第一章 计算机系统概论,推迟了好久没写，补上

核心框架：冯·诺依曼体系结构

1. 核心思想

• 程序存储原理：指令与数据共存于存储器，CPU 按序自动执行。
• 五大部件：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
• 二进制编码：指令与数据均以二进制表示，指令含操作码（功能）和地址码（操作数位置）。
• 顺序执行+条件跳转：指令默认顺序执行，运算结果可改变流程。

2. 关键历史节点

• ENIAC（1946）：首台电子计算机，无存储程序能力。
• 冯·诺依曼结构（1945）：提出存储程序与五大部件模型，奠定现代计算机基础。

计算机硬件组成与工作过程

1. 硬件系统框图（重点）

graph LR
A[输入设备] --> B[存储器]
B --> C[运算器]
C --> D[输出设备]
B --> E[控制器]
E -->|控制信号| A
E -->|控制信号| B
E -->|控制信号| C
E -->|控制信号| D

• 运算器（ALU）：执行算术/逻辑运算，核心为算术逻辑单元。
• 控制器：发出时序信号，协调各部件（取指 → 译码 → 执行）。
• 存储器：主存（内存）存储当前程序/数据，辅存（外存）长期存储。
• 总线：地址总线（寻址）、数据总线（传输）、控制总线（操作同步）。

2. 工作过程详解（以计算 ax² + bx + c 为例）

1. 取指令：控制器从存储器读取指令（如取数、乘法、加法）。
2. 译码：解析操作码（如乘法操作）和地址码（操作数地址）。
3. 执行：
   • 从存储器加载 a, x 到运算器，计算 ax；
   • 加载 b，计算 ax + b；
   • 乘以 x 后加 c，结果存回存储器。
4. 写回：将最终结果输出或存储。

计算机系统层次结构

graph BT
A[应用软件] --> B[高级语言虚拟机]
B --> C[汇编语言虚拟机]
C --> D[操作系统虚拟机]
D --> E[机器语言层]
E --> F[微指令层]

层次意义：

• 高级语言 → 汇编语言 → 机器语言 → 微指令，逐层翻译/解释执行。
• 操作系统层：管理硬件资源

计算机性能指标

指标	公式/说明	意义
主频	$f = \frac{1}{T}$（T 为时钟周期）	CPU 工作频率
CPI	总时钟周期数 / 指令条数	单指令耗时
MIPS	指令数 / (执行时间 × 10⁶)	每秒百万指令
存储容量	1KB = 2¹⁰B, 1MB = 2²⁰B	内存/外存容量
字长	32/64 位（影响精度与并行能力）	一次处理的数据位数

计算机分类与应用 （略）

分类：

• 超级计算机（神威·太湖之光、天河系列）：科学计算（如气候模拟、核物理）。
• 嵌入式系统（SOC）：智能设备核心（如物联网终端）。

应用领域：

• 实时控制（工业自动化）
• 数据处理（大数据）
• 人工智能（机器学习）

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第一章都是概述性内容，非常地水 💦💦💦