计算机5个逻辑模块：
输入设备——键盘之类；
运算器——基本算术运算与逻辑运算；
控制器——产生控制信号，控制计算机产生复杂的功能 ；more important
输出设备——打印机，投影之类设备；
存储器——存储缓存；
5个模块通过数据链路or物理模块连接；运算器和控制器集成在CPU里——核心。
1.1.1 信息的数字化表示——二进制信息表示
1，计算机中用数字代码——二进制代码表示各种信息
1——0001 2——0010 3——0011…8——1111 -5——1 101 等等；
2，在物理机制上用数字信号——数字型电信号表示数字代码.
3，信息数字化表示的优点:
①物理上易实现信息的表示与存储；
②抗干扰能力强，可靠性高；
③数值的表示范围大，精度高；
④可表示的信息类型广泛；
⑤能用数字逻辑技术进行处理——0，1功能表示。
1.1.2 存储程序工作方式——冯诺依曼体系
1，编制程序——高级语言编译后形成汇编程序（指令程序）send to computer去实现功能；
2，存储程序——硬盘里；
3，自动、连续执行程序；
4，输出结果。
1.1.3 计算机分类
1，模拟计算机——有模拟运算器件构成，能处理连续的模拟信号(电压，电流)
分为——专用机，通用机。
2，数组计算机——由数字逻辑器件构成，处理离散的数字信号(0，1的信息）。
1.2 冯诺依曼计算机 ——计算机之父
1.2.1 冯诺依曼体系 奠定现代计算机理论体系
1.用二进制数表示程序和数据；
2.采用存储程序的工作方式——将程序and数据存储起来，让计算机自动执行指令，完成复杂操作——核心思想；
3.新型现代计算机硬件组成；
存储器——运算器——控制器——输入设备——输出设备(现代技术还没有逃离这5个模块枷锁，缺一不可)。
1.2.2 计算机发展历程
第一代——电子管——速度低，体积大，可靠性差，只要用于科学计算；
第二代——晶体管——体积缩小可靠性提高，从科学计算提高到数据处理；
第三代——中小规模集成电路——体积缩小，可靠性提高，机种多样化，小型计算机出现，软件和外设发展迅速，应用领域扩大；
第四代——大、超大规模集成电路——速度高达DIPS甚至TIPS级别，微型计算机出现。
1.2.3 未来发展趋势
1.向巨型化发展——天河，神威等；
2.向微型化发展；
3.向多媒体化——提升用户使用体验；
4.向网络化；
5.向智能化——懒人应用，手机等等。
1.3 计算机系统的组织
硬件——构成计算机系统的实体和装置之类的有形设备，物质基础——硬设备；
软件——由硬件所表达的各种内在信息，包括数据与控制程序。无形的东西——软设备。
1.3.1 计算机的硬件系统组成
1.硬件系统的基本组成模型，现在基本不用
主要功能:
1.CPU——主要由运算器、控制器等部件组成.。
2.运算器
(1).功能——完成算数与逻辑运算。
(2).组成特点
①主要有ALU(算数逻辑单元)构成，执行算数、逻辑运算以及移位循环等操作，是CPU功能的主要执行部件；
②ALU以全加器为核心，具有多种运算功能；
③运算的位数越多，计算精度就越高(二进制码多)，器件越复杂；
④运算器的数据宽度一般是：8位、16位、32位or64位；
3.控制器
功能——产生控制命令(微命令)，控制全机操作。CPU在执行命令时，控制器不能主动的执行命令，需要一些控制器来配合。
基本组成：
4.存储器
特点——工作速度较快，存储容量比外存小。
功能——存储数据和数字化后的程序.
Attention：不论是数据，还是程序，存储器存储的全是0、1代码。
①存储单元——在存储器中保存一个n位二进制数的n个存储电路，组成一个存储单元；
②地址——存储器由许多存储单元组成，每个存储单元的编号，称为地址；
③存储容量——存储器所有存储单元的总数；
存储容量越大，表示存储的信息越多，常用的单位有——KB、MB、GB、TB、PB等；
④内存储器——即主存，是一种用来存放直接为CPU提供服务的程序和数据存储器——有半导体芯片构成；
⑤外存储器——即辅存，为计算机配备的存储器容量很大的辅助存储器。
磁盘存储器，光盘存储器等，其主要特点是存储容量大，价格判以，工作速率较慢。
5.输入输出设备
功能——执行输入\输出信息的转换。
输入时：原始信息——>二进制代码，送入主机；
输出时:处理结果(二进制代码)——>用户能够1直接感知的形式(字符、图像、声音)，并传输给用户。
4.总线——能够为多个部件分时共享的一组信息传输通道。
总线分为三种——数据总线、地址总线、控制总线。
5.接口
每个接口附有IP数据报的目的地址和源地址，两个路由器之间的连接，共用同一个接口的地址。
计算机硬件的典型架构
1.微型计算机：南-北桥架构
2.小型计算机：多处理器架构——了解
惠普 HP ProLiant DL30系列
3.超级计算机(超算)：集群式架构——天河-2号，神威
多处理机系统结构：
特点——用多处理器CPU构成；
根据处理器直接按连接的紧密程度，分为:
紧密偶合型多机系统 and 松散型偶合多机系统
紧密偶合型多机系统：
特点——多个(CPU+LM)组，通过系统总线构成多机系统，且共享全局主存储器。
松散偶合多机系统：
特点——多个计算节点，由通信系统连接成的多机系统，无全局的主存储器。
1.3.2 软件系统
软件类别——系统程序and应用程序：
①系统程序——负责系统电镀管理，提供运行和开发环境、各种服务，确保系统运行良好；
②应用程序——利用计算机来解决应用问题所编制的程序，如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等等。
1.3.3 软、硬件系统层次结构
计算机系统是由一个多层次的软件+硬件组成的系统，基本结构如下图：
1.3.4 软件与硬件的逻辑等价性
①软件的特点——易于实现各种逻辑和运算功能，但是常受到速度指标和软件容量的制约；
②硬件的特点——可以高速实现逻辑和运算功能，但是难以实现复杂功能或计算，受到控制复杂性指标的制约。
计算机中的软件，理论上都可以“固化”or “硬化”成硬件，以提高执行速度，导致硬件的结构、成本复杂和提高。
1.4 计算机系统的性能指标
1.基本字长
①一次数据操作的基本位数；
②它会影响计算的精度、指令的功能。
2.外频
外部频率或基频，也叫系统时钟频率。
3.常用的CPU性能指标
①CPU的主频=外频**倍频系数*；
②IPS，每秒执行指令次数；
③CPI，执行一条指令所用的时钟周期数， CPI越大，程序需要执行的指令周期数就越多；
④FLOPS,每秒执行浮点运算的次数。FLOPS越大，单位时间内CPU执行浮点运算次数越多，CPU性能越好；
⑤CPU的功耗。
静态功耗——CPU半导体构成，对电流、电压的损耗，自身的损耗；
动态功耗——CPU执行运算操作所消耗的功；
P=C×U^2×f C——负载电容 U——工作电压 f——工作频率
4.数据传输率——带宽
带宽=（位宽×工作频率）/8 (B/S)
物理含义——单位时间内数据的传输量的多少。
Attention：计算PCI-E总线的带宽时，一般还要考虑编码方式、但双工模式和通道路数等。
5.存储器的容量
①内存/主存容量=可编址的存储单元个数（取决于地址码的位数）*存储单元的位宽（表明编址单位；
②外存/辅存容量——存储器能存储的最大数据量(外存——U盘之类的)；
常表示为——Byte、KB、MB、GB、TB.
外存储量与总线地址码的位数无关，所以外存可以无限大
坚持学习，相对辛苦，但，绝对优秀.
