计算机系统基础
计算机系统基础
计算机系统基础
计算机系统基础，就是描述程序的底层执行机制。
通俗点，软件的程序和硬件的逻辑之间的关系。
计算机系统基础，所包括的能力：
对系统深刻的理解,能够站在系统的高度考虑和解决应用问题,具有系统层面的认知和设计能力,包括:
能够对软,硬件功能进行合理划分
能够对系统不同层次进行抽象和封装
能够对系统的整体性能进行分析和调优
能够对系统各层面的错误进行调试和修正
能够根据系统实现机理对用户程序进行准确的性能评估和优化能够根据不同的应用要求合理构建系统框架等
要达到上述这些在系统层面上的分析,设计,检错和调优等系统能力,显然需要提高学生对整个计算机系统实现机理的认识,包括: 对计算机系统整机概念的认识
对计算机系统层次结构的深刻理解
对高级语言程序,ISA,OS,编译器,链接器等之间关系的深入掌握对指令在硬件上执行过程的理解和认识
对构成计算机硬件的基本电路特性和设计方法等的基本了解等从而能够更深刻地理解时空开销和权衡,抽象和建模,分而治之,缓存和局部性,吞吐率和时延,并发和并行,远程过程调用(RPC),权限和保护等重要的核心概念,掌握现代计算机系统中最核心的技术和实现方
法.
上面是摘自课程中的箴言，是对计算机同学提出的要求。
而对我来说，需要从反面来看这些内容：
计算机系统中CPU的角色是怎样的
计算机系统中CPU和其他部分的联系，尤其是OS、编译器等的关系
他们软件是怎么在CPU上运作的
CPU该怎么做才能发挥性能，让程序运行的更快
CPU和软件之间要承担的任务应当是权衡的，比如有的事让硬件做性能更好，有的事让软件做灵活性更高。
计算机系统基础袁春风
计算机系统基础引言计算机系统是由硬件和软件组成的，是现代社会信息技术的基石。
理解计算机系统的基本原理和工作方式是作为一名计算机科学专业学生的必备技能。
本文将介绍计算机系统的基础知识，包括计算机硬件的组成以及计算机软件的层次结构。
计算机硬件计算机硬件是指计算机系统中的物理设备，包括中央处理器（CPU）、内存、输入设备、输出设备和存储设备等。
下面分别介绍各个硬件组件的功能和作用。
中央处理器（CPU）中央处理器是计算机系统的核心部件，负责执行指令和处理数据。
它包括控制单元和算术逻辑单元。
控制单元负责解析指令并控制程序的执行，而算术逻辑单元负责进行数学和逻辑运算。
内存内存是计算机系统中用于存储程序和数据的地方。
它可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器一般是指随机存取存储器（RAM），它可以快速读写数据，但是断电后数据将会丢失。
辅助存储器一般是指硬盘、固态硬盘和光盘等，它们可以长期保持数据。
输入设备和输出设备输入设备用于将外部信息输入到计算机系统中，常见的输入设备包括键盘、鼠标和扫描仪等。
输出设备则用于将计算机系统中的信息输出给用户，常见的输出设备包括显示器、打印机和音响等。
存储设备存储设备用于存储数据，并且可以长期保存。
常见的存储设备包括硬盘、固态硬盘和光盘等。
计算机软件计算机软件是指计算机系统中的程序和数据。
它可以分为系统软件和应用软件两个层次。
系统软件系统软件是为计算机硬件提供服务的软件。
它包括操作系统、编译器和数据库管理系统等。
操作系统是计算机系统的核心软件，负责管理和协调计算机硬件和软件资源的使用。
编译器是将高级语言程序源代码翻译为机器语言的软件。
数据库管理系统是用于管理和组织数据的软件。
应用软件应用软件是为用户提供各种应用功能的软件。
它可以满足用户的特定需求，如文字处理、图像处理和多媒体处理等。
总结计算机系统是由硬件和软件组成的，理解计算机系统的基本构成和工作原理对于学习和使用计算机系统是非常重要的。
第1章 计算机系统基础
采用二进制和程序存储
John von Neumann 冯•诺依曼
精品资料
冯·诺依曼计算机结构(jiégòu)注意：其中5-10是个
模型
重复的过程
1
程序+ 数据
10
反 馈 信 号
输入
设备 4
请响
2
求 信
应 信
号 号3
运算器
8
存9
取数
数
（内）存储器
(dìzh ǐ)
7
地
பைடு நூலகம்
指 令
5
址
控制器
操 作 命 令
什么(shén me)是现代计算机？
计算机是一种无须人工干预，能对各种信息进 行存储和快速(kuài sù)处理的电子设备。
现代计算机是电子驱动的，其本质特征是存储 控制，即将事先编好的“程序”（指令和数据） 存入“存储器”中，然后计算机就可以按照程 序步骤自动连续执行。
? 思考：计算器和计算机的区别。
精品资料
4. 主要(zhǔyào)性能指标：
➢ 字长 CPU一次所能处理的数据(shùjù)的二进制位数；CPU字长有8bit，16bit， 32bit，64bit等，目前流行的微机主要采用32bit。
➢ 工作频率
➢ 即CPU每秒所能执行的指令条数，常用主频表示，CPU主频通常以MH （兆赫）和GH（千兆赫）为单位，１MH 指每秒执行１百万条指令。目前 流行的CPU的主频均已达GH 数量级
三大芯片 北桥芯片－决定主板性能高
低(gāodī) 南桥芯片－决定主板功能多
少
精品资料
CPU插座 (chāzuò)
目前CPU均采用Socket插座(chāzuò)，Socket插座 (chāzuò)根据CPU引脚的多少进行编号。
计算机系统基础
3.3 计算机软件系统
3.3.2 程序设计、语言和源程序 能提供翻译功能的程序称为翻译程序，又称为翻译 器。 目前有三种翻译程序：汇编程序（又称为汇编器）、 编译程序（又称为编译器或翻译器）、解释程序 （又称为解释器）。Biblioteka ogo3.3 计算机软件系统
3.3.2 程序设计、语言和源程序 目前，程序设计语言可分为机器语言、汇编语言、高 级语言、面向对象程序设计语言和脚本语言等多种。 机器语言是以二进制代码“０”和“１”形式表示 指令的低级语言。 机器语言既难理解又难掌握，但 它是计算机唯一能直接执行的语言，其他任何语言 都必须翻译成这种语言才能交付计算机执行。
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3.2 计算机硬件系统
3.2.4 输入/输出设备 输入设备用来把人们能够识别的信息，如声音、文字、 图形、图像甚至控制信号转换成计算机能够识别的二进 制形式并存放在计算机的存储器中。 常见的输入设备有 磁盘、键盘、鼠标、扫描仪、数码相机等。 输出设备能把计算机处理后的信息以人们能够识别的形 式，如声音、文字、图形、图像等形式表示出来。 输出 设备包括磁盘、屏幕、打印机、音箱等。
第３章 计算机系统基础
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目录
3.1 计算机系统的组成
3.2
计算机硬件系统
3.3
计算机软件系统
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3.1 计算机系统的组成
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目录
3.1 计算机系统的组成
3.2
计算机硬件系统
3.3
计算机软件系统
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3.2 计算机硬件系统
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3.2 计算机硬件系统
微型计算机（简称为微机）的各部件之间是用总线相连接 的，系统总线成为计算机内部传输各种信息的通道。
计算机系统基础___
计算机系统基础___本文档旨在介绍《计算机系统基础袁春风》课程的主要内容和目标。
计算机系统基础的基本概念和原理计算机硬件组成和功能计算机软件组成和功能计算机网络和通信操作系统原理和功能数据存储和处理技术计算机体系结构与性能优化了解计算机系统基础的概念和原理掌握计算机硬件和软件组成及其功能理解计算机网络和通信的基本原理熟悉操作系统的原理和功能能够应用数据存储和处理技术掌握计算机体系结构和性能优化的基本方法请注意，本文档仅供参考，具体课程内容可能有所调整。
本课程旨在介绍计算机系统的基本概念和原理，帮助学生建立对计算机硬件、软件和操作系统的基本理解。
课程内容涵盖了计算机体系结构、数字逻辑、处理器设计、内存系统、输入输出设备、操作系统等主题。
第一章：计算机体系结构主题：计算机的层次结构和组成要素研究目标：了解计算机硬件的组成，以及计算机体系结构的层次结构和关键概念。
第二章：数字逻辑主题：布尔逻辑和逻辑门电路研究目标：掌握布尔逻辑理论，理解逻辑门的基本运算和组合逻辑电路的设计。
第三章：处理器设计主题：指令集体系结构和处理器设计原理研究目标：了解指令集体系结构的基本概念，掌握处理器设计的基本原理和技术。
第四章：内存系统主题：主存储器和缓存结构研究目标：了解计算机内存系统的层次结构，掌握主存储器和缓存的基本原理和组织结构。
第五章：输入输出设备主题：输入输出接口和设备控制研究目标：理解计算机输入输出设备的接口原理和设备控制的基本方法。
第六章：操作系统主题：操作系统的功能和原理研究目标：了解操作系统的基本功能和组成部分，理解操作系统的基本原理和调度算法。
通过本课程的研究，学生将能够全面理解计算机系统的各个方面，为进一步研究和研究计算机科学打下坚实的基础。
本文将详细介绍计算机系统基础教学方法，包括授课方式、研究材料和评估方式。
授课方式在教授计算机系统基础课程时，可以采用多种授课方式，以满足不同学生的研究需求和教学目标。
计算机系统基础袁春风第二版课后答案
计算机系统基础袁春风第二版课后答案
计算机系统基础袁春风第二版答案：
(一) 计算机系统的概念：
1、什么是计算机系统？
计算机系统是一种完备的由协同工作的硬件和软件组成的应用体系，它能够提供有效的计算服务。
它包括处理器、内存单元、输入/输出设备以及控制单元等硬件组件，以及操作系统、应用软件、编程语言等软件组件。
它可以提供不同类型的计算服务，例如字处理、电子表格计算、数据库管理以及联网通信等。
2、计算机系统的组成元素有哪些？
计算机系统由硬件设备和软件组件组成。
硬件设备包括处理器、内存单元、硬盘驱动器、输入/输出设备以及控制单元等；软件组件由操作系统、应用软件、编程语言和其他常用程序组成。
(二) 操作系统的特性：
1、操作系统的功能是什么？
操作系统是一种软件体系结构，它提供了处理器和其他计算机硬件设备之间的接口，是实现计算机资源共享和有效使用的基础。
它的主要功能包括：提供资源的管理、提供对不同应用软件的支持、把应用程序编译成机器语言执行等等。
2、操作系统的特点有哪些？
操作系统的特点主要有以下几点：首先，操作系统具有独立性，它是在支持其他软件开发的基础上实现的；其次，操作系统能够自动进行内存管理、进程调度，搞好辅助软件以实现复杂运算任务；另外，操作系统具有能力、稳定性以及易用性等优点。
计算机系统基础袁春风第二版课后答案
计算机系统基础袁春风第二版课后答案计算机系统基础是计算机科学与技术专业中非常重要的一门课程。
它主要介绍了计算机系统的基本原理、结构和运行机制等内容。
为了帮助同学们更好地理解和掌握这门课程，袁春风老师编写了《计算机系统基础》第二版，并在课后附上了一系列的习题与答案。
本文将就该书第二版的课后答案进行论述和解答。
第一章：计算机系统概述本章主要介绍了计算机系统的概念、发展历程以及计算机硬件和软件的基本组成部分等。
通过学习本章，同学们可以了解到计算机系统的总体结构，为后续章节的学习打下坚实的基础。
第二章：数字逻辑与数字系统本章主要介绍了数字逻辑与数字系统的基本概念和基本形式，如布尔代数、逻辑函数、逻辑门电路等。
同时，还涉及到数字系统的组合逻辑和时序逻辑设计等内容。
通过学习本章，同学们可以更好地理解和掌握数字逻辑与数字系统的相关知识，为后续章节的学习打下坚实的基础。
第三章：存储系统本章主要介绍了计算机存储系统的基本概念、结构和存储器的层次结构等。
同时，还涉及到存储系统的性能指标和存储器的组成原理。
通过学习本章，同学们可以更好地理解和掌握计算机存储系统的相关知识，为后续章节的学习打下坚实的基础。
第四章：指令系统本章主要介绍了计算机的指令系统和指令的执行方式等。
同时，还涉及到指令的寻址方式和指令的编码方式等内容。
通过学习本章，同学们可以更好地理解和掌握计算机的指令系统，为后续章节的学习打下坚实的基础。
第五章：中央处理器本章主要介绍了计算机的中央处理器(CPU)的基本组成和工作原理等。
同时，还涉及到CPU的指令执行过程和数据传输方式等内容。
通过学习本章，同学们可以更好地理解和掌握计算机的中央处理器的相关知识，为后续章节的学习打下坚实的基础。
第六章：总线与I/O系统本章主要介绍了计算机系统中的总线和I/O系统的基本概念和工作原理等。
同时，还涉及到总线的分类和总线的组织方式等内容。
通过学习本章，同学们可以更好地理解和掌握计算机系统中总线和I/O系统的相关知识，为后续章节的学习打下坚实的基础。
计算机系统基础
计算机系统基础计算机系统基础计算机系统基础是指计算机硬件、软件和操作系统的基本原理和工作方式，涉及到计算机内部各部件的功能、性能和组成结构，以及计算机操作系统的特点和功能。
一、计算机硬件计算机硬件是指计算机内部各部件的组成和结构，包括中央处理器（CPU）、内存、硬盘、键盘、鼠标、显示器、主板等。
其中，CPU是计算机的核心部件，它负责处理各种计算和运算，是计算机的“大脑”。
1. CPUCPU（Central Processing Unit）即中央处理器，是计算机的核心部件，它负责执行各种指令和程序，是计算机的“大脑”。
CPU的主要组成部分包括运算器、控制器和寄存器，其中，运算器负责各种运算和逻辑操作，控制器负责控制指令的执行和数据传输，寄存器用于存储指令和数据等临时变量。
CPU的性能主要由其运行频率和位数决定。
运行频率越高，处理速度越快；位数越高，可以处理更大的数据和指令。
目前，主流的CPU主要分为32位和64位两种，其中64位CPU具备更高的处理能力和运行速度。
2. 内存内存（Memory）是计算机中用于存储程序和数据的临时存储器，它具有快速读写、易于更新和临时存储数据等特点。
内存的容量决定了计算机能够同时运行多少个程序和存储多少数据，因此，内存的大小通常是影响计算机性能的关键因素之一。
目前，主流的内存容量有4GB、8GB、16GB等，可以根据需要选择。
3. 硬盘硬盘（Hard Disk）是计算机中用于存储数据和程序的主要存储器，它具有大容量、持久存储和高速读取等特点。
硬盘的大小决定了计算机能够存储多少数据和程序，因此，硬盘的容量也是影响计算机性能的重要因素之一。
目前，主流的硬盘容量有500GB、1TB、2TB等，可以根据需要选择。
4. 显示器显示器（Monitor）是计算机输出设备的一种，用于显示计算机处理数据和图形的结果。
显示器的大小和分辨率决定了显示效果的清晰度和舒适度，因此，选择合适的显示器对于用户来说是非常重要的。
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计算机系统基础：
《计算机系统基础》是2014年5月1日机械工业出版社出版的图书，作者是袁春风。
内容简介：
本书主要介绍与计算机系统相关的核心概念，解释这些概念如何相互关联并最终影响程序执行的结果和性能。
本书共分8章，主要内容包括数据的表示和运算、程序的转换及机器级表示、程序的链接、程序的执行、存储器层次结构、虚拟存储器、异常控制流和I/O操作的实现等。
本书内容详尽，反映现实，概念清楚，通俗易懂，实例丰富，并提供大量典型习题供读者练习。
本书可以作为计算机专业本科或大专院校学生计算机系统方面的基础性教材，也可以作为有关专业研究生或计算机技术人员的参考书。
作者简介：
袁春风，南京大学计算机科学与技术系教授。
主要研究领域为大数据计算与并行处理技术、Web信息检索与文本挖掘技术、多媒体文档处理等。
在相关领域承担科研项目30多项，发表论文60多篇，在Web信息处理方面获专利近10项，两次获江苏省科技进步二等奖，并获江苏省优秀软件一等奖。
主持的“计算机组成原理”和“计算机组成与系统结构”课程被遴选为国家级精品课程、国家级精品资源共享课、江苏省精品课程、教育部-微软精品课程；所负责的“计算机组成与系统结构”课程网站获得江苏省优秀多媒体课件特等奖；独立编写普通高等教育“十一五”国家级规划教材《计算机组成与系
统结构》以及《计算机组成与系统结构习题解答与教学指导》，该教材被遴选为江苏省精品教材；所承担的课程群被遴选为江苏省优秀课程群；所负责的“计算机系统专业课程体系”被遴选为2013年教育部-英特尔公司产学合作专业综合改革项目；作为主要成员获2013年江苏省教学成果特等奖。