《计算机系统概论》是计算机科学领域的一门基础课程,对于无论是硬件还是软件方向的计算机专业学生来说都至关重要。这门课程旨在让学生深入理解计算机各组成部分的原理、逻辑实现、设计方法,以及如何将这些部件互连构成完整的计算机系统。它是后续多门核心课程如系统结构、操作系统、编译原理等的基石。
课程内容主要围绕五个关键部分展开,分别是:处理器(CPU)、内存、输入/输出设备(I/O)、存储设备和总线系统。其中,理解和掌握计算机如何区分存储在内存中的指令和数据是学习的一大难点。计算机系统由硬件和软件两大部分组成,硬件包括实际的物理设备,如主机、外设,而软件则涵盖了系统软件和应用软件。系统软件主要包括操作系统、数据库管理系统和语言处理程序,它们负责管理整个计算机系统;应用软件则直接服务于用户,例如文本处理程序、数据库应用等。
计算机工作过程的理解是第一章的重点,它涉及计算机如何接收、处理和输出信息。计算机接受用户用高级语言编写的源程序,经过编译或解释过程,转换成机器语言程序。机器语言是直接由硬件执行的二进制代码,而汇编语言是符号化的机器语言,需要通过汇编器转换成机器语言。高级语言如C、FORTRAN等,需要先转换成汇编语言,再进一步转换为机器语言。
在计算机中,所有信息都被表示为二进制代码,无论是数据、字符还是指令。数字代码通常通过电信号(如高低电平或脉冲)在物理层面上进行传输。计算机的核心是运算器,它负责执行算术和逻辑运算,同时,控制器指挥程序的运行。传统的冯·诺依曼架构强调运算器中心,但在现代计算机中,存储器成为了更重要的核心,数据和指令都在内存中按地址寻访,通过控制器协调运算器和I/O设备的数据传输。
总结来说,计算机系统概论是一门涵盖了计算机硬件和软件基础的学科,它探讨了计算机如何运作,以及如何构建和设计这样的系统。学习这门课程能够为后续的专业学习打下坚实的基础,帮助学生理解计算机科学的本质。