计算机系统概论
计算机分类
一、电子模拟计算机：
特点：数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
二、电子数字计算机：
用数字来表示数量的大小，惯称电子计算机。
特点：按位运算，并且不连续地跳动计算。
根据计算机效率/速度/价格/运行的经济性和适应性分类：
1）专用计算机：最有效，最经济，最快速，但适应性很差。
分类：
（1）超级计算机：主要用于科学计算，运算速度每秒百万亿次以上，数据存储容量大，结构复杂，价格昂贵。
（2）大型机
（3）服务器
（4）PC机
（5）单片机：只用一片集成电路做成的计算机，体积小，结构简单，性能指标较低，价格便宜
（6）多核机
2）通用计算机：适应性大，但牺牲了效率，速度和经济性。
计算机的发展简史
一、计算机五代的变化
1）第一代 1946-1957年 电子管计算机，运算速度每秒几千次至几万次，体积庞大，成本高，可靠性较低。期间确定了程序设计的基本方法，数据处理机开始应用。
2）第二代 1958-1964年 晶体管计算机，运算速度几万次到十几万次，可靠性提高，体积缩小，成本降低，工业控制机开始应用。
3）第三代 1965-1971年 中小规模集成电路计算机，可靠性进一步提高，体积进一步缩小，成本进一步下降，速度每秒几十万次到几百万次，小型计算机开始出现。
4）第四代 1972-1990年 大规模和超大规模集成电路计算机，可靠性更进一步提高，体积更进一步缩小，成本更进一步下降，速度每秒1000万次到1亿次，微型计算机开始出现。
5）第五代 1991年开始 巨大规模集成电路计算机，运算速度每秒10亿次，单片计算机开始出现。
计算机的性能指标
1）吞吐量：一台计算机在某一时间间隔内能够处理的信息量。
2）响应时间：从输入有效到系统产生响应之间的时间度量，用时间单位来度量。
3）利用率：给定的时间间隔内系统被实际使用的时间所占的比率，用百分比表示。
4）处理机字长：处理机运算器中一次能够完成二进制书运算的位数，如32位，64位。
5）总线宽度：一般指CPU中运算器与存储器之间进行互连的内部总线二进制数。
6）存储器容量：存储器中所有存储单元的总数目，通常用KB、MB、GB、TB来表示。
7）存储器带宽：单位时间内从存储器读出的二进制数信息量，一般用字节数/每秒表示。
8）主频/时钟周期：主时钟的频率（f）为CPU主频，度量单位为MHZ（兆赫兹）、GHZ（吉赫兹）。主频的倒数为CPU时钟周期（T），T=1/f，度量单位是微秒，纳秒。
9）CPU执行时间：CPU执行一般程序所占用的CPU时间。CPU执行时间=CPU时钟周期数XCPU时钟周期。
10）CPI：每条指令周期数，即执行一条指令所需的平均时钟周期数。CPI=执行某段程序所需的CPU时钟周期数/程序包含的指令条数。
11）MIPS：平均每秒执行多少百万条定点指令数。MIPS=指令数/（程序执行时间X106）
12)FLOPS:每条执行浮点操作的次数，用来衡量机器浮点操作的性能。FLOPS=程序中的浮点数操作次数/程序执行时间（s）
计算机的硬件
硬件组成要素：
五大部件：控制器、运算器、存储器、输入设备、输出设备
三大线：数据信号线、地址信号线、控制信号线
计算机软件
分类：
（1）系统程序
作用：用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能级用途。
分类：1）各种服务性程序；2）语言程序；3）操作系统；4）数据库管理系统
（2）应用程序
作用：用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序。
软件的发展演变：
（1）手编程序：直接用机器语言（即机器指令代码）来编写程序。
目的程序：计算机完全可以“识别”并能执行的程序。
（2）汇编语言：用一些约定的文字、符号和数字按规定的格式来表示各种不同的指令，然后再用这些特殊符号表示的指令来编写程序。
汇编器：将文字、数字、字符等转换成计算机能够识别的机器语言。
（3）算法语言：按实际需要规定好的一套基本符号及由这套基本符号构成的程序的规则。
源程序：用算法语言编写的程序。
编译器：编译程序和运行系统合称为编译器。
链接器：将多个模块与库程序组合在一起以解析所有的应用。
加载器：将机器代码放入合适的内存位置以便处理器执行。
软件与硬件的逻辑等价性：任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。
