1.1 计算机发展历程
世界上第一台电子数字计算机
- 1946年，ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)在美国宾夕法尼亚大学研制成功。
- 性能低，耗费巨大，但却是科学史上的一次划时代的创新，奠定了电子计算机的基础，宣告人类进入电子计算机时代。
1946-1959 第一代电子管计算机时代
（1）UNIVAC 埃克特和莫克利
- 第一个进行批量生产的计算机
（2）EDVAC 冯诺依曼
- 1950问世的第一台并行计算机EDVAC
- 首次实现了冯·诺依曼的两个重要设想：存储程序和采用二进制
（3）IBM 701
- 1952年IBM 701在商战中击败UNIVAC
- 使IBM实现了全面的转型，奠定IBM产业霸主地位
1959-1964 晶体管造就第二代计算机
1954年美国贝尔实验室于研制成功第一台使用晶体管的第二代计算机TRADIC。相比采用定点运算的第一代计算机，第二代计算机普遍增加了浮点运算，计算能力实现了一次飞跃。
1964-1970 第三代集成电路计算机
1958年，美国物理学家基尔比和诺伊斯同时发明集成电路。 集成电路的出现使得计算机脱胎换骨 .
速度越来越快、 体积越来越小、 成本越来越低、 功耗越来越低
1.2 计算机系统组成
1.2.1计算机硬件系统
（1）冯诺依曼体系结构
什么是冯诺依曼体系结构？
是一种将程序指令存储器 和 数据存储器合并在一起的存储器结构 .计算机由运算器、存储器、输入/输出设备和控制器组成。 指令和数据均采用二进制数表示，并以二进制数形式进行运算 。 程序（指令）与数据是同等地不加区分地存储在同一个存储器中 。
运算器完成算术运算，逻辑运算 控制器控制指令的执行，根据指令功能给出实现指令功能所需的控制信号 主存储器存放程序及数据 输入设备、输出设备 总线（地址总线，数据总线，控制总线） （2） 哈佛体系结构：
1.2.2计算机软件系统
（1）定义：软件系统是一台计算机中全部程序的集合。
（2）系统软件分类：
- 系统软件：用来管理整个计算机系统（语言处理程序、操作系统、服务型程序、数据库管理系统、网络软件）。
- 应用软件：按任务需要编制成的各种程序 。
1.2.3计算机硬件系统与软件系统的关系
计算机硬件是载体，软件是灵魂。
- 互相依存：计算机系统必须配备完善的软件系统，软件应充分发挥硬件的功能
- 逻辑等效性：某些功能既可由硬件实现，也可由软件来实现
- 协同发展：软件随硬件技术的迅速发展而发展，而软件的不断发展善又促进硬件更新
1.3 计算机系统层次结构
1.4 计算机系统性能评价
（1）非时间指标：
机器字长，机器一次能处理的二进制位数
由运算器、寄存器的位数决定； 一般与内部寄存器的位数相等； 字长决定数据表示范围与精度； 目前常见的有32位和64位字长。
总线宽度，数据总线一次能并行传送的最大信息位数
运算器与存储器之间的数据总线位数
主存容量，是指一台计算机主存所包含的存储单元总数。
（2）时间指标 ：
- 主频 f，CPU工作的时钟频率；
- 周期 T = 1/f，计算机中最基本的、最小的时间单位。一个时钟周期CPU仅完成一个最基本的动作；
- CPU时间Tcpu， Tcpu=m·T =m/f =CPI · IC · T=CPI · IC / f
- CPI，执行一条指令 (平均) 需要的时钟周期数，每类指令的使用频率为Pi，每类指令的CPI为CPIi，每类指令的条数为ICi。
CPI=m/IC CPI=Σni=1(CPIi · Pi)=Σni=1(CPIi · ICi/IC)
- MIPS，表示每秒钟执行指令的条数 (以百万条为单位)
MIPS=IC/（Tcpu·106）=f/CPI=IPC·f
- MFLOPS，表示每秒钟执行浮点指令的条数 (以百万条为单位)
