一、计算机的发展（大纲已删除，了解即可）

计算机系统只能识别二进制0/1，通过电信号传递数据，每个二进制数位称为1bit。

二、计算机硬件的基本组成

早期冯诺依曼结构

冯诺依曼提出了“存储程序”的概念。

• “存储程序”的概念是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直至程序执行结束。

在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的。

冯诺依曼计算机的特点：

1. 计算机由五大部件组成
2. 指令和数据以同等地位存于存储器，可以按地址寻访
3. 指令和数据用二进制表示
4. 指令由操作码和地址码组成
5. 有存储程序
6. ⭐以运算器为中心⭐

传统的冯诺依曼计算机都是以运算器为中心，导致运行效率底，于是有了现代计算机结构。

现代计算机结构

⭐以存储器为中心⭐

CPU=运算器+控制器

存储器

1. 主存——内存
2. 辅存——运行内存

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⭐主存储器⭐

主存储的三个组成部分

1. 存储体
2. MAR——存储地址寄存器
3. MDR——存储数据寄存器

CPU读数据时将存储的数据地址写入MAR，存储器通过MAR在存储体中找到数据，然后将数据放到MDR中，CPU从MDR读取数据。
CPU写入数据时，将数据存入MDR，并且告知要存入的地址存入MAR，然后存储器将数据存入到存储体中。

存储单元：每个存储单元存放一串二进制代码
存储字：存储单元中二进制代码的组合
存储字长：存储单元中二进制代码的位数
存储元：即存储二进制电子元件，每个存储元可存1bit
MAR位数反映存储单元的个数，MDR位数=存储字长。

⭐运算器⭐

用于实现算术运算，逻辑运算

ACC：累加寄存器，用于存放操作数，或运算结果
MQ：乘商寄存器，在乘、除运算时，用于存放操作数或运算结果。
X：通用寄存器，用于存放操作数
⭐ALU⭐：算术逻辑单元，通过内部复杂的电路实现算数运算、逻辑运算。

⭐控制器⭐

⭐CU⭐：控制单元，分析指令，给出控制信号
IR：指令寄存器，存放当前的指令
PC：程序计数器，存放下一条指令，有自动加1功能

⭐计算机的工作过程⭐

⭐CPU区分指令和数据的依据：指令周期的不同阶段⭐。

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⭐计算机系统的层次结构⭐

⭐下层是上层的基础，上层是下层的扩展。⭐

⭐编译程序⭐:将高级语言编写的源程序全部语句一次全部翻译成机器语言程序，而后再执行机器语言程序（只需翻译一次)
⭐解释程序⭐:将源程序的一条语句翻译成对应于机器语言的语句，并立即执行。紧接着再翻译下一句（每次执行都要翻译)

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三、计算机性能指标

存储器容量

MAR位数反映存储单元的个数
MDR位数=存储字长=每个存储单元的大小
⭐总容量=存储单元个数x存储字长⭐
例：MAR为32位，MDR为8位
总容量=2³²*8bit=4GB

⭐CPU主频⭐
CPU内数字脉冲信号振荡的频率

• CPU主频（时钟频率）=1/CPU时钟周期，单位赫兹
• CPI——执行一条指令所需的时钟周期数（不同的指令，CPI不同，设置相同的指令，CPI也可能有变化）
• 执行一条指令的耗时=CPI x CPU时钟周期
• CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=（指令条数 x CPI）/主频
• IPS:每秒执行多少条指令，IPS=主频/平均CPI
• FLOPS：每秒钟执行多少次浮点运算

系统整体的性能指标

• 数据通路带宽：数据总线一次所能并行传送信息的位数（各硬件部件通过数据总线传输数据）
• 吞吐量：指系统在单位时间内处理请求的数量
• 响应时间：指从用户向计算机发送一个请求，到系统对该请求做出响应并获得它所需要的结果的等待时间。

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