——本节内容为Bilibili王道考研《计算机组成原理》P2~4视频内容笔记。
目录
一、计组入门
1.计算机硬件能识别的数据
（1）用低/高电平分别表示计算机硬件唯一能识别的数据——二进制0/1；
（2）低电平代表0，高电平代表1；
2.硬件的设计
（1）例如内存条和某些CPU的针脚，用来发送或接收二进制0/1的通道；
（2）主板上的印刷电路用来导电，传输二进制0/1，传递二进制信息实质上就是在释放高低电平的电信号。通过很多条电路，可以传递多个二进制数位，每个二进制数位称为1bit（比特）；
二、计算机的发展
1.计算机系统
（1）计算机系统=硬件+软件：
①硬件如主机、外设等；
②软件如操作系统、我们所用的app等；
（2）软件又可分为系统软件和应用软件：
①系统软件用来管理整个计算机系统，比如操作系统、数据库管理系统（DBMS）、标准程序库、网络软件、语言处理程序、服务程序等；
②应用是软件按任务需求编制成的各种程序，如QQ、微信、B站等；
2.硬件的发展
（1）第一代：电子管时代
①第一台电子数字计算机：ENIAC（1946），由冯诺依曼担任顾问，占地面积大、耗电量大、运算速度一般；
②逻辑元件：用来处理电信号的最小基本单元；
（2）第二代：晶体管时代
①体积、功耗降低；
②出现了面向过程的程序设计语言：FORTRAN；
③有了操作系统雏形；
（3）第三代：中小规模集成电路时代
①计算机主要用于科学计算等专业用途；
②高级语言迅速发展；
③开始有了分时操作系统；
（4）第四代：大规模、超大规模集成电路时代
①开始出现“微处理器”、微型计算机；
②个人计算机（PC）萌芽；
③操作系统：Windows、MacOS、Linux...
（5）微处理器的发展
（6）历史沉淀
3.软件的发展
4.目前发展趋势——两极分化
（1） 一极为微型计算机向更微型化、网络化、高性能、多用途方向发展；
（2）另一极是巨型机向更巨型化、超高速、并行处理、智能化方向发展；
三、计算机硬件的基本组成
1.冯诺依曼机结构
（1）存储程序：是指将指令以二进制代码的形式事先输入计算机的主存储器，然后按其在主存储器中的首地址执行程序的第一条指令，以后就按该程序的规定顺序执行其他指令，直到程序执行结束；
（2）图示：
①输入设备：将信息转换成机器能识别的形式；
②存储器：存放数据和程序；
③运算器：实现算术运算和逻辑运算；
④输出设备：将结果转换成人们熟悉的形式；
⑤控制器：通过电信号来协调其他部件相互配合工作，负责解析存储器里存储的程序指令；
（3）图中，数据程序就属于软件部分；蓝框中的五个部件就属于硬件部分；
（4）在计算机系统中，软件和硬件在逻辑上是等效的：比如，对于乘法运算，可以设计一个专门的硬件电路来实现乘法运算，也可以用软件的方式执行多次加法运算来实现；
（5）冯诺依曼计算机的特点：
①计算机由五大部件组成（I/O设备）；
②指令和数据以同等地位存于存储器，可按地址寻访；
③指令和数据用二进制表示；
④指令由操作码和地址组成；
⑤存储程序；
⑥以运算器为中心（输入/输出设备与存储器之间的数据传送通过运算器完成）；
2.现代计算机的结构
（1）冯诺依曼机的缺点是，以运算器为中心，数据需要频繁地通过运算器中转到各个部件，消耗时间；于是，现代计算机的结构进以优化；
（2）图示：
（3）以存储器为中心，输入设备直接将数据程序存入存储器中，经过运算器的运算再返回存储器，由输出设备直接从存储器中取走输出。大大地解放了运算器的时间，提高了运算器的功率；
（4）由于运算器和控制器的逻辑关系十分紧密，所以在大规模集成电路制作工艺出现之后，它们两个通常是被集成在同一个部件上的，即CPU=运算器+控制器；
（5）上图结构说明：
①控制器通过控制线告诉运算器接下来应该执行什么具体运算、还会控制主存储器的读写、还有输入输出设备的启动与停止；
②CPU和主存储器之间会进行数据的交换，一种是参与运算的数据，一种是指令由控制器来解析指令含义并发出相应的信号；
③I/O设备会直接和主存储器进行数据的交换；
④主存储器和CPU统称为主机，和我们熟知的电脑主机不是一个概念；