計算機系統層次結構
組成：硬件系統和軟件系統共同構成了一個完整的計算機系統；硬件是指有形的物理設備，軟件是指在硬件上運行的程序和相關的數據及文檔。
計算機硬件基本組成
1. 馮.諾伊曼
- 計算機硬件系統由運算器，存儲器，控制器，輸入輸出設備；
- 指令喝數據以同等地位存於存儲器內，並可以按地址尋訪
- 指令和數據均用二進制代碼表示
- 指令由操作碼和地址碼組成，操作碼用來表示操作的性質，地址碼用來表示操作數再存儲器中的位置
- 指令在存儲器內按順序存放，指令是順序執行的，在特定條件下，可根據運算結果或設定的條件改變執行順序
- 早期馮諾依曼以運算器爲中心，輸入輸出設備通過運算器與存儲器傳送數據
2. 現代計算機組織結構
微處理器出現後，計算機以存儲器爲中心，使I/O儘可能的繞過CPU，直接在I/O設備和存儲器之間完成，提高整體運行效率；
3. 計算機的功能部件
- 輸入設備：功能是將程序和數據以機器所能識別和接受的信息形式輸入到計算機；常用設備是鍵盤，鼠標，掃描儀，攝像機
- 輸出設備：將計算機處理的結果以人們所能接受的形式或其他系統所要求的信息形式輸出；常用設備是顯示器，打印機
- 存儲器：計算機的存儲部件，用來存放程序和數據；存儲器分爲主存儲器(內存存儲)和輔助存儲器（外存存儲）；CPU能夠直接訪問的存儲器是主存儲器；輔助存儲器用於幫助主存儲器記憶更多信息，外存信息必須進入內存才能爲CPU所訪問。主存由許多存儲單元組成，每個存儲單元包含若干個存儲元件，每個元件存儲一位二進制代碼0/1，存儲單位存儲一串代碼稱爲存儲字，存儲子長可以是一個字節（8bit)或者字節的偶數倍。地址存儲器（MAR）存放訪存地址，數據寄存器（MDR）是主存和其他部件的中介機構，用於暫存要從存儲器中讀寫的信息，時序控制器用於產生存儲器操作所需的各種時序信號。MAR尋址，位數對應存儲單元的個數，MAR與PC的長度有關；MDR的位數和存儲字長相等
- 運算器：運算器是計算機的執行部件，用於對數據的加工處理，完成算術運算和邏輯運算；核心是算術邏輯單元ALU；運算器包含若干通用寄存器，用於暫存操作數和中間結果；程序狀態寄存器（PSW），保留各類運算指令或測試指令的結果的狀態信息，
- 控制器：計算機指揮中心，由程序計數器（PC）指令寄存器（IR），控制單元（CU）組成
計算機軟件的分類
1.系統軟件和應用軟件
系統軟件是一組保證計算機系統高效，正確運行的基礎軟件；主要有操作系統（OS）。數據庫管理系統（DBMS），語言處理程序，分佈式軟件系統，網絡軟件系統，標準庫程序，服務性程序。
機器語言：二進制代碼語言，是計算機唯一可以識別和執行的語言
彙編語言：是用英文單詞或縮寫代替二進制的指令代碼
高級語言：需要編譯程序編譯成彙編語言程序
2.計算機工作過程
(1)把程序和數據裝入到主存儲器中
(2) 把程序的起始地址運行程序
（3）用程序的首地址從存儲器中取出第一條指令，經過譯碼，執行步驟等控制計算機各個功能部件協調運行，完成這條指令功能，並計算下一條指令的地址。
（4)用新得到的指令地址繼續讀出第二條指令並執行，直到程序結束（取指、譯碼、執行）
計算機的性能指標
機器字長是計算機進行一次整數運算所能處理的二進制數據的位數，越長，數的表示範圍越大，計算精度越高。
數據通路帶寬：指數據總線一次能並行傳送信息的位數；
主存容量：指主存儲器所能存儲信息的最大容量，字節衡量；
運算速度：
吞吐量：指系統在單位時間內處理請求的數量。取決於主存的存取週期
響應時間：指從用戶向計算機發送一個請求，到系統對該請求做出響應並獲取他所需要的結果的等待時間，通常包括CPU時間與等待時間（用於磁盤訪問，存儲器訪問，I/O操作，操作系統開銷）
CPU時鐘週期：通常爲節拍脈衝或T週期
主頻（CPU時鐘頻率）：機器內部主時鐘的頻率，衡量機器速度，主頻越高，執行指令速度越快。
