第2章微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識資料

第2章微型計算機系統(tǒng)基礎(chǔ)知識資料微型計算機系統(tǒng)概述微處理器與中央處理器存儲器技術(shù)輸入輸出設(shè)備與技術(shù)操作系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用微型計算機系統(tǒng)性能指標(biāo)評價方法微型計算機系統(tǒng)概述01微型計算機系統(tǒng)，也稱為微型計算機或微機，是一種基于微處理器的計算機系統(tǒng)，具有體積小、功耗低、價格適中、性能強大等特點。定義自20世紀(jì)70年代初微處理器問世以來，微型計算機系統(tǒng)經(jīng)歷了多個發(fā)展階段，從最初的4位、8位微處理器到如今的64位多核處理器，性能不斷提升，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴展。發(fā)展歷程定義與發(fā)展歷程微型計算機系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行各種指令和處理數(shù)據(jù)。微處理器用于存儲程序和數(shù)據(jù)，包括內(nèi)存和外存。存儲器用于實現(xiàn)人機交互和數(shù)據(jù)傳輸，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、打印機等。輸入輸出設(shè)備連接各個部件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信。系統(tǒng)總線組成部分及功能應(yīng)用領(lǐng)域微型計算機系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如辦公自動化、工業(yè)自動化、教育、科研、娛樂等。重要性微型計算機系統(tǒng)是現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)之一，對于推動科技進(jìn)步和社會發(fā)展具有重要意義。它不僅提高了人們的工作效率和生活質(zhì)量，還促進(jìn)了信息化和數(shù)字化進(jìn)程的發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域與重要性微處理器與中央處理器02結(jié)構(gòu)特點微處理器采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，將運算器、控制器等集成在一塊芯片上，具有體積小、重量輕、功耗低等特點。工作原理微處理器通過執(zhí)行指令來完成各種操作。指令由操作碼和操作數(shù)組成，操作碼指定要執(zhí)行的操作，操作數(shù)指定操作的對象。微處理器從內(nèi)存中讀取指令，解碼后執(zhí)行相應(yīng)的操作。微處理器結(jié)構(gòu)特點及工作原理核心數(shù)量多核處理器是指在一個芯片上集成多個處理器核心，可以同時執(zhí)行多個任務(wù)。核心數(shù)量越多，處理器并行處理能力越強。時鐘頻率時鐘頻率是指處理器每秒鐘執(zhí)行的時鐘周期數(shù)，通常以兆赫茲（MHz）或吉赫茲（GHz）表示。時鐘頻率越高，處理器處理速度越快。指令集指令集是指處理器所能執(zhí)行的全部指令的集合。不同的處理器有不同的指令集，指令集的復(fù)雜程度和執(zhí)行效率直接影響處理器的性能。緩存容量緩存是處理器內(nèi)部的臨時存儲器，用于存儲最近訪問的數(shù)據(jù)和指令。緩存容量越大，處理器處理速度越快。中央處理器性能指標(biāo)評價方法Intel808601Intel8086是Intel公司推出的一款16位微處理器，采用NMOS工藝制造，時鐘頻率為4.77MHz。它是x86架構(gòu)的鼻祖，廣泛應(yīng)用于個人計算機和工業(yè)控制等領(lǐng)域。ARM702ARM7是ARM公司推出的一款32位微處理器，采用RISC架構(gòu)，具有高性能、低功耗等特點。它廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)、智能手機、平板電腦等領(lǐng)域。MIPSR300003MIPSR3000是MIPS公司推出的一款32位微處理器，采用MIPS架構(gòu)，具有高性能、低功耗等特點。它廣泛應(yīng)用于工作站、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等領(lǐng)域。典型微處理器產(chǎn)品介紹存儲器技術(shù)03RAM（隨機存取存儲器）讀寫速度快，可與CPU直接交換數(shù)據(jù)。斷電后數(shù)據(jù)丟失，需定期保存。內(nèi)存儲器類型及特點分析常見類型有DRAM和SRAM，其中DRAM需定期刷新，而SRAM不需要。內(nèi)存儲器類型及特點分析ROM（只讀存儲器）數(shù)據(jù)只能讀取，不能寫入或修改。斷電后數(shù)據(jù)不會丟失。常見類型有MROM、PROM、EPROM和EEPROM，其中EEPROM可電擦除和重寫。01020304內(nèi)存儲器類型及特點分析硬盤容量大，價格相對較低。讀寫速度較慢，但可滿足一般應(yīng)用需求。外存儲器設(shè)備介紹與比較常見接口有SATA、SAS等。固態(tài)硬盤（SSD）讀寫速度快，性能優(yōu)異。外存儲器設(shè)備介紹與比較容量相對較小，價格較高。采用閃存作為存儲介質(zhì)，無機械運動部件。USB閃存盤外存儲器設(shè)備介紹與比較03通過USB接口與計算機連接。01體積小，攜帶方便。02讀寫速度一般，容量有限。外存儲器設(shè)備介紹與比較Byte（字節(jié)）：最基本的存儲單位，簡寫為B。01存儲容量單位換算關(guān)系Kilobyte（千字節(jié)）：1KB=1024B。02Megabyte（兆字節(jié)）：1MB=1024KB。03Gigabyte（吉字節(jié)）：1GB=1024MB。04Terabyte（太字節(jié)）：1TB=1024GB。05輸入輸出設(shè)備與技術(shù)04鍵盤通過按鍵的開關(guān)狀態(tài)來輸入字符或命令。每個按鍵對應(yīng)一個字符或功能，當(dāng)按下按鍵時，會觸發(fā)相應(yīng)的電路，將信號傳輸?shù)接嬎銠C中。鼠標(biāo)通過檢測鼠標(biāo)在平面上的移動和點擊來輸入命令。鼠標(biāo)內(nèi)部裝有光電傳感器或激光傳感器，可以檢測鼠標(biāo)的移動和點擊動作，并將信號轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字信號。掃描儀將紙質(zhì)文檔或圖片轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字圖像。掃描儀通過光源和光電轉(zhuǎn)換器件，將反射光或透射光轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換和處理，生成數(shù)字圖像。常見輸入設(shè)備及其原理簡述顯示器將計算機內(nèi)部的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為人類可以識別的圖像或文字。顯示器通過控制像素點的亮度和顏色來顯示圖像，常見的顯示器包括液晶顯示器（LCD）和有機發(fā)光顯示器（OLED）等。打印機將計算機內(nèi)部的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為紙質(zhì)文檔。打印機通過控制打印頭的移動和噴墨或激光的照射，將墨水或碳粉等打印介質(zhì)按照特定的圖案固定在紙上，形成文字和圖像。音響將計算機內(nèi)部的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為聲音。音響通過控制揚聲器的振動，將電信號轉(zhuǎn)換為聲音波，再經(jīng)過放大和處理，輸出到周圍環(huán)境中。常見輸出設(shè)備及其原理簡述第二季度第一季度第四季度第三季度USB接口HDMI接口PCI總線SATA總線輸入輸出接口標(biāo)準(zhǔn)和總線技術(shù)通用串行總線（USB）是一種連接計算機與外部設(shè)備的接口標(biāo)準(zhǔn)。USB接口支持熱插拔和即插即用，可以連接多種設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤、打印機、掃描儀等。高清多媒體接口（HDMI）是一種數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)，適合影像傳輸?shù)膶Ｓ眯蛿?shù)字化接口，可同時傳送音頻和影音信號，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5Gbps。外圍組件互連（PCI）是一種由英特爾（Intel）公司1991年推出的用于定義局部總線的標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)允許在計算機內(nèi)安裝多達(dá)10個遵從PCI標(biāo)準(zhǔn)的擴展卡。串行高級技術(shù)附件（SATA）是一種基于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的串行硬件驅(qū)動器接口，是由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規(guī)范。操作系統(tǒng)軟件基礎(chǔ)知識05操作系統(tǒng)是一組控制和管理計算機軟硬件資源、合理組織計算機工作流程以及方便用戶使用的程序的集合。處理機管理、存儲器管理、設(shè)備管理、文件管理和用戶接口。按與用戶交互的界面分為命令行界面操作系統(tǒng)和圖形用戶界面操作系統(tǒng)；按能夠支持的用戶數(shù)目分為單用戶操作系統(tǒng)和多用戶操作系統(tǒng)；按是否能夠運行多個任務(wù)分為單任務(wù)操作系統(tǒng)和多任務(wù)操作系統(tǒng)；按使用環(huán)境分為批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)等。操作系統(tǒng)概念操作系統(tǒng)功能操作系統(tǒng)分類方法操作系統(tǒng)概念、功能和分類方法常見操作系統(tǒng)簡介和比較評價Windows操作系統(tǒng)：由微軟公司開發(fā)，擁有圖形用戶界面和豐富的應(yīng)用軟件支持，廣泛應(yīng)用于桌面計算機和商業(yè)領(lǐng)域。UNIX/Linux操作系統(tǒng)：UNIX是一種多用戶、多任務(wù)的分時操作系統(tǒng)，具有可移植性、穩(wěn)定性和安全性等特點。Linux是一種自由和開放源代碼的類UNIX操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、移動設(shè)備等領(lǐng)域。macOS操作系統(tǒng)：由蘋果公司開發(fā)，具有優(yōu)雅的圖形用戶界面和強大的多媒體功能，廣泛應(yīng)用于桌面計算機和移動設(shè)備。比較評價：Windows操作系統(tǒng)在桌面計算機領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位，擁有豐富的應(yīng)用軟件和游戲支持；UNIX/Linux操作系統(tǒng)在服務(wù)器和移動設(shè)備領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用，具有穩(wěn)定性和安全性等特點；macOS操作系統(tǒng)在桌面計算機和移動設(shè)備領(lǐng)域具有一席之地，具有優(yōu)雅的圖形用戶界面和強大的多媒體功能。采用目錄結(jié)構(gòu)對文件進(jìn)行分類和組織，提供文件的創(chuàng)建、刪除、修改和訪問等操作。常見的文件管理策略包括順序結(jié)構(gòu)、鏈接結(jié)構(gòu)和索引結(jié)構(gòu)等。進(jìn)程是操作系統(tǒng)中進(jìn)行資源分配和調(diào)度的基本單位。常見的進(jìn)程管理策略包括進(jìn)程創(chuàng)建、進(jìn)程終止、進(jìn)程同步和進(jìn)程通信等。其中，進(jìn)程同步是確保多個進(jìn)程之間協(xié)調(diào)工作的關(guān)鍵，常見的同步機制包括信號量、消息隊列和共享內(nèi)存等。設(shè)備是計算機與外部世界交互的接口。設(shè)備管理策略包括設(shè)備的識別、配置和控制等。常見的設(shè)備管理策略包括設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計和實現(xiàn)、設(shè)備中斷處理以及設(shè)備緩沖管理等。其中，設(shè)備驅(qū)動程序是連接操作系統(tǒng)和硬件設(shè)備的橋梁，它負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)的請求轉(zhuǎn)換為硬件設(shè)備的具體操作。文件管理策略進(jìn)程管理策略設(shè)備管理策略文件管理、進(jìn)程管理和設(shè)備管理策略網(wǎng)絡(luò)通信與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用06局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)基本概念全球最大的計算機網(wǎng)絡(luò)，由多個不同網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而成，采用TCP/IP協(xié)議族進(jìn)行通信，提供豐富的信息資源和各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)（Internet）在局部地區(qū)范圍內(nèi)使用的網(wǎng)絡(luò)，通常用于連接同一建筑物或園區(qū)內(nèi)的計算機和設(shè)備，具有高數(shù)據(jù)傳輸速率和低誤碼率的特點。局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）覆蓋較大地理范圍的網(wǎng)絡(luò)，用于連接不同城市、地區(qū)或國家的計算機和設(shè)備，通過公共通信網(wǎng)絡(luò)（如電話線、光纖等）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）0102TCP/IP協(xié)議族層次…包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層和鏈路層四個層次，各層之間通過協(xié)議進(jìn)行通信。傳輸控制協(xié)議（TCP）提供可靠的、面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，確保數(shù)據(jù)能夠可靠地到達(dá)目標(biāo)。用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）提供無連接的、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，適用于實時性要求較高的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（IP）負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)層進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和路由選擇，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的通信。其他協(xié)議如HTTP、FTP、SMTP等，在應(yīng)用層提供不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。030405TCP/IP協(xié)議族層次結(jié)構(gòu)和主要協(xié)議通過設(shè)置防火墻，限制外部網(wǎng)絡(luò)對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的非法訪問和攻擊，保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全。防火墻技術(shù)數(shù)據(jù)加密技術(shù)入侵檢測技術(shù)身份認(rèn)證和訪問控制技術(shù)采用加密算法對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密處理，確保數(shù)據(jù)在傳輸過程中的機密性和完整性。通過監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)流量和事件，及時發(fā)現(xiàn)并響應(yīng)潛在的入侵行為，防止攻擊者進(jìn)一步滲透網(wǎng)絡(luò)。對用戶進(jìn)行身份認(rèn)證和授權(quán)管理，確保只有合法用戶能夠訪問和使用網(wǎng)絡(luò)資源。網(wǎng)絡(luò)安全防范策略和措施微型計算機系統(tǒng)性能指標(biāo)評價方法07基準(zhǔn)測試程序原理及實施過程基準(zhǔn)測試程序是用于測量計算機系統(tǒng)性能的一組標(biāo)準(zhǔn)化測試程序，通過模擬各種實際應(yīng)用場景來評估系統(tǒng)的性能表現(xiàn)。原理基準(zhǔn)測試程序通過運行一系列設(shè)計精良的測試案例，對微型計算機系統(tǒng)的處理器、內(nèi)存、存儲、網(wǎng)絡(luò)等各個子系統(tǒng)進(jìn)行壓力測試，以獲得各項性能指標(biāo)。實施過程首先，選擇適合的基準(zhǔn)測試程序；其次，配置測試環(huán)境，包括硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)等；然后，運行測試程序并記錄測試結(jié)果；最后，對測試結(jié)果進(jìn)行分析和解讀?；鶞?zhǔn)測試程序定義多指標(biāo)綜合評價由于微型計算機系統(tǒng)性能涉及多個方面，因此需要采用多指標(biāo)綜合評價方法，將各項性能指標(biāo)進(jìn)行加權(quán)處理，得出一個綜合性能評分。標(biāo)準(zhǔn)化處理為了消除不同指標(biāo)之間的量綱和量級差異，需要對各項性能指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以便于進(jìn)行綜合比較和評價。指標(biāo)權(quán)重確定各項性能指標(biāo)在綜合評價中的重要性不同，