1.概述
计算机的硬件结构由5大部件组成，分别是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。其中运算器和控制器被继承在一起统称为中央处理单元（CPU）。
2.中央处理单元CPU
2.1 组成和功能
中央处理单元（CPU）由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部分组成，主要功能是进行程序控制、操作控制、时间控制、数据处理以及对系统内外中断做出响应。
2.2 运算器
运算器的功能主要是进行算数运算、逻辑运算和逻辑测试。运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的，所以是执行部件。包括：
- 算数逻辑单元ALU：实现对数据的算术运算和逻辑运算。
- 累计寄存器AC：为ALU提供工作区，即为ALU提供数据并暂存运算结果。例如，在执行一次减法运算时，先将被减数取出暂存于AC，再取出减数同AC的内容相减，结果送回AC中。
- 数据缓冲寄存器DR：CPU、内存、外设之间数据传送的中转站。
- 状态条件寄存器PSW：包括状态标志和控制标志
2.3 控制器
控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑。它不仅要保证程序的正确执行，还要能够处理异常事件。
- 指令寄存器IR：指令从内存中取到缓冲寄存器中再暂存于IP中。其位数与指令长度有关。
- 程序计数器PC：内容为下一条指令的地址。
- 地址寄存器AR：保存当前CPU所访问的内存单元的地址。
- 指令译码器ID：包含操作码和地址码 -
3.存储系统
3.1 层次化存储结构
从上到下存储容量依次增大，存储速度依次减慢。
3.2 存储器的分类
存储器的分类：
按存储器所处的位置分类，可分为内存和外存。
按存储器的构成材料分类，可分为磁存储器、半导体存储器和光存储器。
按存储器的工作方式分类，可分为随机存储器（读写存储器）RAM和只读存储器ROM。只读存储器又分为固定只读存储器ROM、可编程只读存储器PROM、可擦除可编程只读存储器EPROM、电擦除可编程只读存储器EEPROM，闪速存储器DAM。
按存储器的访问方式分类，可分为按地址访问的存储器和按内容访问的存储器。相联存储器属于按内容访问的存储器。
按存储器的寻址方式分类，可分为随机存储器RAM、顺序存储器SAM和直接存储器DAM。
3.3 主存（内存）
内存容量计算：
内存按字节编址从①B3000H到②DABFFH的区域存储容量为
②+1－① = DAC00 - B3000 = 27C00 = 159K
3.4 Cache
Cache是计算机高速缓存的组成部分之一，它依据程序的局部性原理来提高CPU数据输入输出的效率。
局部性原理：
Cache+主存结构的平均周期计算：
Cache地址映像：将主存地址转换成Cache地址。有三种方法，直接映像、全相联映像和组相联映像。该过程是由硬件自动完成的。
直接映像：主存的块和Cache块的对应关系是固定的，优点是地址变换简单，缺点是灵活性差。
全相联映像：允许主存的任一块可以调入Cache存储器的任何一个块的空间中，优点是主存的块调入Cache的位置不受限制，缺点是无法从主存块号中直接获得Cache的块号，变换比较复杂，速度比较慢。
组相联映像：将Cache中的块分成组，规定组采用直接映像方式，而块采用全相联映像方式。
3.5 虚拟存储器
虚拟存储体系采用主存–辅存两级结构。程序或数据被分成很多小块，全部存储在辅存，运行时把要用到的小块先调入主存，并把马上要用到的小块从主存调入高速缓存。
虚拟存储器实际是一种逻辑存储器，实质是对物理存储设备进行逻辑化处理，用户无需关心底层的物理环境，从而充分利用存储空间。
3.5 磁盘
磁盘工作原理：
4.输入输出系统
4.1 程序查询方式
CPU通过I/O指令询问指定外设的当前状态，若外设准备就绪，则进行数据的输入输出，否则CPU等待，循环查询。
4.2 中断方式
4.3 DMA方式
5.总线结构
总线是计算机设备和设备之间传输信息的公共数据通道，分为内部总线、系统总线和外部总线三类。三总线结构：数据总线、地址总线和控制总线。
6.计算机体系结构
计算机的体系结构是指计算机的概念性的结构和功能属性。
6.1 体系结构分类
宏观上按处理机数量分类分为：但处理系统、并行处理与多处理系统、分布式处理系统。
微观上按并行处理程度有多种分类方法，有Flynn分类法、丰泽云分类法、Handler分类法和Kuck分类法。
Flynn分类法：