计算机的组成与通信之简介

计算机的软硬件的概念

计算机系统由“软件”和“硬件”两大部分组成。计算机性能的好坏取决于“软”、”硬“功能的总和。

计算机的基本组成

运算器：用来完成算术运算和逻辑运算，并将运算结果暂存在运算器内。

存储器：用来存放数据和程序。

控制器：用来控制、指挥程序和数据的输入、运行以及处理运算结果。

输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能识别的信息形式、常见的有键盘、鼠标。

输出设备：可将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出、显示器输出。

以上是计算机的五大部件（又称五大子系统）在控制器的统一指挥下，有条有序的自动工作，由于运算器和控制器在逻辑关系和电路结构上联系十分紧，尤其在大规模集成的电路制作工艺出现后，这两大部件往往集成在同一芯片上，因此，通常将它们合起来统称为中央处理器（cpu）。把输入设备和输出设备简称为I/O设备。这样，现代计算机可认为由三大部分组成：CPU、I/OS设备及主存器，CPU与主存器合起来又可称为主机，I/O设备又可称为外部设备。

计算机工作的全过程

设某机器的指令字长为16位，其中操作码占6位，地址码占10位，并置PC的初始值为0。启动机器后，控制器立即将PC的内容送至主存的MAR（记作PC——》MAR）并命令存储器作读取操作，此刻主存的“0”号单元的内容（如“0000010000001000”）便送入MDR内。然后由MDR送至控制器的IR（记作MDR——》IR），完成了一条指令的读取过程。经CU分析（记作OP（IR）），操作码“000001”为取数指令，于是CU又将IR中的地址码“0000001000”送至MAR（记作Ad（IR）——》MAR），并命令存储器做读取操作，将该地址单元中的操作数x送至MDR，再由MDR送至运算器的ACC（记作MDR——》ACC），完成此指令的执行过程。此刻，也即完成了第一条取数指令的全过程，即将操作数x送至运算器ACC中。与此同时，PC完成自动加1的操作，形成下一条指令的地址“1”号。同上所述步骤完成第二条指令的执行，得到执行结果，直至执行到程序的最后一条指令为止。

机器数与真值

机器数：一个数在计算机中的表示形式。叫做这个数的机器数。机器数是带符号的，在计算机用一个数的最高位存放符号，正数为0，负数为1。比如，十进制的数+3，计算机字长为8位，转成二进制就是00000011。如果是-3，就是10000011。

真值：因为第一位是符号位，所以机器数的形式值就不等与正真的数值。例如有符号数10000011，其最高位1代表负。其真数值是-3，而不是形式值131（10000011转成十进制等于131）。所以为区别起见，将带符号的机器数对应的真正数值称为机器数的真值。

osi七层协议

物理层（中继器、集线器、双绞线）：依靠物理介质接入Internet，言外之意就是计算机之间必须完成组网。物理层功能：主要是基于电器特性发送高低电压（电信号），高电压对应数字1，低电压对应数据0。

数据链路层（网桥、以太网交换机、网卡）：单纯的电信号0和1没有任何意义，必须规定电信号多少位一组，每组什么意思。所以数据链路层的功能就是定义了电信号的分组方式，即统一标注的以太网协议ethernet。

网络层（路由器、三层交换机）：规定的协议有：ICMP IGMP IP（IPV4 IPV6） ARP RARP。它定义的网络地址称之为IP地址，广泛采用的v4版本，它规定的网络地址由32位2 进制表示，通常写成四段十进制数，范围是0.0.0.0——255.255.255.255。

　　　　　　　　　　　　　　　　　IP协议：

ip地址的分类：

传输层（四层交换机、四层路由器）：网络层的IP帮我们区分子网，以太网层的mac帮我们找到主机。然而，如何标识这台主机上的应用程序，答案就是端口，端口即应用程序与网卡关联的编号。于是有了基于端口的传输层。规定的协议有：TCP UDP。传输层功能就是建立端口到端口的通信，端口i的范围是0~65535，0~1023为系统占用端口。