冯·诺依曼计算机模型与计算机系统基础复习要点

"计算机系统基础期末复习资料，涵盖了冯·诺依曼计算机模型、计算机系统组成、指令系统、软件分类、程序编译过程以及计算机系统抽象层等核心概念。" 在计算机系统基础的学习中，ENIAC（Electronic Numerical Integrator And Computer）和ABC（Atanasoff–Berry Computer）是早期电子计算机的代表，它们之间有关“世界第一台电子计算机”的争论反映了计算机历史的开端。冯·诺依曼在ENIAC项目中的贡献尤为重要，他提出的计算机设计思想至今仍是现代计算机的基础。 冯·诺依曼计算机模型主要包括四个关键点： 1. 存储程序：计算机能够将程序和数据一同存储在内存中，程序在运行前被加载到存储器中。 2. 程序控制：通过控制器自动执行存储在内存中的指令序列，实现了程序的顺序执行。 3. 计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，各部分协同工作。 4. 指令由操作码和地址码组成，操作码指示操作类型，地址码指定操作数的位置。 在计算机内部，指令和数据都以二进制形式表示。CPU通过时间和空间上的差异来区分两者：取指令通常发生在取指周期，数据则在执行周期被取出；指令送入指令寄存器，数据则送入数据寄存器。 计算机软件分为两大类：系统软件，如操作系统，管理计算机硬件和提供服务给应用软件；应用软件，包括各种用户程序，如网站、界面程序、爬虫和自动化工具。 源程序到可执行目标文件的转换涉及预处理、编译、汇编和链接四个步骤。预处理处理宏定义、条件编译等；编译将高级语言转化为汇编语言；汇编将汇编语言转化为机器语言；链接则将各个目标文件合并，解决外部引用。 计算机系统的抽象层图示说明了从硬件到应用程序的层次结构，每一层为上一层提供服务，隐藏了底层的复杂性。ISA（Instruction Set Architecture）指令体系集结构是硬件和软件间的接口，规定了CPU能理解和执行的指令集，它只描述指令的功能，不涉及具体的实现细节。 微体系结构则是关于如何实现ISA的具体技术，包括CPU的物理设计，如电路布局、时钟速度和数据通路宽度等。ISA和微体系结构之间的差异体现在前者关注“做什么”，后者关注“怎么做”。 总结来说，这个复习资料全面覆盖了计算机系统的基础知识，包括历史、硬件组成、指令系统、软件分类、程序编译过程以及计算机系统的层次结构，是准备期末考试的重要参考资料。