1.计算机系统概述

1.1计算机系统层次结构

第1级是微程序机器层

第2级是传统机器语言层

第3级是操作系统层：向上提供广义指令

第4级是汇编语言层

第5级是高级语言层

---

1、2层是硬件，3-5层是软件。

没有配备软件的纯硬件系统称为裸机，第3-5层称为虚拟机。

1.2计算机硬件

计算机硬件系统五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

CPU = 运算器 + 控制器

存储器 = 主存储器（内存储器/主存） + 辅助存储器（外存储器/外存）

I/O设备 = 输入设备 + 输出设备

运算器

1.运算器：进行算术运算和逻辑运算。

算术运算：加减乘除。

逻辑运算：与或非、异或、比较、移位。

其他运算：求补码、直送。

---

算术逻辑单元（ALU）：是一种组合逻辑电路。ALU是运算器的核心，ALU的核心部件是加法器。

累加器（ACC）：提供数据，并暂存运算结果。

乘商寄存器（MQ）

操作数寄存器（X）

程序状态寄存器（PSW/FR）

变址寄存器（IX）

基址寄存器（BR）

控制器

2.控制器：保证指令的正确执行、处理异常事件。

程序计数器（PC，Program Counter）：存放当前欲执行指令的地址，具有自动加一的功能。

指令寄存器（IR）：保存当前正在执行的一条指令。对用户完全透明（无法直接访问）。

控制单元（CU, Control Unit）

地址寄存器(AR)：通常用于保存当前CPU所要访问的内存地址。这个地址可以是指令地址（当CPU需要从内存中取指令时）或者数据地址（当CPU需要从内存中读取或写入数据时）。

指令译码器(ID)：负责将取自内存并存储在指令寄存器(IR)中的指令进行解码。

存储器

3.存储器：

地址寄存器（MAR）：对用户完全透明（无法直接访问）。

数据寄存器（MDR）：对用户完全透明（无法直接访问）。

输入设备

4.输入设备：常见的例如鼠标、键盘、摄像头。

输出设备

5.输出设备：常见的例如显示器、打印机。

1.3计算机软件

分为系统软件和应用软件。

系统软件主要有：操作系统（OS）、数据库管理系统（DBMS）、语言处理程序、分布式软件系统、网络软件系统、标准库程序、服务性程序。

应用软件也就是平常生活中使用的软件，例如微信，网易云音乐等。

---

编写系统软件的人员称为系统程序员，

编写应用软件的人员称为应用程序员。

1.4计算机的性能指标

主要是5个，分别是：

CPU时钟周期：CPU工作的最小时间单位。

主频：CPU时钟周期的倒数，表示每秒有多少个时钟周期。

CPI（Cycle Per Instruction）：执行一条指令所需的时钟周期数。

IPS（Instruction Per Second）：每秒执行多少条指令。

FLOPS：每秒执行多少次浮点运算。