目錄
計(jì)算機(jī)的組成
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成是什么？
硬件組成及功能
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件組成包括哪些模塊？各模塊的主要功能是什么？
軟件系統(tǒng)及功能
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的軟件組成是什么？不同的軟件的作用是什么？
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)概念
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有哪些性能指標(biāo)？如何定義的？
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是如何分類的
什么是計(jì)算機(jī)軟、硬件的邏輯等價(jià)性？理解軟硬件的等價(jià)性的意義是什么？
什么是固件？舉例說明固件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展
計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程
一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)包括兩大部分，即硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。
硬件組成及功能?硬件系統(tǒng)是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)的物理設(shè)備，即由機(jī)械、光、電、磁等器件構(gòu)成的具有計(jì)算、控制、存儲(chǔ)、輸人和輸出功能的實(shí)體部件。如 CPU、存儲(chǔ)器、軟盤驅(qū)動(dòng)器、硬盤驅(qū)動(dòng)器、光盤驅(qū)動(dòng)器、主機(jī)板、各種功能卡及整機(jī)中的主機(jī)、顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、調(diào)制解調(diào)器等,整機(jī)硬件也稱為“硬設(shè)”。
?軟件系統(tǒng)則是指管理計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)資源、控制計(jì)算機(jī)運(yùn)行的程序、命令、指令數(shù)據(jù)等，軟件系統(tǒng)就是程序系統(tǒng)，也稱為“軟設(shè)備”。
?平時(shí)所說的“計(jì)算機(jī)”，都是指含有硬件和軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)依靠硬件和軟件的協(xié)同工作來執(zhí)行具體的任務(wù)。計(jì)算機(jī)硬件是軟件的基礎(chǔ)，任何軟件都是建立在硬件基礎(chǔ)之上的，何軟件也離不開硬件的支持?？梢哉f，硬件是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，而軟件則是硬件功能的擴(kuò)充和完善。
軟件系統(tǒng)及功能計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成，功能分別如下：
存儲(chǔ)器：計(jì)算機(jī)用于存放指令和數(shù)據(jù)的部件。
運(yùn)算器：在控制器的控制下，完成加減乘除運(yùn)算、邏輯運(yùn)算。
控制器：整個(gè)計(jì)算機(jī)的控制中心，其功能是對(duì)當(dāng)前指令所需要完成的操作進(jìn)行譯碼分析，產(chǎn)? 生各部件所需要的控制信號(hào)，通過向計(jì)算機(jī)各個(gè)部件發(fā)出控制信號(hào)，使整個(gè)計(jì)算機(jī)自動(dòng)、協(xié)調(diào)地工作。
輸入設(shè)備：是向計(jì)算機(jī)輸入信息的設(shè)備。外界信息通過輸入設(shè)備轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的二? 進(jìn)制代碼。
輸出設(shè)備：是將計(jì)算機(jī)的處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人們或其他設(shè)備所能接受的形式。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)概念計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)一般分為兩大類：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。
系統(tǒng)軟件是指管理、調(diào)度、監(jiān)視和維護(hù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的程序集合，這些系統(tǒng)資源包括硬件資源與軟件資源，是系統(tǒng)得到合理調(diào)度，確保高效運(yùn)行。常用的系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)、語言處理程序、標(biāo)準(zhǔn)程序庫、服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)管理軟件等，其核心是操作系統(tǒng)。
應(yīng)用軟件又稱為應(yīng)用程序，它是用戶在各自的應(yīng)用領(lǐng)域中根據(jù)具體的任務(wù)需要所開發(fā)的程序，如工程設(shè)計(jì)程序、數(shù)據(jù)處理程序、自動(dòng)控制程序、企業(yè)管理程序、科學(xué)計(jì)算程序等。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能指標(biāo)第一層是微程序設(shè)計(jì)級(jí)。
第二層是機(jī)器指令系統(tǒng)級(jí)。
第三層是操作系統(tǒng)級(jí)即虛擬機(jī)。
第四層是語言處理程序及其他系統(tǒng)軟件級(jí)。
第五層是面向用戶的應(yīng)用程序級(jí)。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類1.機(jī)器字長(zhǎng)：CPU一次能處理的數(shù)據(jù)位數(shù)，它決定了寄存器、運(yùn)算部件、數(shù)據(jù)總線的位數(shù)。
2.存儲(chǔ)容量：包括主存儲(chǔ)器容量和輔助存儲(chǔ)器容量。
主存儲(chǔ)器容量是指主存儲(chǔ)器中存放數(shù)據(jù)的字節(jié)或字的數(shù)量，以字節(jié)為單位表示主存儲(chǔ)器每個(gè)單元存放一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，而以字為單位則表示主存儲(chǔ)器每個(gè)單元存放一個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)。
輔助存儲(chǔ)器的容量一般以字節(jié)數(shù)來表示。
3.運(yùn)算速度：與許多因素有關(guān)，如計(jì)算機(jī)的主頻、執(zhí)行何種操作、訪問存儲(chǔ)器的速度等。
4.可配置的外圍設(shè)備
5.性能價(jià)格比：衡量計(jì)算機(jī)性能的一項(xiàng)綜合指標(biāo)，性價(jià)比越高，就越表示該計(jì)算機(jī)價(jià)廉物美。
6.可靠性、可維護(hù)性和可用性
按計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分：
（1）單指令流單數(shù)據(jù)流（SISD）結(jié)構(gòu)
（2）單指令流多數(shù)據(jù)流（SIMD）結(jié)構(gòu)
（3）多指令流單數(shù)據(jù)流（MISD）結(jié)構(gòu)
（4）多指令流多數(shù)據(jù)流（MIMD）結(jié)構(gòu)
按計(jì)算機(jī)的用途分類：
（1）通用計(jì)算機(jī)
（2）專用計(jì)算機(jī)
按計(jì)算機(jī)的使用方式分類：
（1）桌上型計(jì)算機(jī)
（2）服務(wù)器型計(jì)算機(jī)
（3）嵌入式計(jì)算機(jī)
按計(jì)算機(jī)的規(guī)模分類：
（1）巨型計(jì)算機(jī)（2）大/中型計(jì)算機(jī)
（3）小型計(jì)算機(jī)
（4）微型計(jì)算機(jī)
在計(jì)算機(jī)中任何由軟件實(shí)現(xiàn)的操作，都可以由硬件來實(shí)現(xiàn)，反之亦然。只不過由硬件實(shí)現(xiàn)的操作速度更快，但缺乏軟件實(shí)現(xiàn)的靈活性。軟、硬件的這種特性叫做邏輯等價(jià)性。這是特指在實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)指令和程序功能上的邏輯等價(jià)。
意義：隨著大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展，實(shí)體硬件機(jī)的功能范圍不斷在擴(kuò)大。第一級(jí)和第二級(jí)的邊界范圍，要向第三級(jí)乃至更高級(jí)擴(kuò)展。這是因?yàn)槿萘看?、價(jià)格低、體積小、可以改寫的只讀存儲(chǔ)器提供了軟件固化的良好物質(zhì)手段?，F(xiàn)在已經(jīng)可以把許多復(fù)雜的、常用的程序制作成所謂固件。就它的功能來說，是軟件；但從形態(tài)來說，又是硬件。其次，目前在一片硅單晶芯片上制作復(fù)雜的邏輯電路已經(jīng)是實(shí)際可行的，這就為擴(kuò)大指令的功能提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，因此本來通過軟件手段來實(shí)現(xiàn)的某種功能，現(xiàn)在可以通過硬件來直接解釋執(zhí)行。進(jìn)一步的發(fā)展，就是設(shè)計(jì)所謂面向高級(jí)語言的計(jì)算機(jī)。這樣的計(jì)算機(jī)，可以通過硬件直接解釋執(zhí)行高級(jí)語言的語句而不需要先經(jīng)過編譯程序的處理。傳統(tǒng)的軟件部分，今后完全有可能“固化”甚至“硬化”。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展固件是指設(shè)備內(nèi)部保存的設(shè)備“ 驅(qū)動(dòng)程序?”，通過固件，操作系統(tǒng)才能按照標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備驅(qū)動(dòng) 實(shí)現(xiàn)特定機(jī)器的運(yùn)行動(dòng)作，比如光驅(qū) 、刻錄機(jī)等都有內(nèi)部固件。
從第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)誕生至今的 60 多年來,計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的過程。
按計(jì)算機(jī)所使用的器件及其規(guī)模,可以將電子計(jì)算機(jī)的歷史分為以下幾個(gè)階段。
1946-1956年：第一代，電子管計(jì)算機(jī)。
1956-1964年：第二代，晶體管計(jì)算機(jī)。
1964-1971年：第三代，中、小規(guī)模集成電路(MSI、SSI)計(jì)算機(jī)。
1971-1990年：第四代，大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路(LSI、VLSI)計(jì)算機(jī)，第一、二代微處理。
1990年至今：第五代，甚大規(guī)模集成電路(ULSI)計(jì)算機(jī)，第三、四、五、六代及多核微處理器。
以上復(fù)習(xí)資料均由作者本人根據(jù)所學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理課程大綱，參考包健《計(jì)算機(jī)組成原理與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)》整理而成。?
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