计算机组成原理：第一章-计算机系统体系结构
《计算机组成原理》唐朔飞第二版_笔记
《计算机组成原理》唐朔飞第⼆版_笔记第1章概论1，计算机系统的软硬件概念1）硬件：计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电⼦元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外部设备等。
2）软件：由⼈们事先编制的具有各类特殊功能的程序组成，分为系统软件和应⽤软件。
①系统软件⼜称为系统程序，主要⽤来管理整个计算机系统，监视服务，使系统资源得到合理的调度，⾼效运⾏。
它包括：标准程序库、语⾔处理程序（编译程序）、操作系统、、服务程序（如诊断、调试、连接程序）、数据库管理系统、⽹络软件等。
②应⽤软件⼜称应⽤程序，它是⽤户根据任务需要所编制的各种程序，如科学计算程序、数据处理程序、过程控制程序、实物管理程序。
2、计算机系统的层次结构：1）硬联逻辑级：第零级是硬联逻辑级，这是计算机的内核，由门，触发器等逻辑电路组成。
2）微程序级：第⼀级是微程序级。
这级的机器语⾔是微指令集，程序员⽤微指令编写的微程序，⼀般是直接由硬件执⾏的。
3）传统机器级：第⼆级是传统机器级，这级的机器语⾔是该机的指令集，程序员⽤机器指令编写的程序可以由微程序进⾏解释。
操作4）系统级：第三级是操作系统级，从操作系统的基本功能来看，⼀⽅⾯它要直接管理传统机器中的软硬件资源，另⼀⽅⾯它⼜是传统机器的延伸。
5）汇编语⾔级：第四级是汇编语⾔级，这级的机器语⾔是汇编语⾔，完成汇编语⾔翻译的程序叫做汇编程序。
6）⾼级语⾔级：第五级是⾼级语⾔级，这级的机器语⾔就是各种⾼级语⾔，通常⽤编译程序来完成⾼级语⾔翻译的⼯作。
7）应⽤语⾔级：第六级是应⽤语⾔级，这⼀级是为了使计算机满⾜某种⽤途⽽专门设计的，因此这⼀级语⾔就是各种⾯向问题的应⽤语⾔。
把计算机系统按功能分为多级层次结构，就是有利于正确理解计算机系统的⼯作过程，明确软件，硬件在计算机系统中的地位和作⽤。
3、计算机组成和计算机体系结构1）计算机体系结构：是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性。
计算机组成原理(本全)课件
目录
CONTENTS
• 计算机系统概述 • 中央处理器(CPU) • 存储器系统 • 输入输出(I/O)系统 • 计算机的体系结构 • 计算机的软件系统
01 计算机系统概述
计算机的发展历程
第一代计算机
电子管计算机，20世纪40年代 中期至50年代末期，主要用于
军事和科学研究领域。
CPU每个时钟周期执行的指令数，是 衡量CPU性能的重要指标。
03 存储器系统
存储器的分类和作用
分类
根据存储器的功能和位置，可以分为内存和外存两大类。内存是计算机内部存储器，用 于存放运算数据和程序代码；外存则是计算机外部存储器，用于长期保存大量数据和程
序。
作用
存储器是计算机的重要组成部分，它负责存储程序运行过程中所需的数据、指令等信息 ，使得CPU能够快速、准确地读取和写入数据，从而完成程序的执行。
软件系统
包括系统软件和应用软件两大类。
操作系统
是计算机的软件系统中最基本、最重要的部分，负责 管理和调度计算机的软硬件资源。
计算机的工作原理
二进制数制
计算机内部采用二进制数制进行运算和存储。
指令和程序
计算机按照程序中预定的指令序列进行自动执 行。
存储程序原理
将程序和数据存储在计算机内部，根据指令从存储器中取出数据和指令进行运 算和传输。
内存的工作原理和组织结构
工作原理
内存由多个存储单元组成，每个单元可以存储一个二进制数 。当CPU需要读取或写入数据时，会通过地址总线发送地址 信号，内存控制器根据地址信号找到对应的存储单元，完成 数据的读取或写入操作。
组织结构
内存的组织结构通常采用线性编址方式，即将内存单元按照 一定顺序排列，每个单元都有一个唯一的地址。内存的容量 大小由地址总线的位数决定，地址总线位数越多，可访问的 内存单元数量就越多。
计算机体系结构与组成原理
计算机体系结构与组成原理计算机体系结构与组成原理讨论了计算机系统的基本原理、组成结构和相互关系。
它研究了计算机的硬件和软件组件，并介绍了计算机如何执行指令以及数据在计算机内部的处理方式。
本文将从计算机体系结构和计算机组成原理两个方面来探讨这一主题。
一、计算机体系结构计算机体系结构是指计算机硬件和操作系统之间的接口关系。
它定义了计算机的结构、功能和性能特征，包括内存、输入输出设备和处理器等组件。
计算机体系结构的设计决定了计算机系统的可扩展性和性能。
1. 冯·诺依曼体系结构冯·诺依曼体系结构是一种广泛应用的计算机体系结构，是由冯·诺依曼于1945年提出的。
它包括了一个存储器、一个运算器、一个控制器、输入设备和输出设备等组件。
其中存储器用于存储数据和指令，运算器用于执行算术和逻辑运算，控制器用于指挥各个组件的操作。
2. 硬件层次结构计算机体系结构还可以按照硬件的层次结构进行分类。
常见的硬件层次结构包括计算机系统、总线、处理器和存储器等。
计算机系统是最高层次的硬件，它由多个处理器和存储器组成，并通过总线进行连接。
二、计算机组成原理计算机组成原理研究了计算机硬件的内部结构和功能，包括处理器、存储器、输入输出设备等。
它关注计算机内部数据的存储、传输和处理方式。
1. 处理器处理器是计算机的核心组件，负责执行指令和处理数据。
它由控制器和算术逻辑单元组成。
控制器用于解析和执行指令，算术逻辑单元用于执行算术和逻辑运算。
2. 存储器存储器用于存储计算机内部的数据和指令。
根据存取方式的不同，存储器可以分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。
RAM用于临时存储数据和程序，而ROM则用于存储固定的指令和数据。
3. 输入输出设备输入输出设备用于将数据和指令传递给计算机系统，或将计算结果输出到外部设备。
常见的输入输出设备包括键盘、鼠标、显示器和打印机等。
三、计算机体系结构与组成原理的关系计算机体系结构和组成原理是相互关联的，在计算机系统设计和优化过程中起着重要作用。
计算机组成原理第一章总结
第一章计算机系统概述1.电子（电子线路）数字（电子线路是数学式）通用（计算机本身功能多样）计算机系统。
2.计算机系统由计算机硬件（构成计算机的所有实体部件的组合）和计算机软件（一系列按照待定顺序组织的计算机数据和指令的集合）组成。
3.硬件指由中央处理器，存储器以及外围设备等组成的实际装置，硬件的作用是完成每条指令规定的功能。
指令是计算机运行的最小的功能单位，指令是指示计算机硬件执行某种运算，处理功能的命令。
4.软件是为了使用计算机而编写的各种系统的和用户的程序，程序由一个序列的计算机指令组成。
指令是用于设计的一种计算机语言。
5.计算机系统的层次结构：数字逻辑层，微体系结构层（这两层是硬件部分），指令系统层（处在硬件和软件系统），操作系统层，汇编语言层，高级语言层（这三层是软件部分）。
6.运算器（ALU，算术逻辑单元）（1）算术运算和逻辑运算（2）在计算机中参与运算的数是二进制的（3）运算器的长度一般是8，16，32或64位。
7.存储器（1）存储单元：在存储器中保存一个n位二进制数的n个触发器，组成一个存储单元。
（2）存储器地址：存储器是由许多存储单元组成，每个存储单元的编号称为地址。
（3）内存储器（ROM,RAM）8.信息单位（1）位（bit，简写b）数字计算机信息单位；包含1位二进制（0或1）（2）字节（Byte,简写B）由8位二进制信息组成（3）字（Word）计算机一次所能处理的二进制位数，至少一个字节，通常把组成一个字的二进制位数称为字长9.存储器的分类（1）按照在计算机中的作用（主存储器，寄存器，闪速存储器，高速缓冲存储器，辅助存储器等）10.主存储器（主存）通常采用半导体存储器（1）随机存取存储器（RAM）CPU可读写，断电时内容被消除（2）只读存储器（ROM）CPU只能读写，断电后可保留其数据，存储在ROM中的软件常被称为固件。
11.寄存器（CPU内部的一组特殊存储单元）（1）读写速度比主存快的多，通常被用于使用最为频繁的数据项，以避免多次访问主存，减少主存访问可大大加快计算机速度。
第1-3章计算机组成原理课后习题答案
第1章计算机系统概论1.1 什么是计算机系统、计算机硬件和计算机软件？硬件和软件哪个更重要？解：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸得着的各种电子元器件，各类光、电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件是看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序、资料、数据集合。
硬件和软件在计算机系统中相互依存，缺一不可，因此同样重要。
1.2 如何理解计算机系统的层次结构？解：（1）第一级：实际机器M1 (机器语言机器)，机器语言程序直接在M1上执行；（2）第二级：虚拟机器M2（汇编语言机器），将汇编语言程序先翻译成机器语言程序，再在M1-上执行；（3）第三级：虚拟机器M3(高级语言机器)，将高级语言程序先翻译成汇编语言程序，再在M2、M1（或直接到M1）上执行；（4）第零级：微程序机器M0（微指令系统），由硬件直接执行微指令。
（5）实际上，实际机器M1和虚拟机器M2之间还有一级虚拟机，它是由操作系统软件构成，该级虚拟机用机器语言解释操作系统。
（6）虚拟机器M3还可以向上延伸，构成应用语言虚拟系统。
1.3 说明高级语言、汇编语言和机器语言的差别及联系。
解：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
用机器语言编写程序时要求程序员对他们所使用的计算机硬件及其指令系统十分熟悉，编写程序难度很大，操作过程也极易出错。
汇编语言是符号式的程序设计语言，汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令。
用汇编语言编写的汇编语言程序必须先被翻译成机器语言程序，才能被机器接受并自动运行。
汇编语言的每一条语句都与机器语言的某一条语句（0、1代码）一一对应。
高级语言是面向用户的语言，与具体的计算机指令系统无关、对问题的描述更接近于人们习惯，且易于掌握和书写。
它具有较强的通用性，程序员完全不必了解、掌握实际机器M1的机型、内部的具体组成及其指令系统，只要掌握这类高级语言的语法和语义，便可直接用这种高级语言来编程，给程序员带来了极大的方便。
组成原理与计算机体系结构
组成原理与计算机体系结构计算机是一个非常复杂的系统，它在现代社会中扮演着至关重要的角色。
那么，计算机是如何诞生的呢？它的组成原理又是什么呢？本文将为大家介绍计算机的组成原理和体系结构，希望能够帮助大家更好地理解计算机。
一、计算机的组成原理计算机是由许多不同的部件组成的，这些部件需要相互配合才能正常工作。
计算机的主要组成部分包括：中央处理器（CPU）、随机存储器（RAM）、硬盘、输入设备和输出设备等。
下面将分别介绍这些部件。
1、中央处理器中央处理器是计算机的“大脑”，它负责处理所有的指令和数据。
中央处理器包括两个重要的部分：控制单元和算术逻辑单元。
控制单元的主要功能是从内存中取出指令并执行它们，而算术逻辑单元则是负责执行各种算数和逻辑运算。
2、随机存储器随机存储器是计算机的内存，它用于暂时存储数据和指令。
随机存储器的容量和速度非常重要，它们直接影响计算机的性能。
3、硬盘硬盘是计算机的主要存储设备，它用于长期存储数据和程序。
硬盘的容量随着技术的发展而不断增加，目前最大的硬盘容量已经达到数十TB。
4、输入设备和输出设备输入设备和输出设备也是计算机的主要组成部分。
输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等，而输出设备则包括显示器、打印机、喇叭等。
二、计算机体系结构计算机体系结构是计算机硬件和软件之间的接口，它描述了计算机的组成和运行方式。
计算机体系结构包含两个层次：指令集体系结构和微体系结构。
下面将分别介绍这两个层次。
1、指令集体系结构指令集体系结构是计算机处理器和编译器之间的接口。
它定义了计算机所支持的指令集以及这些指令的语法和语义。
指令集体系结构包含许多方面，比如地址模式、数据类型、寄存器、中断和异常等。
2、微体系结构微体系结构是计算机处理器内部的设计，它描述了如何实现指令集体系结构。
微体系结构包括处理器中的电路、指令流水线、分支预测、缓存和总线等。
三、计算机体系结构的发展计算机体系结构的发展经历了几个重要的阶段。
计算机组成原理
2、总线规范
每个总线标准都有详细的规范说明，一般包括以下几个部分 1）机械性能规范：模板尺寸、插头、连接器的规格及位置 等。 2）功能规范：信号线的序号、名称及功能等。 3）电气特性的规范：信号线的电平种类、动态转换时间、 负载能力等。
五、总线的性能指标
评价总线性能的优劣 1、总线宽度：主要是指数据总线的数目。如4/8/16/32/64 直接影响总线的传输率（吞吐量） 2、标准传输率（总线带宽） 单位时间内总线上传输数据的位数。以MB/S表示。 例如：某总线工作频率为8.33MHZ，总线宽度为16位，则 标准传输率为 8.33M×2B/s=16.66MB/s 3、总线定时协议（握手机制） 数据传输采用何种时钟控制。分为同步、异步、半同步、 分离式几种 4、总线控制方式：如仲裁机制、自动配置等。 5、总线复用 两种不同时出现的信号共用一组物理线路，即分时使用同 一组总线，称为总线的多路分时复用。其目的在于减少芯 片的引脚数。 6、信号线数：总线所包含的全部信号线的总数。 7、其它指标：如负载能力、电源电压、能否扩展等。
第三章 系统总线
3.1 总线概述 3.2 常用的总线标准 3.3 总线结构
3.4 总线控制
3.1 总线概述
一、为什么要用总线
机内部件间互连方式：
早期：分散连接 以运算器为核心，内部连线复杂，尤其是当I/O 与存储器交换信息时，都需要经过运算器，严重影 响CPU的工作效率。
采用存储器为核心的分散连接结构，虽采用中断、 DMA等技术，仍无法解决I/0设备与主机之间连接的 灵活性。 目前：总线连接
MAR MDR 容量 10 8 1 K × 8位 16 32 64 K × 32位
1K = 210
2 b = 1 KB 1B = 23b 221b = 256 KB 80 GB
1-3-4-5计算机组成原理课后习题答案
第一章计算机系统概论习题答案1、答：计算机系统由硬件和软件两大部分组成。
硬件即指计算机的实体部分，它由看得见摸的着的各种电子元器件，各类光电、机设备的实物组成，如主机、外设等。
软件时看不见摸不着的，由人们事先编制成具有各类特殊功能的信息组成，用来充分发挥硬件功能，提高机器工作效率，便于人们使用机器，指挥整个计算机硬件系统工作的程序集合。
软件和硬件都很重要。
2、答：从计算机系统的层次结构来看，它通常可有五个以上的不同级组成，每一个上都能进行程序设计。
由下至上可排序为：第一级微程序机器级，微指令由硬件直接执行；第二级传统机器级，用微程序解释机器指令；第三级操作系统级，一般用机器语言程序解释作业控制语句；第四级汇编语言机器级，这一级由汇编程序支持和执行；第五级高级语言机器级，采用高级语言，由各种高级语言编译程序支持和执行，还可以有第六级应用语言机器级，采用各种面向问题的应用语言。
3、答：机器语言由0、1代码组成，是机器能识别的一种语言。
汇编语言是面向机器的语言，它由一些特殊的符号表示指令，高级语言是面向用户的语言，它是一种接近于数学的语言，直观，通用，与具体机器无关。
4、答：计算机组成是指如何实现计算机体系结构所体现的属性，它包含了许多对程序员来说是透明的硬件细节。
计算机体系结构是指那些能够被程序员所见到的计算机系统的属性，即概念性的结构与功能特性，通常是指用机器语言编程的程序员所看到的传统机器的属性，包括指令集、数据类型、存储器寻址技术、I/O机理等等，大都属于抽象的属性。
5、答：特点是：(1) 计算机由运算器、存储器、控制器和输入设备、输出设备五大部件组成(2) 指令和数据以同等的地位存放于存储器内，并可以按地址寻访(3) 指令和数据均可以用二进制代码表示(4) 指令由操作码和地址码组成，操作码用来表示操作的性质，地址码用来表示操作数所在存储器中的位置(5) 指令在存储器内按顺序存放。
通常，指令是顺序执行的，在特定情况下，可根据运算结果或根据设定的条件改变执行顺序(6) 机器以运算器为中心，输入输出设备与存储器的数据传送通过运算器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一计算机系统体系结构1.1 什么是计算机体系结构本章的第一个概念是计算机系统(computer system)。
计算机系统包括读取并执行程序的中央处理单元(CPU，保存程序和数据的存储器以及将芯片转换为实用系统的其他子系统。
这些子系统会使CPU与显示器、打印机、Internet等外部设备之间的通信变得更加容易。
•cpu(处理器): 计算机实际执行程序的部分•微处理器: 在单个硅片上实现的CPU•微机: 围绕微处理器构建的计算机计算机的性能既取决于CPU；也取决于其他子系统。
如果不能高效进行数据传输，仅仅提高CPU的性能是毫无意义的。
Figure 1:•信息(程序和数据): 保存在存储器中；计算机会使用不同类型的存储器，达到不同的目的。
–如果不能叫信息保存在正确的存储器，那么CPU的速度再快也将毫无意义–Cache: 保存常用的数据是高速专用的存储器。
–主存: 存放大量的工作数据，断电消失–辅存: 指磁盘等，用于存储海量的数据。
永久存储•组成计算机的各个子系统通过总线连接在一起，数据通过总线从计算机中的一个位置传递到另一个位置。
什么是计算机Figure 2:•输入: 指用户交给计算机的信息•输出: 指计算机返回给用户的信息可编程计算机接收两种类型的输入: 它将要处理的数据，以及准确描述要如何处理输入数据的程序。
程序不过是计算机所执行的完成给定任务的操作序列。
Figure 3:•CPU读程序并完成程序指定的操作。
内部使用寄存器来保存数据•存储器系统保存两类信息:程序，程序处理或产生的数据计算机从存储器中读出指令并执行这些指令(即完成或执行指令定义的动作)。
执行指令时，可能要从存储器中读出数据，对数据进行操作，将数据写回存储器。
寄存器是CPU内部用来存放数据的存储单元。
时钟提供了脉冲流,所有内部操作都在时钟脉冲的触发下进行。
时钟频率是决定计算机速度的一个因素程序执行过程Figure 4:CPU先读取一条指令；在CPU分析或解码指令；从存储器中读出这条指令所需的所有数据。
1.LOAD X: 从存储器中读出变量X的值。
并将它暂存到寄存器中2.LOAD Y: 从存储器中读出变量X的值。
并将它暂存到寄存器中3.Z=X+Y: 将两个寄存器中的内容相加，并将结果写在第三个寄存器中4.STORE Z: 将结果写回到存储单元z中###计算机指令尽管计算机能够执行上百种不同指令，但下面的6条基本指令可以将所有计算机指令进行分类:•Mov A, B: 将B的值复制到A•LOAD A, B: 将存储单元B的值复制到寄存器A中•STORE A, B: 将寄存器B的值复制到存储单元A中•ADD A, B: A与B相加，结果保存到A中•TEST A: 测试A的值是否为o•BEQ Z: 若最后一次测试结果为TRUE，执行地址Z处的代码，否则继续执行1.2 体系结构和组成体系结构: 描述了一些与计算机组成方式有关的内容；因为不同的用户会从完全不同的角度看待计算机。
寄存器1.用来存放一个单位的数据或字数据的存储单元。
使用它保存数据的位数来描述–典型的有8位、16位、32位和64位。
2.与存储器中的字存储单元没有本质区别。
唯一区别在于寄存器里cpu近，访问速度远远大于存储器计算机体系结构通常被认为是程序员视角中的计算机•程序员看到的是计算机的抽象视图；计算机的实际硬件和实现都被隐藏起来了•这个抽象视图现在通常被称作指令集体系结构(ISA)计算机组成表示其体系结构的具体实现机器码汇编语言高级语言计算机上执行的代码表示为二进制1和0组成的串，被称作机器码(machine code)。
每种计算机都只能执行一种特定的机器码。
人类可读的机器码(例如ADD R0 ,Time)叫作汇编语言。
能够在类型完全不同的计算机上运行，与底层计算机体系结构几乎没有关系的代码叫作高级语言(比如C或Java)。
在执行之前，高级语言程序必须首先被编译为计算机的本地机器码。
体系结构与组成是不能完全分离的。
例如；微处理器内的32位寄存器可以按照与16位计算机相同的方式实现，如使用16位数据总线，以16位为单位传输数据，功能单元也是16位的。
如果程序员指示计算机将寄存器A中的32位数据复制到寄存器B中，他将要执行一个32位操作,但16位计算机将执行两个16位操作，这对程序员来说是完全不可见的。
按照这个例子，我们可以说一台计算机的体系结构是32位的，但它的组成却是16位的。
指令集体系结构包括: 数据类型（每个字的位数以及各个位的含义)，用来保存临时结果的寄存器，指令的类型和格式，以及寻址方式(表示数据在存储器中存放位置的方法)。
不同层次的程序员看到的计算机是不一样的。
汇编语言程序员看到的计算机与C 或Java等高级语言程序员看到的有很大的区别。
即使都是高级语言程序员,C程序员所看到的也与Prolog或LISP程序员看到的有很大的不同。
微代码(Microcode)与微处理器无关。
微代码定义了一组基本操作(微指令)，通过执行这些操作可以解释执行机器码。
ADD P,Q,R是一条典型的机器指令，而微指令可能像“将数据从寄存器X移到总线Y上”那么简单。
如何定义微指令是芯片设计者的职责。
1.术语“体系结构(architecture)”代表计算机的抽象指令集体系结构(它的指令集)2.术语“组成(organization)”代表计算机的实际硬件实现–“组成”一词也会被用于描述完整的计算机，包括它的CPU、存储器、总线以及输入/输出机制。
3.术语“微体系结构(microarchitecture)”代表CPU的实现1.2.1 计算机系统和技术Figure 5:•技术: 说明了计算机组件的工艺的重要性(例如，芯片制造技术决定了芯片的速度和功耗)。
–计算机速度是设计计算机首要考虑的问题。
摩尔定律: 芯片的集成度每18个月翻一番。
•应用: 表示计算机的最终应用。
一些计算机被用于汽车的嵌入式控制系统，一些被用于游戏机,还有一些用于家庭或办公室。
•工具: 一些计算机之外的因素也会影响计算机设计最先进的计算机使用了最新的制造技术。
Figure 6:1.设备技术: 决定了计算机的速度及其存储系统的容量,包括那些用于制造处理器和主存的半导体技术; 制造硬盘的磁技术;用于CD-ROM、DVD和蓝光光碟的光技术; 以及网络连接技术。
2.总线技术: 结构、组成和控制均对计算机性能有很大影响。
3.外设(如调制解调器、键盘、打印机和显示系统)与应用(如桌上排版、图形和多媒体)等技术，都会影响计算机系统的设计。
1.2.2 计算机体系结构在计算机科学中的地位1.计算机与计算机科学不能被分开2.计算机体系结构课程会概述计算机是如何工作的，计算机能做什么，并告诉学生们一台典型的存储程序计算机是如何运转的。
3.计算机是计算机科学的心脏——没有计算机，计算机科学只能作为理论数学的一个分支。
4.理解计算机体系结构对从事计算机领域的工作具有重要帮助。
5.计算机体系结构不能完全与软件分离。
6.计算机体系结构支撑了计算机科学课程体系中其他领域的许多重要观点。
时钟时钟是用于生成连续的间隔固定的电脉冲流。
之所以被称作时钟,是因为可用这些电脉冲来计时或确定计算机内所有事件的顺序时钟可用它的重复速率或频率来定义。
时钟也可以用时钟脉冲的宽度或持续时间来定义，即频率的倒数事件由时钟信号触发的数字电路被称作同步的,因为它们由时钟信号来同步。
1.3 计算机发展计算机的发展历史丰富而复杂，远比许多人想象得久远。
1.3.1 机械计算机人类是会计算的生物。
穴居人发明数学也许不是为了在湿冷的天气里玩数独游戏，而是为了丈量土地、建造房屋和报税。
罗马人将鹅卵石放在小托盘上表示数字。
后来，他们沿着线滑动鹅卵石辅助进行加法或减法，从而完成计算。
中亚的一些商店，那里的人们用算盘快速地进行计算。
•1642年，法国数学家布莱士·帕斯卡(Blaise Pascal)设计了一个原始的机械加减法计算装置，能够借助发条完成加减法。
•1694年，德国数学家弗里德·威廉·莱布尼茨Gottfried wilhelm Leibnite)制作了一台复杂的机械计算器，能够完成加减乘除运算。
这些设备都不能称作现代意义上的计算机，因为它们都是不可编程的。
可编程这个概念产生于工业革命时期，出于工业化控制的需要。
•1801年，人们发明了提花织机,能够自动地将预先设计好的图案织在布上提花织机使用穿孔木制卡片控制织在纺织品上的图案卡片上的一个位置上有没有洞决定水平方向的线是在垂直方向的线之前还是之后。
每个打了孔的卡片就是一个程序，因为每个孔的图案指定了一个唯一的操作序列。
•1882年，查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)在英格兰设计了一台叫作差分机( difference engine)的计算装置，能够自动地计算构造数学表所需的多项式的值。
巴贝奇没有完成他的差分机，1855年 Per Georg Scheutz 在瑞典制造出差分机。
1.3.2 机电式计算机机电( electromechanical）指那些有活动件但却由电控制的零件。
•1867年发明的打字机和1879年发明的穿孔制表机(穿孔卡片输入机) 都促进了机电式计算机的发展。
机电式计算机是连接机械时代与以真空管、晶体管和集成电路为代表的电子时代的纽带。
•20世纪40年代康拉德.楚泽在德国制造出自己设计的计算机，在第二次世界大战期间该计算机用来设计飞机。
楚泽的计算机是第一台可编程计算机;而同时代的其他机器都不是软件可编程的，只能算作是自动计算器。
楚泽还设计了世界上第一种程序设计语言，叫作Plankalküil,1.3.3 早期电子计算机•1937年～1942年，约翰·文森特·阿塔那索夫(John V.Atanasoff)制造出第一台电子计算机(ABC)，用于解线性方程。
•1944年制造的巨像计算机（Colossus)是另一台早期计算机，它安放于布莱切利园，二战期间用来破译德军的恩格玛密文。
巨像计算机使用真空管，是一台真正的电子计算机,但它不能存储程序，因而只能完成专门的任务。
•1945年，J.莫奇利(J.Mauchly)和J.埃克特( J.Eckert)设计了ENIAC，一台能够处理10位10进制数的真空管计算机，但它不能像今天我们编写程序那样编程。
•埃克特和莫奇利还设计了一台更先进的计算机——EDVAC，具有存储程序的特征。
•在英格兰，曼彻斯特大学的研究人员于1948年设计出世界上第一台可操作的存储程序计算机——曼彻斯特宝宝。
•AT&T贝尔实验室在1948年发明了晶体管，之后发展出了半导体，它在功能上与真空管等效，但体积更小，功耗更低。