计算机系统起源与发展：ABC到冯·诺依曼结构

本资源主要讲述了计算机系统的基础知识，从计算机的诞生史到冯·诺依曼结构的发展，以及数据的机器级表示与处理。内容详尽，深入浅出。 1. **计算机的诞生历史**： - 阿塔那索夫-贝瑞计算机（ABC）是世界上第一台真正意义的电子数字计算机，由阿塔那索夫和贝瑞在1935年至1939年间研发，阿塔那索夫因此被誉为“电子计算机之父”。 - ENIAC（1946年）是第一台实用电子计算机，由莫奇利和艾克特研制，标志着电子计算机时代的开始。 - 冯·诺依曼的“存储程序通用电子计算机方案”在1945年的报告中提出，定义了现代计算机结构的基础，即冯·诺依曼结构。 2. **冯·诺依曼结构**： - 包括控制器、运算器（ALU）、主存储器、通用寄存器、标志寄存器、指令寄存器、程序计数器和总线等组成部分。 - CPU由控制器、运算器和部分寄存器组成，地址线送入的主存地址首先存放在指令寄存器，数据线的信息先暂存于通用寄存器。 3. **机器指令与程序执行**： - 指令分为多个字段，如操作码、地址码等，分别指示操作类型和操作数的地址。 - 指令执行过程包括取指、分析、执行和写回等阶段。 - 图1-9展示了程序执行流程，包括指令的读取、解码和执行，直到程序结束。 4. **数据表示**： - 信息编码依赖于两个要素：量化和编码。媒体信息需通过数字化编码转化为二进制形式以便计算机处理。 - 数值数据包括整数和浮点数，表示时涉及基数（如R进制与十进制的转换），以及定点数（如原码、补码和反码）的概念。 - 定点数分为固定长度的整数和具有小数部分的浮点数。 通过本章节的学习，读者将掌握计算机系统的发展脉络，理解冯·诺依曼结构的核心组件及其工作原理，同时熟悉数据在计算机内部的表示和处理方法。这对于理解和设计现代计算机系统以及编程实践至关重要。