1、 什么是计算机

一种具有数据计算、模拟分析、智能控制、事务处理等能力的机器/工具。

2、 计算机工作中无需人为干预持续自动工作；计算器工作过程中需要人工干预。

3、计算机由软件和硬件两大部分组成。

4、 现代计算机硬件系统→ “三器两备”五大部件：

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备   通过总线等联结成为一个有机的整体。

5、 硬件是计算机的物质基础，是计算机系统的核心。

6、 软件是用户与硬件的交互界面，在计算机中起指挥管理的作用。由程序和文档组成。

7、计算机软件分为：系统软件(系统程序)、应用软件(应用程序)

8、 硬件与软件的关系：

硬件与软件的组合构成了完善的计算机系统；硬件是躯体，是物质基础，软件是智慧，是灵魂，是硬件功能的完善与扩充；硬件与软件相互渗透、相互依存、相互配合、相互促进、缺一不可。

9、 计算机系统的功能由硬件完成或是软件实现在逻辑功能上是等价的。

10、计算机系统的软件与硬件可以相互转化：软件固化/硬化、固件(程序固定在ROM中组成的部件)

11、计算机的解题过程：

用户编写的高级语言程序(源程序) → { 翻译成机器语言程序(目标程序)→运行 }(计算机)→结果

12、只有机器语言可以直接在机器上执行

(1)机器语言——0/1代码表示的语言

(2)汇编语言——符号试程序设计语言：用符号表示操作和指令或数据在存储空间的地址

汇编语言翻译成机器语言：汇编程序完成(计算机系统程序)

虚拟机：从用户的角度看好像能直接执行用户编写的源程序的机器(软件实现的机器)

本质上仍是一种面向实际机器的语言：每一条语句都与机器语言某一条语句一一对应；没有通用性，每台机器都必须有一种与之对应的汇编语言。

(3)高级语言——(面向问题的)

将高级语言程序翻译成机器语言程序在M1上执行，或者翻译成汇编语言程序或其他中间语言程序在M2、M1上执行。

翻译程序：把高级语言翻译成机器语言程序的软甲，分为编译程序(一次全部翻译再执行)、解释程序(翻译一条执行一条)。

(4)微程序机器M0——也是实际机器：将M1(传统机器)中的每一条机器指令翻译成一组微指令，即构成一个微程序。

13、实际机器与汇编语言虚拟机器之间由操作系统软件构成虚拟机器。

随着计算机应用和软件技术的发展，在高级语言虚拟机器之上又出现了应用语言虚拟机。

14、计算机系统是一个由硬件和软件组成的多级层次结构。它通常由微程序级、一般机器级、操作系统级、汇编语言级、高级语言级，每一级上都能进行程序设计，并得到下面各级的支持。

15、存储程序控制并按地址顺序执行是计算机能自动工作的关键所在。

存储程序控制原理奠定了当代电子计算机体系结构的基础。

冯诺依曼计算机/存储程序计算机

计算机必须具备的额两个能力：存储程序、自动执行程序

16、按照存储程序控制原理，计算机必须具有五大功能：数据传送的功能、数据存储的功能、数据处理的功能、操作控制的功能、操作判断的功能。

数据存储的功能是实现计算机自动运算的关键

数据处理的功能是计算机进行运算、处理、控制的基础

17、冯诺依曼计算机的特点：

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部件组成

指数混存，二进制码表示，按地址访问

指令由操作码和地址码组成，在存储器中顺序存放

以运算器为中心集中控制

Attention：现在计算机以存储器为中心

18、运算器：完成算数和逻辑运算，并将运算结果暂存在运算器内

存储器：存放数据和程序，是计算机各种信息存储和交流的中心

控制器：控制指挥程序和数据的输入运行以及处理运算结果，实现计算机本身运行的自动化，即实现程序的自动运行。

输入设备：将人们熟悉的信息形式转换成机器能识别的信息形式，即输入原始数据和处理这些数据的程序。

输出设备：将机器运算结果转化为人们熟悉的信息形式。

19、计算机非冯化，例如：用多个处理部件形成流水处理、组成阵列机结构(单指令流多数据流)

20、计算机的技术性能指标：系统性能、硬件组成、外设配置、

常用的计算机硬件相关性能指标：主频、运算速度、运算精度、存储容量、存取周期

其他性能指标：综合性指标—兼容性、吞吐率、响应时间、利用率等；特定性指标—保密性、安全性、完整性、可拓展性；功能性指标—汉字处理能力、联机事务处理能力、I/O总线特性、网络功能

(1)CPU主频——CPU主时钟频率

CPU的工作节拍由主时钟控制

很大程度上决定了计算机的运行速度

(2)运算速度：计算机工作能力和生产效率的主要表征

表示方法：每秒执行的指令数或每秒运算次数

执行一条指令所需要的时钟周期数

(3)运算精度：计算机处理信息时直接处理的二进制信息位数

取决于：机器字长、采用的方法

机器字长：由CPU中数字寄存器的位数决定。机器字长越长，数表示的范围越大，运算精度越高。

机器字长同时影响运算速度，CPU字长短，处理位数较多的数据需要经过两次或多次的运算才能完成。

机器字长决定着运算器、寄存器、数据总线的宽度，直接影响着硬件的代价。

存储字长一般等于机器字长或字长的整数倍。

指令系统的功能强弱可能与机器字长相关。

(4)存储容量：主存容量和辅存容量

(5)存取周期：主存进行一次完整的读写操作所需要的时间，即主存进行连续的读写操作所需要的最短的时间间隔。

存取周期越小，从主存存取信息的时间越短，计算机系统性能越高。

21、RAS特性

(1)Reliability可靠性：计算机系统在规定的工作条件和预定的工作时间内持续正确运行的概率

平均无故障时间、平均故障间隔时间

(2)Availability可维性：系统发生故障后能尽快修复的能力

平均修复时间

(3)Serviceability可用性

系统可供利用的程度=平均修复时间/(平均无故障时间+平均修复时间)

如果平均无故障时间>>平均修复时间，表示系统可靠性高，可用性好

22、计算机发展(四代)：手工计算阶段 →  机械计算阶段 → 电子计算阶段

电子数字计算机：电子管计算机 → 晶体管计算机 →  集成电路计算机 → 大规模集成电路计算机

系列计算机：通用化、系列化、标准化

计算机分类：

按信息形式及处理方式：数字计算机、模拟计算机、数模混合计算机

按计算机的用途分：专用计算机、通用计算机

按计算机的规模分：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机、单片机

按使用方式：工作站和服务器

巨型机——超级计算机/高性能计算机eg:银河、曙光、神威、升腾、Cray

单片机：中央处理器、存储器、和输入输出接口集成在一块芯片上的微型计算机

23、计算机应用：科学计算、数据处理、实时控制、辅助设计/教学/制造/分析、人工智能

科学计算——数据量小，计算量大、运算复杂