1.1 計算機的分類
- 電子計算機從總體來說分為兩大類：
- 一類是電子模擬計算機，模擬計算機的特點是數值是由連續量來表示，運算過程也是連續的。數據表示方式為電壓。
- 另一類是電子數字計算機，它是在算盤的基礎上發展起來的，是用數字來表示數量的大小。數字計算機的主要特點是按位計算，並且不連續地跳動計算。數字表式方式為0和1。
- 電子數字計算機又可以分為專用計算機和通用計算機，通用計算機可以分為超級計算機、大型機、服務機、PC機、單片機和多核機六類。
1.2 計算機的發展簡史
最先出現四位的計算機，然后是八位，然后是十六位，三十二位，六十四位，到了六十四位的時候，已經可以滿足基本的計算需求了，位數越大，表示數據的精度就越高，數據就越准確。
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計算機的性能指標
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吞吐量：表示一台計算機在某一段時間間隔內（一般是1秒）能夠處理的信息量，單位為B/s。
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響應時間：表征從輸入有效到系統產生響應之間的時間度量，用時間單位來表示，一般是納秒，微秒。
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利用率：在給定的時間間隔內系統被實際使用的時間所占的比率，用百分比來表示。
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處理機字長：指處理機運算器一次能夠完成的二進制運算的位數，如32位，64位。
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總線寬度：一般指CPU中的運算器和存儲器之間進行互連的內部總線二進制位數，也就是CPU可以從存儲器讀取多少位數據。
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存儲器容量：存儲器中所有的存儲單元總數目，通常用KB,MB,GB,TB來表示。
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存儲器帶寬：單位時間從存儲器讀出的二進制數信息量，一般用字節數/秒來表示。
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主頻/時鍾周期：CPU的工作節拍受主時鍾的控制，主時鍾不斷產生固定頻率的時鍾，主時鍾的頻率（f）叫CPU的主頻。度量單位是MHz（兆赫茲）、GHz（吉赫茲）。
主頻的倒數稱為CPU時鍾周期（T），T=1/f，度量單位是us，ns。
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CPU執行時間：表示CPU執行一般程序所占用的CPU時間：CPU執行時間=CPU時鍾周期數XCPU時鍾周期
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CPI：表示每條指令的周期數，即執行每一條指令所需的平均時鍾周期數：CPI=執行某段程序所需的CPU時鍾周期數/程序包含的指令數
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MIPS：表示平均每秒執行多少百萬條定點指令數：MIPS=指令數/（程序執行時間*10的六次方）
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FLOPS：表示每秒執行浮點操作的次數，用來衡量機器浮點操作的性能：FLOPS=程序中的浮點操作次數/程序執行時間
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1.3 計算機的硬件
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數字計算機的基本組成：控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備。
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馮諾依曼型計算機：存儲數據同時也存儲程序，按照地址自動執行，五大部件，其中有控制器、運算器、存儲器、輸入設備、輸出設備，以運算器為中心。
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運算器：可以進行算術運算和邏輯運算，計算機中參與運算的數值都是二進制的，運算器的長度一般是8/16/32/64位。
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存儲器：存儲數據和程序，分為內存和外存。
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控制器：每一條基本操作叫做指令，而解決某一問題的一串指令序列，叫做該問題的計算程序，簡稱為程序，每條指令應該明確的告訴控制器，從存儲器的哪個單元取數，並且如何操作。這樣指令的內容就分為兩部分，即操作的性質和操作數的性質。前者稱為操作碼，后者稱為地址碼。
其中操作碼指出指令進行哪些操作，例如加減乘除取數存數等，而地址碼表示參加運算的數據從存儲器的哪個單元來或者運算結果到哪個存儲單元去。
指令的操作碼和地址碼用二進制代碼表示，其中地址碼和數據一樣，也是用二進制表示，而操作碼部分則是二進制代碼的編碼。
存儲器的任何位置即可以存放數據也可以存放指令，不過一般是將指令和數據分開存放，將解題的程序（指令序列）存放到存儲器中稱為存儲程序，而控制器依據存儲器的程序來控制全機協調地完成計算任務叫做程序控制。
存儲程序然后按照地址順序執行，這就是馮諾依曼型計算機的設計思想，也就是機器自動化的關鍵，由於指令和數據放在同一個存儲器中，稱為馮諾依曼結構；如果指令和數據分別存放在兩個存儲器中，稱為哈佛結構，顯然后者的計算機速度更快。
一台計算機通常有幾十種基本指令，從而構成了該計算機的指令系統，指令不僅是硬件設計的依據，也是軟件設計的基礎，因此。指令系統是衡量計算機性能的一個重要標志。
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控制器的基本任務：按照一定的順序一條接着一條取指令、指令譯碼、執行指令，通常把取指令的一段時間稱為取指周期，而把執行的一段時間叫做執行周期。
因此，控制器反復交替地處在取指周期和執行周期之間，每取出一條指令，控制器中的指令計數器就加一，從而為取下一條指令做准備，這就是指令在存儲器中順序存放的原因。
控制器完全可以區分開哪些是指令字，哪些是數據字。一般來講，取指周期中從內存讀出的信息流是指令流，它流向控制器；而在執行器周期中從內存讀出的信息流是數據流，它由內存流向運算器。
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適配器與I/O設備
輸入設備：把人們所熟悉的某種信息形式變換為機器內部所能接收和識別的二進制信息形式
輸出設備：把計算機處理的結果變換為人或其他機器設備所能接收和識別的信息形式
適配器：它使得被連接的外圍設備通過系統總線與主機進行聯系，以便使主機和外圍設備並行協調地工作
總線：構成計算機系統的骨架，是多個系統部件之間進行數據傳送的公共通路。
總之，現代電子計算機是由運算器、存儲器、控制器、適配器、總線和輸入/輸出設備組成的。這也是人們常說的計算機硬件。