注：計算機組成原理的第一章，對計算機系統進行了概述，無難點，重點內容，大多爲程序員所必須瞭解的常識。
1.1 計算機的分類
總體上可將電子計算機分爲電子模擬計算機和電子數字計算機兩類。
電子模擬計算機的特點是由連續的數值表示，運算過程也是連續的；
電子數字計算機的特點則是按位運算，並且不連續 的跳動計算。
前者精度和解題能力都有限，而後者更近似人類的“思維過程”來進行工作，因此將電子數字計算機稱爲電腦。也是習慣上所稱的電子計算機。
電子數字計算機又可按效率、價格和適用性等因素分爲專用計算機和通用計算機。
專用計算器是針對某一任務設計的計算機，是最高效、最經濟、最快速的計算機；
通用計算機適應性好，可處理多項不同的任務。一般可分爲：超級計算機、大型機、服務器、PC機、單片機、多核機。
1.2 計算機的發展簡史
第一代：電子管計算機；
第二代：晶體管計算機；
第三代：中小規模集成電路計算機；
第四代：大規模和超大規模集成電路計算機，微型計算機開始出現；
第五代：巨大規模集成電路計算機，單片機開始出現。
摩爾定律：每18個月集成芯片上的元件數目會增加一倍。
計算機的性能指標：
1、吞吐量：表徵一臺計算機在某一時間間隔內能夠處理的信息量。
2、響應時間：表徵從輸入有效到系統產生響應之間的時間度量，用時間單位來度量。
3、利用率：在給定的時間間隔內系統被實際使用的時間所佔比率，用百分比表示。
4、處理機字長：指處理機運算器中一次能夠完成二進制運算的位數，如32位、64位。
5、總線寬度：一般指CPU中運算器與存儲器之間進行互連的內部總線二進制位數。
6、存儲器容量：存儲器中左右存儲單元的總數目，通常用KB、MB、GB、TB等表示。
7、存儲器寬度：單位時間內從存儲器內讀出的二進制數信息量，一般用字節數/秒錶示。
8、主頻/時鐘週期：CPU的工作節拍受主時鐘控制，主時鐘不斷產生固定頻率的時鐘，主時鐘的頻率（f）也叫CPU的主頻。度量單位爲MHz（兆赫茲），GHz（吉赫茲）。主頻的倒數稱爲CPU的時鐘週期（T），T=1/f，度量單位是us、ns。
9、CPU執行時間：表示CPU執行一般程序所佔用的CPU時間，即等於時鐘週期數乘以時鐘週期。
10、CPI：表示每條指令的週期數，即執行一條指令所需的平均時鐘週期數。
11、MIPS：（Million Instructions Per Second），表示平均每秒執行多少百萬條定點指令數。
12、FLOPS：（Floating-pont Operating Per Second），表示每秒執行浮點操作的次數，用來衡量 機器浮點操作的性能。
1.3 計算機的硬件
計算機的主要組成結構有：存儲器、運算器、控制器、適配器、輸入輸出，總線。
運算器：（ALU邏輯運算部件）進行加減乘除等算數運算和與或非等邏輯運算。
存儲器：存儲二進制代碼，包括指令和操作數，目前採用半導體存儲器，一個半導體觸發器有0和1兩個狀態，通常在存儲器中把保存一個數的16個觸發器稱爲一個存儲單元，存儲器由許多存儲單元組成，每個存儲單元都有一個地址。取數據和存數據都是通過地址來來尋找存儲單元，存儲器所有存儲單元的總數稱爲存儲器的存儲容量，通常用單位KB、MB表示。半導體存儲器存儲容量有限，所以計算機又配備了存儲容量更大的磁盤存儲器和光盤存儲器，稱爲外存儲器，半導體存儲器則稱爲內存儲器，簡稱內存，。
控制器：其任務是從內存中取出指令，然後執行某種操作。
1、計算程序
每一個操作就叫做一條指令，而解算某一問題的一串指令序列，叫做該問題的計算程序，簡稱程序。
2、指令的形式
指令包括兩部分，操作的性質和操作數的地址碼。將解題的程序（指令序列）存放到存儲器中稱爲存儲程序，存儲程序並按地址順序執行是馮諾依曼計算機的設計思想。
指令和數據存放在同一個存儲器，稱爲馮諾依曼結構
指令和數據分別放在兩個存儲器，稱爲哈弗結構
3、控制器的基本任務
先從存儲器中取出一條指令放到控制器中，對該指令的操作碼由編譯器進行分析判別，然後根據指令性質，執行這條指令，進行相應的操作。
通常把取指令一段時間叫做取指週期，把執行指令的一段時間叫做執行週期，
現在將控制器、處理器和存儲器合稱中央處理器，簡稱CPU。
4、指令流和數據流
計算機僅使用0和1兩個數字的二進制數字，所以使用“位”（bit）作爲數字計算機的最小信息單位。但是CPU向存儲器中寫入或者從存儲器中取出信息時，不能存取單個的“位”，而用B（字節）和W（字）等較大的信息單位來工作。一個字節由8位二進制信息組成，而一個字則由一個以上的字節組成。通常將組成一個字的二進制位數叫做字長。
適配器與輸入輸出設備
適配器作爲輸入輸出設備與主機之間的轉換器，用於保證外圍設備用計算機系統的特性所需要的形式發送所接受信息。
系統總線
系統總線是計算機系統的骨架，是多個計算機系統部件之間進行數據傳送的公共同路。藉助總線，計算機在各系統部件之間實現傳送地址、數據和控制信息的操作。
1.4 計算機軟件的組成
計算機軟件分爲系統程序和應用程序。
系統程序是用來簡化程序設計，簡化使用方法，提供計算機的使用效率，發揮和擴大計算機的功能及用途。包括以下四類：
1、各種服務性程序，如診斷程序、排錯程序、聯繫程序等；
2、語言程序，如彙編程序，編譯程序、解釋性程序等；
3、操作系統；
4、數據庫管理系統。
應用程序是用戶利用計算機來解決某些問題而編制的程序。
軟件的發展演變：
1、機器語言編寫的程序稱爲手編程序和目的程序，機器能夠直接“識別”。
2、用一些約定的文字、符號和數字按規定的格式來表示各種不同的指令，然後用其來編寫程序，這就是彙編語言，它是一種能夠直接轉換成二進制的符號語言。通過彙編器可以將彙編語言程序翻譯成目的程序。
3、更高級的編程語言——算法語言，與具體機器無關。用算法語言編寫的程序稱爲源程序。同樣算法語言必須通過編譯程序翻譯成目的程序，在運行系統的輔助程序的幫助下運行，通常將編譯程序和運行環境合稱爲編譯器。
4、例子：一個在硬盤文件中的C語言程序，被轉換成計算機上可以運行的機器語言程序的四個步驟：C語言程序通過編譯器首先被編譯爲彙編語言程序，然後通過彙編器彙編爲機器語言的目標模塊。連接器將多個模塊與庫程序組合在一起以解析所有的應用。加載器將機器代碼放入合適的內存位置以便處理執行。
5、隨着計算機技術的發展，出現了操作系統和數據庫管理系統，操作系統是用來管理計算機資源和自動調度用戶的作業程序，而使多個用戶能有效的共用一套計算機系統。數據庫是實現有組織、動態地存儲大量相關數據，方便多用戶訪問的計算機軟、硬件資源組成的系統。數據和數據庫管理軟件一起組成了數據管理系統。
1.5 計算機系統的層次結構
計算機系統通常分爲五個層次
第一級：微程序設計級或邏輯電路級，由硬件直接執行，屬於硬件級。
第二級：一般機器級，也稱機器語言級，由微程序解釋機器指令系統，屬於硬件級。
第三級：操作系統，由操作系統程序實現。這些操作系統由機器指令和廣義指令組成，廣義指令是操作系統定義和解釋的軟件指令，所以這一級也稱爲混合級。
第四級：彙編語言級，由彙編程序支持和執行。如果應用程序不採用匯編語言編寫，則這一級可以 不要。
第五級：高級語言級：面向用戶，由各種高級語言編譯程序支持和執行。
軟件和硬件的邏輯等價性及軟件“固化”甚至“硬化”的發展趨勢。