和运算的结果。

· 状态寄存器：状态寄存器用来记录算术、逻辑运算或测试操作的结果状态。

程序设计中，这些状态通常用作条件转移指令的判断条件，所以又称为条件码寄存器。

(2)与运算器相关的性能指标包括计算机的字长和运算速度· 字长：指计算机运算部件～次能同时处理的二进制数据的位数。

作为存储数据，字长越长，则计算机的运算精度就越高；作为存储指令，字长越长，则计算机的处理能力就越强。

· 运算速度：计算机的运算速度通常是指每秒钟所能执行的加法指令的数目。