计算机系统是由计算机硬件系统和软件系统组成的整体,这两者互相依赖,共同决定了计算机的功能和性能。硬件包括电子线路和物理装置,例如处理器、内存、硬盘和输入输出设备等,它们构成了计算机的基础架构。软件则是运行在硬件上的程序和数据,包括操作系统、应用程序以及各种支持性工具,它们赋予硬件实际的操作和功能。 计算机的层次结构可以分为硬件系统、系统软件和应用软件三层。硬件是基础,提供了计算能力;系统软件作为中间层,提供了用户与硬件交互的平台;而应用软件则位于最外层,为用户解决特定任务。虚拟机的概念是指硬件之上抽象出来的软件环境,使得软件能够在不同的硬件平台上运行。 编程语言有三种主要类型:机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是计算机能直接理解的二进制代码,汇编语言是对机器语言的简化和符号化,而高级语言如C、Java等更接近人类语言,便于编写和理解。高级语言编写的程序需要经过编译或解释转化为机器语言才能执行。 计算机体系结构是程序员看到的计算机属性,如指令集、数据类型和输入输出机制等,而计算机组成则涉及这些属性的具体实现,包括硬件组件的结构、功能和相互连接方式。冯·诺依曼计算机模型规定了五大基本部件:运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,以及数据和指令统一存储、顺序执行等原则。 计算机硬件主要由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备组成。控制器负责协调所有部件的工作,运算器执行算术和逻辑运算,存储器存储程序和数据,输入设备将外部信息转化为计算机可读格式,输出设备将处理结果转化为用户可理解的形式。计算机的技术指标包括机器字长、数据通路宽度、存储容量、运算速度、主频、吞吐量和响应时间等,这些指标直接影响着计算机的性能表现。 主机指的是包含CPU和主存储器的计算机主体,CPU是运算器和控制器的组合,主存是计算机运行程序和数据的主要存储区域。存储单元是存储器中具有特定地址的最小存储单位,存储元件是存储一个二进制位的物理组件。存储字是指存储单元中存储的二进制代码,存储字长是每个存储单元的位数,存储容量是存储器总的存储空间,机器字长是CPU一次处理的数据位数,而指令字长则可能与机器字长相同或不同,取决于指令系统的设计。
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