1、體系結構與組成
● 計算機體系結構是指對成員可見的系統屬性 ，直接影響程序的邏輯執行。
體系結構的屬性包括指令集、輸入輸出機制與內存尋址技術等。
● 計算機組成是指對體系結構所體現屬性的實現方法，是實現結構規範的操作單元及其相互連接。
組成的屬性包括對程序員可見的硬件細節，如控制信號、計算機和塞舌的接口以及存儲器使用的技術。
2、結構與功能
計算機是一個複雜的系統，包含數百萬個電子元件，複雜系統的關鍵是分層性質。層次系統是一系列相互關聯的子系統，每個子系統又在結構上分層，直到分成我們所能達到的一些基本子系統的最低級。
● 結構：部件相互關聯的方法。
● 功能：作爲結構組成部分的各個獨立部件的操作。
● 基本功能：數據處理、數據存儲、數據傳輸和控制。
數據的處理、存儲和傳輸都必須經過控制。控制是由計算機提供指令施加的。
3、結構組件
計算機中有四種主要的結構組件：中央處理器(CPU)、主存儲器(主存或內存)、輸入/輸出(I/O)和總線系統。
● 中央處理器：控制計算機的操作(控制器)並執行數據處理功能(算術邏輯單元ALU)。
● 主存儲器：存儲程序和數據。
● 輸入/輸出：在計算機與外部之間傳輸數據。
● 總線系統：爲CPU、主存和I/O之間提供通信機制。
4、馮氏結構
美籍匈牙利數學家馮•諾依曼在1945年提出了存儲程序控制的概念。概括內容如下：
● 計算機硬件由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備這五個基本設備組成。
● 計算機內部採用二進制來表示指令和數據。
● 把編好的程序和原始數據事先存入存儲器中。
● 把編好的程序和原始數據預先存入計算機的主存儲器中，使計算機在工作時能連續、自動、高速地從存儲器中取出一條條指令並加以執行，從而自動完成預定的任務。
5、計算機層次結構
計算機的層次結構可分爲0~6共七個層次。
● 第零級是硬聯邏輯級，是計算機的內核，由門、觸發器等邏輯電路組成。
● 第一層微程序級。這級的機器語言是微指令集，用微指令編寫的微程序一般是直接由硬件執行的。
● 第二層是傳統機器級。這級的機器語言是指機器的指令集，用機器指令編寫的程序由微程序進行解釋。
● 第三層是操作系統級。從操作系統的基本功能來看，直接管理傳統機器的軟硬件資源。
● 第四層是彙編語言層。語言是彙編語言，完成彙編語言翻譯的程序叫彙編程序。
● 第五層是高級語言層。這級的語言是各種高級語言，面向用戶的，由各種高級語言程序支持和執行。通常用編譯程序來完成各種高級語言的翻譯工作。
● 第六級是應用語言級，這一級是爲了使計算機滿足某種用途而專門設計的，因此這一級語言就是各種面向問題的應用語言。
6、 主要性能指標
計算機的性能可由如下技術指標表示：機器字長、數據通路寬度、主存容量和運算速度表示。運算速度又有如下指標：
● 吞吐量：計算機系統在單位時間內處理請求的數量。
● 響應時間：計算機系統對請求做出響應的時間，包括CPU時間和等待時間的總和。
● 主頻(時鐘頻率)：CPU內數字脈衝信號振盪的速度。
● 時鐘週期：主頻的倒數，CPU中最小的時間元素。每個動作至少需要一個時鐘週期。
● CPI：每條指令所用的時鐘週期數。
● IPC：CPI的倒數；由於指令高度並行化，現代計算機一個時鐘週期內可以處理多條指令。IPC表示一個時鐘週期內處理的指令個數。
● CPU執行時間 = CPU時鐘週期數 / 時鐘頻率 = 指令數 * CPI / 時鐘頻率
● MIPS：每秒執行多少百萬條指令。MIPS = 指令條數 * 10-6 / 執行時間 = 主頻 / CPI = 主頻 * IPC
● MFLOPS：每秒執行多少百萬次浮點運算。MFLOPS = 浮點運算次數 * 10-6 / 執行時間
7、非數值類數據
● ASCII碼
在計算機中通常使用美國國家信息交換標準字符碼即ASCII碼表示字符。ASCII碼的編碼特點：
1、用7位二進制表示1個字符，最高位用作奇偶校驗。
2、可表示128個字符（包括數字字符、英文大小寫字母、專用字符和控制字符）
3、數字0-9的ASCII碼對應30H-39H
4、同一英文字母的大寫和小寫的ASCII碼相差20H
字符串：字符串可用兩種不同的存放方法 向量法 和 串表法。
● 漢字編碼
漢字的編碼涉及4種編碼:
1.、漢字交換碼：國標碼GB-2312。
2.、輸入碼：主要用於從鍵盤輸入漢字。常見的有區位碼、拼音碼等。：國標碼=區位碼（十六進制）+2020H。
3.、機內碼：計算機系統內部用來標識漢字的編碼。機內碼=國標碼+8080H；機內碼=區位碼+A0A0H
4.、字形碼：漢字字形碼是指確定一個漢字字形點陣的代碼，又叫漢字字模碼或漢字輸出碼。
● Unicode編碼
Unicode是國際組織制定的可以容納世界上所有文字和符號的字符編碼方案。
1、編碼方式
用一個16位的二進制數（兩個字節）來表示Unicode的每一個符號。
2、實現方式
Unicode的實現方式稱爲Unicode的轉換格式（unicodeTranslation Format, UTF）。
8、數值類數據
計算機中參與運算的數值有兩大類：無符號數與有符號數。無符號數相當於數的絕對值；有符號數在最高位設置符號位。
常見的有符號機器數如下：
● 原碼
原碼的編碼規則：在數值前加一位符號位。正號用0表示，符號用1表示，數值部分保持不變。
整數原碼定義：正數不變，負數[x]原=2n - x = 2n + |x| 例如：[+1011]原 = 01011；[-1011]原 = 11011
小數原碼定義：正數不變，負數[x]原=1 - x = 1 + |x| 例如：[+0.1011]原 = 1.1011；[-0.1011]原 = 1.1011
原碼時，0有兩種表示方式，兩位二進制數爲例，[+0]原 = 00 ；[-0]原 = 10 ；8位能表示 -(27 -1) ~ 27 -1 （去掉最高符號位）
● 反碼
反碼的編碼規則：在數值前加一位符號位。正號用0表示，符號用1表示；正數的數值部分保持不變，負數的數值部分按位取反。
整數反碼定義：正數不變，負數[x]反=2n+1-1 + x 例如：[+1011]反 = 01011；[-1011]反 = 10100
小數反碼定義：正數不變，負數[x]反=(2 - 2-n) + x 例如：[+0.1011]反 = 1.1011；[-0.1011]反 = 1.0100
反碼時，0有兩種表示方式，兩位二進制數爲例，[+0]反 = 00 ；[-0]反 = 11 ；8位能表示 -(27 -1) ~ 27 -1 （去掉最高符號位）
● 補碼
補碼的編碼規則：在數值前加一位符號位。正號用0表示，符號用1表示；對於正數，數值部分保持不變；對於負數，數值部分按位取反末尾加1。
整數補碼定義：正數不變，負數[x]補=2n+1 + x 例如：[+1011]補 = 01011；[-1011]補 = 10101
小數補碼定義：正數不變，負數[x]補=2 + x 例如：[+0.1011]補 = 1.1011；[-0.1011]補 = 1.0101
補碼時，0僅有一種表示形式。兩位二進制爲例，[+0]補=[-0]補=00；8位能表示 -27 ~ 27 -1 （去掉最高符號位）
● 常用求補碼方法
1、 由定義求補碼
由真值求補碼，直接利用補碼的定義。反過來，由補碼求真值，只需將公式左右進行交換就可以了
2、由原碼求補碼
正數的補碼和原碼相同；負數的補碼，將原碼除符號位以外的其餘各位求反，末位加1。
3、求負數補碼的簡便原則
可以將原碼除符號位以外,其餘各位按位取反,從最低位開始遇到的第一個1以前的各位保持不變。