计算机的基本组成(计算机系统组成)

2022-07-23 80酷酷网 80kuku.com

计算机系统组成（计算机的基本组成）

计算机的发展历史

严格来讲计算机从诞生到现在经历了很多阶段，已经发展成为一种自动地、高速地、精确地进行信息处理的电子设备，也是20世纪的重大发明之一。

计算机的发展包括了硬件和软件的发展，硬件的发展为计算机提供了更快的处理速度，而软件的发展为用户提供了更好的体验。两者相辅相成，密不可分。

第一阶段： 60年代中期以前，是计算机系统发展的早期时代。在这个时期通用硬件已经相当普遍，软件却是为每个具体应用而专门编写的，大多数人认为软件开发是无需预先计划的事情。这时的软件实际上就是规模较小的程序，程序的编写者和使用者往往是同一个(或同一组)人；
第二阶段：从60年代中期到70年代中期，是计算机系统发展的第二代。在这10年中计算机技术有了很大进步。多道程序、多用户系统引入了人机交互的新概念，开创了计算机应用的新境界，使硬件和软件的配合上了一个新的层次；
第三阶段：计算机系统发展的第三代从20世纪70年代中期开始，并且跨越了整整10年。在这10年中计算机技术又有了很大进步。分布式系统极大地增加亍计算机系统的复杂性百思特网，局域网、广域网、宽带数字通信以及对“即时”数据访问需求的增加，都对软件开发者提出了更高的要求；
第四阶段：在计算机系统发展的第四代已经不再看重单台计算机和程序，人们感受到的是硬件和软件的综合效果。由复杂操作系统控制的强大的桌面机及局域网和广域网，与先进的应用软件相配合，已经成为当前的主流。计算机体系结构已迅速地从集中的主机环境转变成分布的客户机/服务器。

冯诺依曼计算机模型

虽然计算机的发展迅速，但整体设计上还是符合冯诺依曼的组织结构，那么什么是冯诺依曼计算机模型。

根据冯诺依曼体系结构构成的计算机，必须具有如下功能，先从内存中取出第一条指令，通过控制器的译码，按指令的要求，从存储器中取出数据进行指定的运算和逻辑操作，然后再按地址把结果送到内存中去。接下来再取出第二条指令，在控制器的指挥下完成规定操作。我们来一张图更直观的解释：

从图中可以看出冯诺依曼体系结构计算机由五大部分组成：

控制器：

是整个计算机的中枢神经，其功能是对程序规定的控制信息进行解释，根据其要求进行控制，调度程序、数据、地址、协调计算机各部分工作及内存与外设的访问等。

运算器：

运算器是计算机中对信息进行加工、运算的部件，它的速度决定了计算机的运算速度。运算器的功能是对二进制编码进行算术运算（加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、比较、移位）。通常情况下是把运算器和控制器合在一起，做在一块半导体集成电路中，称为中央处理器，简称CPU。

存储器：

其功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。

输入设备：

输入设备和输出设备统称为外部设备，简称外设。输入设备的作用是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入到计算机。常见的输入设备有键盘、鼠标、触摸屏等。

输出设备：

输出设备与输入设备同样是计算机的重要组成部分，它把计算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。微机常用的输出设备有显示终端LCD、音响等。

哈佛计算机模型

哈佛结构就是将程序的逻辑代码和变量分开存放的一种结构，而他们存放的位置可以是形同的也可以是不同的，总是只要是分成两个部分单独访问的结构都可以叫哈佛结构。（例如：51的程序的逻辑代码段放在ROM中，而变量部分则放在ROM中；而ARM的逻辑代码和变量都是存放在RAM（内存）中的，但是，它在内存中划分了两部分的空间，其中一部分放逻辑代码，另一部分方变量。之间不会相互干扰）哈佛结构的优点就是逻辑代码和变量单独存放，使之不会相互干扰，进而当程序出BUG的时候，最多只会修改变量的值，而不会修改程序的执行顺序（逻辑关系）。因此，这种结构大量应用在嵌入式编程当中。