### 计算机组成原理知识点总结
#### 一、计算机分类与特点
1. **模拟计算机与数字计算机的区别**
- **模拟计算机**: 使用连续变化的物理量（如电压）来表示信息，适用于处理模拟信号，如声音和图像。其特点是数值由连续量来表示，运算过程也是连续的。
- **数字计算机**: 使用离散的数字信号（通常是0和1）来表示信息，适用于处理数字信号。数字计算机的主要特点是按位运算，并且不连续地跳动计算。
- **对比**:
- 模拟计算机用电压表示数据，采用电压组合和测量值的计算方式，盘上连线的控制方式。
- 数字计算机用数字0和1表示数据，采用数字计数的计算方式，程序控制的控制方式。
- **优势**: 数字计算机相比模拟计算机具有更高的精度、更大的数据存储量以及更强的逻辑判断能力。
2. **数字计算机的分类**
- **专用计算机**: 针对特定任务设计，效率和速度较高，但灵活性较低。
- **通用计算机**: 可以执行多种类型的任务，适应性强，但相对于专用计算机来说可能效率和速度较低。
3. **数字计算机的应用领域**
- 科学计算
- 自动控制
- 测量和测试
- 信息处理
- 教育和卫生
- 家用电器
- 人工智能
#### 二、冯·诺依曼体系结构
4. **设计思想**: 冯·诺依曼体系结构的核心思想是采用存储程序的方式，将程序和数据同时存储在计算机的存储器中，使得计算机可以在无人干预的情况下自动完成逐条取出指令和执行指令的任务。
- 在机器内部，指令和数据均以二进制码表示，指令在存储器中按执行顺序存放。
- 主要组成部分包括：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
5. **存储器的概念**
- 存储器的所有存储单元总数称为存储器的存储容量。
- 每个存储单元都有编号，称为单元地址。
- 如果某个存储单元中的字代表要处理的数据，则称为数据字；如果代表一条指令，则称为指令字。
6. **指令与程序**
- **指令**: 计算机硬件可以直接执行的每一个基本的算术运算或逻辑运算操作。
- **程序**: 解决某一问题的一串指令序列。
7. **指令流与数据流**
- **取指周期**: 从内存读出的信息流是指令流。
- **执行周期**: 从内存读出的信息流是数据流。
#### 三、计算机硬件与软件
8. **存储器与外设**
- **内存**: 半导体存储器，用于快速访问。
- **外存**: 如磁盘存储器和光盘存储器，用于大量存储数据。
- **中央处理器(CPU)**: 运算器和控制器的组合，负责控制计算机及进行算术逻辑运算。
- **适配器**: 外围设备与主机之间的桥梁，确保它们之间能协调工作。
9. **系统软件与应用程序**
- **系统软件**: 包括系统程序和应用程序，用于简化程序设计和使用方法，提高计算机使用效率。
- **应用程序**: 用户利用计算机解决特定问题而编写的程序。
10. **编程语言的发展**
- **手编程序(目的程序)**: 早期使用机器语言编写的程序。
- **汇编程序**: 使用汇编语言编写的程序，提高了编程效率。
- **源程序**: 使用高级语言编写的程序，通过编译或解释执行。
- **操作系统**: 控制计算机资源，为用户提供友好的界面。
- **数据库管理系统**: 管理数据，支持高效查询和更新。
11. **计算机系统的层次结构**
- **微程序设计级**: 实际的硬件级，直接执行微指令。
- **机器语言级**: 执行机器指令。
- **操作系统级**: 由操作系统实现。
- **汇编语言级**: 提供符号形式语言，减少编程复杂性。
- **高级语言级**: 面向用户，便于编写应用程序。
12. **软硬件等价性**
- 任何操作既可以通过软件实现，也可以通过硬件实现。
- 任何指令的执行既可以由硬件完成，也可以由软件完成。
- 软件与硬件的逻辑等价性是实现这种转化的关键。
13. **计算机应用与应用计算机的区别**
- **计算机应用**: 是计算机学科与其他学科相结合的交叉学科，分为数值计算和非数值应用两大领域。
- **应用计算机**: 借助计算机为实现特定的信息系统功能的手段，在计算机系统的层次结构中位于高级语言级之上。
#### 四、数制转换与编码
14. **二进制数制转换**
- 示例: 将十进制数35转换为二进制补码形式。
- 示例: 将二进制补码形式的-127转换为十进制形式。
- **操作步骤**:
- 将十进制数转换为二进制原码。
- 对二进制原码求反码。
- 对二进制反码加1得到补码。
- **注意**:
- 正数的补码与其原码相同。
- 负数的补码是其原码取反后加1的结果。
通过以上总结，我们了解了计算机的基本分类、冯·诺依曼体系结构、计算机硬件与软件的基本概念以及数制转换等方面的知识点。这些基础知识对于深入理解计算机的工作原理和技术发展至关重要。
