計算機的發展歷程
我一直覺得，要想深入理解，學習一門課程，就必須瞭解一下它的發展史，尤其是計算機發展對比其他的專業來說可以說是相當的晚了。才100多年曆史。所以有機會我一定要好好看看這100年計算機都發生了什麼。 言歸正傳。世界上第一臺計算機是1946年在美國誕生的ENIAC。1945年，馮諾依曼提出了存儲程序的思想：必須將事先編好的原始程序和數據一同送入主存後，才能執行程序，一旦程序被執行，計算機能在無須人工操作的干預下，自動完成逐條取出指令，並執行的任務。 1965年，Intle公司的締造者Gordon提出，“微芯片上的集成的晶體管數目，每三年番2倍”的規律，這就是著名的摩爾定律。
硬件發展帶來的問題
微處理器的發展，幾乎每3年，處理器的性能就提高4—5倍，但計算機上的一些其他部位性能提高的速度達不到該水平 。影響不同部件性能不匹配的主要處理因素爲CPU與主存間接口和CPU與外設的接口問題，具體體現在： - CPU與主存之間：是整個計算機最重要的通路，負責在主存和處理器之間傳送指令和數據。試想如果與CPU之間的數據傳送跟不上CPU的要求，那麼CPU就會處於等待狀態。一般的我們採取如下方式進行處理： - 加寬數據總線的寬度（道路太擠，擴寬一下） - 在兩者之間設置高速緩存（Cache，先給CPU提前準備好原料），並發展爲片內緩存和分級緩存。 - 利用高速連接總線和分層總線，來緩衝和分流數據。以提高處理器與存儲器之間的連接寬帶。 - CPU與外設之間的接口：常見的處理方式： - 加入緩衝機制 - 用高速互連總線以及更快的總線結構來解決。
這些問題都是硬件發展中帶來的問題，也是這門課程重點討論的問題。下面介紹一下軟件的發展歷程。個人認爲僅做了解即可。
軟件的發展
軟件技術的發展主要體現在編程語言之間的進步。編程語言大致經歷瞭如下的階段： 機器語言(0 1 代碼)——>彙編語言（與機器語言對應）——>高級語言（C++,JAVA）而高級語言不能直接運行，而是需要由程序翻譯成機器語言，所以將高級語言程序翻譯爲機器語言程序的軟件，稱爲翻譯程序。而翻譯程序又根據翻譯形式的不同，分爲兩種形式： - 編譯程序：先把所有的程序都全部翻譯完，再執行 - 解釋程序：翻譯一次，執行一次，邊翻譯邊執行
計算機系統的層次結構
先上圖：
說白了，這個體系就分爲兩個部分，軟件範圍(M4 - M 2)和硬件範圍（M1-M0）.而軟件與硬件之間需要有一個橋樑，以便軟件和硬件能相互合作，交互。這個橋樑位於 M2和M1之間，這個橋樑稱爲指令集體結構（ISA）。也就是說，軟件與硬件的交互是通過指令來進行的。
典型的馮諾依曼體系結構及其特點
- 機器以運算器爲中心。I/O設備與存儲器之間的數據傳送通過運算器完成 2. 計算機由運算器，控制器，存儲器，I/O設備 五大部件組成。 3. 指令和數據地位相同，按地址訪問，按順序存放
PS：這門課程就是以2爲主線，講解計算機的組成原理的。
計算機軟件的分類
一般的我們將計算機軟件分爲：系統軟件和應用軟件。其中系統軟件包括操作系統，數據庫管理系統，語言處理系統等等。
計算機的性能指標
機器字長：指CPU一次能處理的數據的位數。字長越長，數的表示範圍越大，精度越高
存儲容量：包括主存和輔存容量。具體的到講了存儲器再說。
運算速度：
MIPS：單位時間內執行指令的平均條數
CPI：執行一條指令所需要的時鐘週期
FLOPS：每秒的浮點數運算的次數
最常見的問題：指令和數據如何區分？