什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由什么組成
什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由什么組成
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有接收和存儲(chǔ)信息、按程序快速計(jì)算和判斷并輸出處理結(jié)果等功能。那么你對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)了解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
什么是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)
按人的要求接收和存儲(chǔ)信息，自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，并輸出結(jié)果信息的機(jī)器系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)是腦力的延伸和擴(kuò)充，是近代科學(xué)的重大成就之一。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件(子)系統(tǒng)和軟件(子)系統(tǒng)組成。前者是借助電、磁、光、機(jī)械等原理構(gòu)成的各種物理部件的有機(jī)組合，是系統(tǒng)賴以工作的實(shí)體。后者是各種程序和文件，用于指揮全系統(tǒng)按指定的要求進(jìn)行工作。
自1946年第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世以來(lái)，計(jì)算機(jī)技術(shù)在元件器件、硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、軟件系統(tǒng)、應(yīng)用等方面，均有驚人進(jìn)步，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)小到微型計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)，大到巨型計(jì)算機(jī)及其網(wǎng)絡(luò)，形態(tài)、特性多種多樣，已廣泛用于科學(xué)計(jì)算、事務(wù)處理和過(guò)程控制，日益深入社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，對(duì)社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生深刻影響。
電子計(jì)算機(jī)分?jǐn)?shù)字和模擬兩類。通常所說(shuō)的計(jì)算機(jī)均指數(shù)字計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)，是用離散數(shù)字量表示的。而模擬計(jì)算機(jī)運(yùn)算處理的數(shù)據(jù)是用連續(xù)模擬量表示的。模擬機(jī)和數(shù)字機(jī)相比較，其速度快、與物理設(shè)備接口簡(jiǎn)單，但精度低、使用困難、穩(wěn)定性和可靠性差、價(jià)格昂貴。故模擬機(jī)已趨淘汰,僅在要求響應(yīng)速度快,但精度低的場(chǎng)合尚有應(yīng)用。把二者優(yōu)點(diǎn)巧妙結(jié)合而構(gòu)成的混合型計(jì)算機(jī)，尚有一定的生命力。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)是能進(jìn)行精確、快速的計(jì)算和判斷,而且通用性好,使用容易，還能聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)。①計(jì)算：一切復(fù)雜的計(jì)算，幾乎都可用計(jì)算機(jī)通過(guò)算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)。②判斷：計(jì)算機(jī)有判別不同情況、選擇作不同處理的能力,故可用于管理、控制、對(duì)抗、決策、推理等領(lǐng)域。③存儲(chǔ)：計(jì)算機(jī)能存儲(chǔ)巨量信息。④精確：只要字長(zhǎng)足夠，計(jì)算精度理論上不受限制。⑤快速：計(jì)算機(jī)一次操作所需時(shí)間已小到以納秒計(jì)。⑥通用：計(jì)算機(jī)是可編程的，不同程序可實(shí)現(xiàn)不同的應(yīng)用。⑦易用：豐富的高性能軟件及智能化的人-機(jī)接口,大大方便了使用。⑧聯(lián)網(wǎng)：多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能超越地理界限，借助通信網(wǎng)絡(luò)，共享遠(yuǎn)程信息與軟件資源。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成
圖1為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)。內(nèi)核是硬件系統(tǒng)，是進(jìn)行信息處理的實(shí)際物理裝置。最外層是使用計(jì)算機(jī)的人，即用戶。人與硬件系統(tǒng)之間的接口界面是軟件系統(tǒng)，它大致可分為系統(tǒng)軟件、支援軟件和應(yīng)用軟件三層。
硬件
硬件系統(tǒng)主要由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出控制系統(tǒng)和各種外部設(shè)備組成。中央處理器是對(duì)信息進(jìn)行高速運(yùn)算處理的主要部件，其處理速度可達(dá)每秒幾億次以上操作。存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)程序、數(shù)據(jù)和文件，常由快速的主存儲(chǔ)器(容量可達(dá)數(shù)百兆字節(jié)，甚至數(shù)G字節(jié))和慢速海量輔助存儲(chǔ)器(容量可達(dá)數(shù)十G或數(shù)百G以上)組成。各種輸入輸出外部設(shè)備是人機(jī)間的信息轉(zhuǎn)換器,由輸入-輸出控制系統(tǒng)管理外部設(shè)備與主存儲(chǔ)器(中央處理器)之間的信息交換。
軟件
軟件分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)、實(shí)用程序、編譯程序等組成。操作系統(tǒng)實(shí)施對(duì)各種軟硬件資源的管理控制。實(shí)用程序是為方便用戶所設(shè)，如文本編輯等。編譯程序的功能是把用戶用匯編語(yǔ)言或某種高級(jí)語(yǔ)言所編寫的程序，翻譯成機(jī)器可執(zhí)行的機(jī)器語(yǔ)言程序。支撐軟件有接口軟件、工具軟件、環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)等，它能支持用機(jī)的環(huán)境，提供軟件研制工具。支撐軟件也可認(rèn)為是系統(tǒng)軟件的一部分。應(yīng)用軟件是用戶按其需要自行編寫的專用程序，它借助系統(tǒng)軟件和支援軟件來(lái)運(yùn)行，是軟件系統(tǒng)的最外層。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分類
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可按系統(tǒng)的功能、性能或體系結(jié)構(gòu)分類。
?、?專用機(jī)與通用機(jī):早期計(jì)算機(jī)均針對(duì)特定用途而設(shè)計(jì), 具有專用性質(zhì)。60年代起, 開始制造兼顧科學(xué)計(jì)算、事務(wù)處理和過(guò)程控制三方面應(yīng)用的通用計(jì)算機(jī)。特別是系列機(jī)的出現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)文本的各種高級(jí)程序語(yǔ)言的采用,操作系統(tǒng)的成熟,使一種機(jī)型系列選擇不同軟件、硬件配置，就能滿足各行業(yè)大小用戶的不同需要，進(jìn)一步強(qiáng)化了通用性。但特殊用途的專用機(jī)仍在發(fā)展，例如連續(xù)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)的全數(shù)字仿真機(jī)，超微型的空間專用計(jì)算機(jī)等。
?、?巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī):計(jì)算機(jī)是以大、中型機(jī)為主線發(fā)展的。60年代末出現(xiàn)小型計(jì)算機(jī),70年代初出現(xiàn)微型計(jì)算機(jī),因其輕巧、價(jià)廉、功能較強(qiáng)、可靠性高，而得到廣泛應(yīng)用。70年代開始出現(xiàn)每秒可運(yùn)算五千萬(wàn)次以上的巨型計(jì)算機(jī)，專門用于解決科技、國(guó)防、經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的特大課題。巨、大、中、小、微型機(jī)作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的梯隊(duì)組成部分,各有其用途,都在迅速發(fā)展。
③ 流水線處理機(jī)與并行處理機(jī):在元件、器件速度有限的條件下，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組織著手來(lái)實(shí)現(xiàn)高速處理能力,成功地研制出這兩種處理機(jī)。它們均面向ɑiθbi=ci(i=1，2，3，…,n;θ為算符)這樣一組數(shù)據(jù)(也叫向量)運(yùn)算。流水線處理機(jī)是單指令數(shù)據(jù)流(SISD)的，它們用重疊原理，用流水線方式加工向量各元素，具有高加工速率。并行處理機(jī)是單指令流多數(shù)據(jù)流(SIMD)的，它利用并行原理,重復(fù)設(shè)置多個(gè)處理部件,同時(shí)并行處理向量各元素來(lái)獲得高速度(見(jiàn)并行處理計(jì)算機(jī)系統(tǒng))。流水和并行技術(shù)還可結(jié)合，如重復(fù)設(shè)置多個(gè)流水部件，并行工作，以獲得更高性能。研究并行算法是發(fā)揮這類處理機(jī)效率的關(guān)鍵。在高級(jí)程序語(yǔ)言中相應(yīng)地?cái)U(kuò)充向量語(yǔ)句，可有效地組織向量運(yùn)算;或設(shè)有向量識(shí)別器，自動(dòng)識(shí)別源程序中的向量成分。
一臺(tái)普通主機(jī)(標(biāo)量機(jī))配一臺(tái)數(shù)組處理器(僅作高速向量運(yùn)算的流水線專用機(jī)),構(gòu)成主副機(jī)系統(tǒng),可大大提高系統(tǒng)的處理能力，且性能價(jià)格比高，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。
④ 多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)、分布處理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)：多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)是進(jìn)一步發(fā)展并行技術(shù)的必由之路，是巨型、大型機(jī)主要發(fā)展方向。它們是多指令流多數(shù)據(jù)流(MIMD)系統(tǒng),各機(jī)處理各自的指令流(進(jìn)程),相互通信，聯(lián)合解決大型問(wèn)題。它們比并行處理機(jī)有更高的并行級(jí)別，潛力大,靈活性好。用大量廉價(jià)微型機(jī),通過(guò)互連網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成系統(tǒng)，以獲得高性能，是研究多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)方向。多處理機(jī)與多機(jī)系統(tǒng)要求在更高級(jí)別(進(jìn)程)上研究并行算法，高級(jí)程序語(yǔ)言提供并發(fā)、同步進(jìn)程的手段，其操作系統(tǒng)也大為復(fù)雜，必須解決多機(jī)間多進(jìn)程的通信、同步、控制等問(wèn)題。
分布系統(tǒng)是多機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，它是由物理上分布的多個(gè)獨(dú)立而又相互作用的單機(jī)，協(xié)同解決用戶問(wèn)題的系統(tǒng)，其系統(tǒng)軟件更為復(fù)雜(見(jiàn)分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng))。
現(xiàn)代大型機(jī)幾乎都是功能分布的多機(jī)系統(tǒng)，除含有高速中央處理器外，有管理輸入輸出的輸入輸出處理機(jī)(或前端用戶機(jī))、管理遠(yuǎn)程終端及網(wǎng)絡(luò)通信的通信控制處理機(jī)、全系統(tǒng)維護(hù)診斷的維護(hù)診斷機(jī)和從事數(shù)據(jù)庫(kù)管理的數(shù)據(jù)庫(kù)處理機(jī)等。這是分布系統(tǒng)的一種低級(jí)形態(tài)。
多個(gè)地理上分布的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)通信線路和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，相互聯(lián)絡(luò)起來(lái)，構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)。它按地理上分布的遠(yuǎn)近，分為局部(本地)計(jì)算機(jī)網(wǎng)和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)上各計(jì)算機(jī)可相互共享信息資源和軟硬件資源。訂票系統(tǒng)、情報(bào)資料檢索系統(tǒng)都是計(jì)算機(jī)網(wǎng)應(yīng)用的實(shí)例。
?、荨≈Z依曼機(jī)與非諾依曼機(jī)：存儲(chǔ)程序和指令驅(qū)動(dòng)的諾依曼機(jī)迄今仍占統(tǒng)治地位。它順序執(zhí)行指令，限制了所解問(wèn)題本身含有的并行性，影響處理速度的進(jìn)一步提高。突破這一原理的非諾依曼機(jī)，就是從體系結(jié)構(gòu)上來(lái)發(fā)展并行性，提高系統(tǒng)吞吐量，這方面的研究工作正在進(jìn)行中。由數(shù)據(jù)流來(lái)驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)流計(jì)算機(jī)以及按歸約式控制驅(qū)動(dòng)和按需求驅(qū)動(dòng)的高度并行計(jì)算機(jī)，都是有發(fā)展前途的非諾依曼計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
看過(guò)“計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成“的人還看了：
2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成
3.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)多個(gè)層次結(jié)構(gòu)
4.2015計(jì)算機(jī)三級(jí)信息安全技術(shù)復(fù)習(xí)筆記:計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成