大学计算机第七版读书笔记（第二章）

大学计算机精简内容第二章

1，计算机系统

计算机系统由硬件系统和软件系统组成。
硬件系统中又分为主机和外部设备。主机中有由运算器和控制器组成的中央控制器（CPU），和随机内存存储器（RAM），只读内存器（ROM），高速缓冲储存器（Cache）组成的内存两部分组成。外部设备则是由输入设备（如鼠标、键盘、扫描仪、话筒等），输出设备（如显示器、打印机、扫描仪、音响等），和外存（光盘、硬盘、U盘等）组成。
软件系统则由系统软件和应用软件组成。系统软件包括操作系统（如Windows，Mac OS等），语言处理程序（如C，C++，Java等），实用程序（如诊断程序，排错程序等）。应用软件包括通用应用软件（如计算机辅助设计，办公软件等），专用应用软件（如各单位的信息管理系统等）。
不装任何软件的计算机称为“裸机”，只能识别由0，1组成的机器代码。

2，冯·诺伊曼体系结构

（1）计算机由五个基本部分组成：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
（2）程序和数据以同等地位存放在存储器中，并要按地址寻访。
（3）程序和数据以二进制表示。
现在的电脑仍然符合以上体系结构，所以都属于冯·诺伊曼计算机。

运算器
由算术逻辑单元和各种寄存器组成，现在的运算器内部还集成了浮点（即小数）运算部件。运算器的主要功能是通过逻辑运算（计算机只能执行逻辑运算，即或、且、非、异或）来执行加减乘除。累加器（一个寄存器）在运算过程中用来传输并临时存储待运算的一个操作数，ALU运算的中间结果和其他数据。
控制器
由程序计数器，指令寄存器，指令译码器，时序控制电路和微操作控制电路等组成。它的基本功能是从内存取指令，分析指令和向其他部件发出控制信号，用以调控各个部位协同工作。
（1）程序计数器，对程序中的指令进行技术，是的控制器能够一次读取指令。
（2）指令寄存器，在指令执行期间暂时保存正在执行的指令。
（3）指令译码器，识别指令的功能，分析指令的操作要求。
（4）时序控制电路，声称时序控制信号，协调在指令执行期间的各部件的工作。
（5）微操作控制电路，产生各种控制操作指令。
控制器和运算器共同组成了CPU，是计算机的核心部分。
储存器
储存器用来以二进制信息在指定位置储存程序与数据。储存器分为内储存器和外储存器两种。
1.内储存器
简称内存、主存，用来存放要执行的程序和数据，存取速度快，容量小，价格高。计算机直接从内储存器存取信息。内存又分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。前者可以读取和写入数据，但一断电信息就不保存了，后者只能读取数据（紫外线才能修改），断电后信息依旧存在。
2.外存储器
简称外存、辅存，用来长期存放程序和数据，存取速度慢，容量大，价格低。目前通常采用多级存储器体系结构来解决存储器容量，速度，成本三者的矛盾。
*3.高速缓存
一般和内存概念可以模糊，用于存放当前使用最频繁的指令和数据并实现高速存取。
储存器的相关概念
位（bit）是计算机内存的最小访问单位,一个位可以存储一个0或者1。
1个字节（byte）等于8个字（bit）。【即是8位二进制】
电脑的最大内存和cpu的地址总线数目有关，即2的地址总线数目次方等于电脑的最大内存。
计算机处理数据的时候，CPU一次存取，加工和窜送的数据单位称为“字”，每个字战友的二进制称为字长。不同计算机的字长是不同的，现在的计算机大部分字长都是64位，字长越长一次处理的信息位就越多。

数据单位	转换关系
位（bit）	/
字节（Byte）	8 b
千（Kilo）	1024 B；2^10 b
兆（Mega)	1024 KB；2^20 b
吉（Gega）	1024 MB；2^30 b
太（Tera）	1024GB；2^40 b
艾（Exa）	1024Tera；2^50 b

往后还有ZB，YB，BB，NB，DB以此类推即可
主存容量即对应内存，存放在物理地址。
虚存容量即对应储存，存放在虚拟地址。
2的x次方等于容量大小，这个x是多少位，那么它就有多少位地址。

输入设备
输入设备用于接收用户输入的原始数据和程序，并将它们转换成计算机可以识别的形式（二进制）存放在内存中。
输出设备
输出设备用于将存放在内存中由计算机处理的结果转变为用户可接受的形式。

3，计算机基本工作原理

指令与格式：指令时能够被计算机手边并执行的二进制编码，也称为机器指令。它规定了计算机能够执行的操作以及操作对象所在的位置。一条指令由两部分组成：1.操作码，告诉CPU应当执行什么操作。2.地址码，告诉CPU索要操作的数据在哪里，典型数据可以存储在运算器中，也可以是内存储器的某个单元地址。
指令系统及指令类型：（1）数据传输型[将数据在储存器之间，寄存器之间，寄存器和储存器之间传送]（2）数据处理型[对数据进行运算]（3）数据控制型（4）输入输出型（5）硬件控制型