计算机系统概论：冯诺依曼体系与性能指标

"本章主要介绍了计算机系统的基本概念，涵盖了计算机的发展历程、冯诺依曼计算机的原理和组成、计算机的层次结构以及重要的性能指标。此外，还提到了计算机系统的构成，包括硬件和软件两大部分，以及软件系统中的系统软件和应用软件的分类。" 在计算机科学中，"计算机系统概述"这一主题主要关注以下几个方面： 1. **计算机的发展历程**：自电子管计算机到晶体管、集成电路、微处理器的演变，再到如今的云计算和量子计算，计算机技术经历了快速的发展，极大地改变了我们的生活和工作方式。 2. **冯诺依曼计算机的原理及基本组成**：冯诺依曼架构是现代计算机的基础，它包括五大组成部分：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。这一架构遵循程序存储的概念，数据和指令均存储在内存中，由控制器负责指令的执行。 3. **计算机的层次结构**：计算机系统通常被分为多个层次，从底层的硬件到上层的应用软件。这种结构允许不同层次之间进行抽象，使得软件开发更加高效和灵活。 4. **计算机的性能指标**：衡量计算机性能的常见指标有吞吐量（单位时间内处理的任务数量）、响应时间（完成特定任务所需的时间）、CPU时钟周期、主频（CPU的运行速度）、CPI（每条指令平均需要的时钟周期数）、CPU执行时间和MIPS（每秒百万指令数）、MFLOPS（每秒百万浮点运算次数）等。 5. **计算机系统的组成**：计算机系统由硬件和软件两部分构成，硬件包括CPU（中央处理器）、存储器（内存和外存）、I/O设备（输入/输出设备）等；软件则分为系统软件（如操作系统、驱动程序、数据库管理系统等）和应用软件（满足用户特定需求的软件）。 6. **软件系统**：系统软件负责管理和控制硬件资源，如操作系统、语言处理程序（编译器和解释器）、标准库、服务程序等。而应用软件则是直接为用户提供服务的软件，例如文字处理软件、图像编辑软件等。 7. **汇编语言和机器语言**：计算机程序可以写成高级语言（如C++、Python），但最终需转换为机器语言或汇编语言才能被计算机执行。汇编语言是一种面向机器的低级语言，其指令与机器指令基本对应，而机器语言则是计算机能直接理解的二进制代码。 通过理解和掌握这些基础知识，可以为深入学习计算机科学打下坚实的基础，无论是硬件设计、软件开发还是系统分析，都离不开这些核心概念。