计算机基础（原理，以硬件为主，软件建立在硬件的基础之上）
- 一、计算机系统概论
- 二、计算机中数据表示
- 三、运算方法与运算器
- 四、存储器系统
- 技术指标
- 存储元电路
- 五、指令系统
- 六、控制器
- 七、接口与输入输出
- 八、外围设备
- 九、总线
- 十、并行处理与互连设备
- 十一、多处理机与机群系统
- 码点
一、计算机系统概论
计算机发展
划分为5个阶段
- 电子管时代
- 晶体管时代
- 集成电路时代
- 大规模/超大规模集成电路时代
- 超级规模集成电路时代
计算机应用
- 科学计算
- 数据处理
- 实时控制
- 机械
- 导弹军事
- 等等
- 计算机辅助系统
- 设计
- 制造
- 等等
- 人工智能
- 远程教育
- 电子商务
计算机组成
硬件
五大组成部分，其中运算器和控制器结合起来称为CPU
- 运算器
- 控制器
- 存储器
- 输入设备
- 输出设备
软件
- 系统软件
- 应用软件： 用户为解决某个应用领域中的各类问题而编写开发的程序
计算机系统的层次结构
- 微程序设计层
- 指令系统层
- 操作系统层
- 汇编语言层
- 高级语言层
传统冯诺依曼计算机结构与现代的计算机系统结构
前者以CPU为中心，集中顺序控制的串行机制（数据直接进入CPU进行处理），后者以存储器为中心（存储器的数据流进入CPU，CPU再进行控制）
二、计算机中数据表示
计算机处理的是数据是二进制，形式上最简单，物理上最可靠 数据包括数值型数据和非数值型数据
进位计数制及其之间的转换
计算机内部职能识别二进制数，程序设计时，数据往往使用十进制或十六进制表示 进位计数制的两个特征：
- 基数R： 指进制数中数码所允许取值的个数，且计数规则是 逢R进1
- 位权W： 指基数R的i次幂，表示进制数中第i位的位权
- 十进制
后缀为D
- 二进制
后缀为B
- 十六进制
后缀为H，当十六进制数首位为A~F时，其前必须加“0”
四位二进制数的编码与一位十六进制数的数码之间存在着一一对应的关系，所以转换比较方便
0000 - 0 0001 - 1 0010 - 2 0011 - 3 0100 - 4 0101 - 5 0110 - 6 0111 - 7 1000 - 8 1001 - 9 1010 - A 1011 - B 1100 - C 1101 - D 1110 - E 1111 - F
定点数的表示
计算机本身是无法识别数据的符号的，所以也必须用0和1来表示符号，规定：数据字的最高位为符号位，并且用 0 表示 + ; 1 表示 - 我们把书写形式（正、负符号加绝对值）的数据称为真值，机器内的存储形式（符号位加二进制数值）的数据称为机器数 数据中的小数点在计算机中有两种表示方法，即定点表示法和浮点表示法
浮点数的表示
非数值数据的表示
- ASCII码
- 字符串
数据校验码
三、运算方法与运算器
定点数的算术运算与实现
逻辑运算与移位操作
定点运算器
浮点数的算术运算与浮点数运算器
四、存储器系统
视频, 世界上有太多令人震撼的事情了，每一颗螺丝钉造就了这个精彩的世界！
多级存储体系结构
- cache
高速缓冲处理器 作用： 解决CPU与主存之间速度匹配问题，分为指令cache和数据cache 又称： 高速小容量存储器，可以在CPU内部（内部cache）、又可以在CPU外部（外部cache），
- 主存（内存）
主要是半导体存储器，用于存放当前运行的程序和数据结构 存储单元，存储地址，一一对应，一般是按字节编址
- 只读存储器（ROM）FE2PROM
系统断电后不会丢失存储信息
- 随机存储器（RAM），主要是这个
系统断电后自动丢失其中存储信息
- 闪速存储器
- 并行存储器
顺序存储器（SAM）=> 与物理位置有关
辅存结构
虚拟存储器：包括硬盘（一般磁表面存储器）、U盘、光盘等
- 页式虚拟存储器
- 段式虚拟存储器
- 段页式虚拟存储器
技术指标
- 存储容量
- 存取时间
- 存储周期
- 存储带宽
- 可靠性
- 性能/性价比
存储元电路
存储 1， 0的电路， 存储器芯片：N(字数，2的n次方)*m(位数，一般为1，4，8) (bit) 总共需要这么多个存储元电路，这些个电路排成矩阵，成为存储体 存储体与外围电路集成在一块硅片上，称为存储器组件
- 六管静态存储元
- 单管动态存储元
- 只读存储器存储元
CPU通过地址信号线、数据信号线、控制信号线，传到地址总线，再与存储器进行交流
五、指令系统
指计算机所能执行的全部指令的集合，成为指令集，软件设计的基础 一台计算机指令系统的优劣直接影响着计算机系统的性能和功能
指令系统与性能
六、控制器
1、CPU -> 运算器（数据加工） + 控制器（指令操作控制、时序控制）
作用：保证程序中指令执行顺序的正确； 实现一条指令的功能
2、控制器： 程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器、操作控制器； 取指令、分享指令、执行指令
运算器： 算术逻辑单元、累加寄存器、数据缓冲寄存器、状态寄存器；
3、
七、接口与输入输出
接口概述（输入接口与输出接口）
- 接口的功能与组成
- I/O 端口的编址方式
输入输出方式
直接存储器传输（DMA）方式
- 程序控制传送方式
- 中断方式
- 直接存储器方式
- 通道方式
八、外围设备
外围设备概述
- 外围设备的概述
- 外围设备的分类
- 外围设备的功能
输入设备
- 键盘
- 鼠标
- 其他输入设备
输出设备
- 显示器
- 打印机
外存储设备
- 磁表面存储器的原理
- 磁记录方式
- 硬磁盘存储器
- 光盘存储设备
- 闪存
九、总线
总线技术概述
总线系统结构
- 总线通道组成
- 总线结构类型
总线信息传送方式及定时
- 总线信息传送方式
- 总线定时
总线的仲裁
- 集中式仲裁
- 分布式仲裁
计算机中的总线
- 内部总线
- 外部通信总线
新一代总线
- PCI Express 总线
- USB 总线
十、并行处理与互连设备
并行处理的概念
- 并行性
并行处理机基本结构
- 并行处理机的两种典型结构
SIMD 计算机基本结构
SIMD 计算机的应用
互连网络的概念
是一种由开关元件按照一定的拓扑结构和控制方式将集中式系统或分布式系统中的结点连接起来所构成的网络，这些结点可能是处理器、存储模块或者其他设备，他们通过互连网络相互连接并进行信息交换
静态互连网络
动态互连网络
互连网络的消息传递机制
十一、多处理机与机群系统
多处理机系统特点与分类
多处理机软件和典型的多处理机系统
机群系统
宏： 就是一些命令组织在一起，作为一个单独命令完成一个特定任务
码点
操作系统
- Windows
- Linux
- MacOS
- Android
- iOS