新編計(jì)算機(jī)導(dǎo)論 課件 第4章 計(jì)算平臺(tái)

計(jì)算平臺(tái)新編計(jì)算機(jī)導(dǎo)論計(jì)算模型導(dǎo)讀從傳統(tǒng)技術(shù)角度計(jì)算平臺(tái)是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，具有一定的標(biāo)準(zhǔn)性和公開(kāi)性，同時(shí)也決定了該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件與軟件的性能，通常用處理機(jī)/操作系統(tǒng)來(lái)表征計(jì)算平臺(tái)。2導(dǎo)讀從產(chǎn)品層面計(jì)算平臺(tái)就是指電腦、手機(jī)、平板這些智能設(shè)備，在這些平臺(tái)之上有豐富多樣的應(yīng)用，一個(gè)好的平臺(tái)能夠催生出越來(lái)越多的應(yīng)用，更多的應(yīng)用也會(huì)反哺平臺(tái)使之成為更大的平臺(tái)。3計(jì)算模型01網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)03軟硬件系統(tǒng)02本章CAPACITY內(nèi)容4計(jì)算模型計(jì)算理論要解決的第一個(gè)問(wèn)題什么是計(jì)算機(jī)？由于現(xiàn)實(shí)的計(jì)算機(jī)相當(dāng)復(fù)雜，很難直接給它們建立一個(gè)易于處理的數(shù)學(xué)理論，因此采用稱(chēng)為計(jì)算模型（computationalmodel）的理想計(jì)算機(jī)來(lái)描述。同科學(xué)中的其他模型相同，計(jì)算模型準(zhǔn)確地刻畫(huà)了某些特征，同時(shí)又忽略了一些特征。5計(jì)算模型（續(xù)）計(jì)算理論要解決的第一個(gè)問(wèn)題“馮?諾依曼機(jī)”和“圖靈機(jī)”是絕大多數(shù)實(shí)際機(jī)器的計(jì)算模型。邱奇-圖靈論題（Church-TuringThesis）表明，盡管在計(jì)算的時(shí)間，空間效率上可能有所差異，現(xiàn)有的各種計(jì)算設(shè)備在計(jì)算的能力上是等同的。6圖靈機(jī)圖靈機(jī)的結(jié)構(gòu)一個(gè)潛在的無(wú)限長(zhǎng)的紙帶一個(gè)讀寫(xiě)頭：該讀寫(xiě)頭可以在紙帶上左右移動(dòng)，它能讀出當(dāng)前所指的格子上的符號(hào)，并能改變當(dāng)前格子上的符號(hào)一個(gè)狀態(tài)寄存器：用來(lái)保存圖靈機(jī)當(dāng)前所處的狀態(tài)。圖靈機(jī)的所有可能狀態(tài)的數(shù)目是有限的，并且有一個(gè)特殊的狀態(tài)，稱(chēng)為停機(jī)狀態(tài)。一套控制規(guī)則：根據(jù)當(dāng)前機(jī)器所處的狀態(tài)以及當(dāng)前讀寫(xiě)頭所指的格子上的符號(hào)來(lái)確定讀寫(xiě)頭下一步的動(dòng)作，并改變狀態(tài)寄存器的值，令機(jī)器進(jìn)入一個(gè)新的狀態(tài)。圖靈認(rèn)為這樣的一臺(tái)機(jī)器即可模擬人類(lèi)所能進(jìn)行的任何計(jì)算過(guò)程7圖靈機(jī)的基本思想是數(shù)據(jù)、指令、程序及程序/指令自動(dòng)執(zhí)行數(shù)據(jù)：制成一串0和1的紙帶，輸入到機(jī)器中，如00010000100011…基本動(dòng)作：機(jī)器對(duì)輸入紙帶執(zhí)行的動(dòng)作有：“翻轉(zhuǎn)0為1”，或“翻轉(zhuǎn)1為0”,“前移一位”,“停止”，產(chǎn)生輸出等指令：對(duì)基本動(dòng)作的控制，機(jī)器是按照指令的控制選擇執(zhí)行哪一個(gè)動(dòng)作，指令也可以用0和1來(lái)表示，如01表示“翻轉(zhuǎn)0為1”(當(dāng)輸入為1時(shí)不變)，10表示“翻轉(zhuǎn)1為0”(當(dāng)輸入0時(shí)不變),11表示“前移一位”,00表示“停止”程序：指令的有序序列，用于完成將輸入變?yōu)檩敵龅目刂?/p>

機(jī)器按順序讀取程序中的指令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算8圖靈機(jī)的思想圖靈機(jī)通用圖靈機(jī)展示了下述過(guò)程程序和其輸入可以先保存到紙帶上圖靈機(jī)按程序一步步運(yùn)行直到給出結(jié)果圖靈機(jī)模型理論是計(jì)算學(xué)科最核心的理論，計(jì)算機(jī)的極限計(jì)算能力本質(zhì)上就是通用圖靈機(jī)的計(jì)算能力。結(jié)果也保存在紙帶上9隨著控制器狀態(tài)的增多，就可以編寫(xiě)更為復(fù)雜的程序，也就能像現(xiàn)代計(jì)算機(jī)一樣執(zhí)行復(fù)雜的算法圖靈機(jī)圖靈機(jī)蘊(yùn)含的計(jì)算思想存儲(chǔ)器（紙帶）中央處理器（控制器及狀態(tài)）輸入設(shè)備和輸出設(shè)備（讀寫(xiě)頭）存儲(chǔ)程序和程序控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該有圖靈認(rèn)為：凡是能用算法解決的問(wèn)題也一定能用圖靈機(jī)解決;凡是圖靈機(jī)解決不了的問(wèn)題，任何算法也解決不了——圖靈可計(jì)算性問(wèn)題10主要思想是存儲(chǔ)程序和程序控制，其工作原理是馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)程序由指令組成，程序和數(shù)據(jù)同時(shí)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器計(jì)算機(jī)啟動(dòng)后即可按照程序指定的順序從存儲(chǔ)器中讀取并逐條執(zhí)行指令，自動(dòng)完成指令所規(guī)定的操作根據(jù)存儲(chǔ)程序原理，計(jì)算機(jī)解題過(guò)程就是不斷引用存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中的指令和數(shù)據(jù)的過(guò)程體系結(jié)構(gòu)指的是構(gòu)成系統(tǒng)主要部件的總體布局、部件的主要性能以及這些部件之間的連接方式11運(yùn)算器-計(jì)算機(jī)中進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的基本部件馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼體系結(jié)構(gòu)-1通常由算術(shù)邏輯單元（ArithmeticandLogicalUnit,ALU）、累加器以及通用寄存器組成在控制器的控制下，運(yùn)算器從存儲(chǔ)器中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果寫(xiě)回到存儲(chǔ)器12控制器-用來(lái)控制程序和數(shù)據(jù)的輸入/輸出及各部件間的協(xié)調(diào)運(yùn)行馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼體系結(jié)構(gòu)-2通常由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器和其他控制單元組成運(yùn)算器和控制器是計(jì)算機(jī)的核心部件，二者合稱(chēng)為中央處理器（centerprocessunit,CPU）通常將CPU及其附屬部分以較小的尺寸集成于一個(gè)大規(guī)模芯片中，該芯片稱(chēng)為微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）13存儲(chǔ)器-用來(lái)保存程序和數(shù)據(jù)馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼體系結(jié)構(gòu)-3為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算，各種信息必須預(yù)先存放于存儲(chǔ)器程序是計(jì)算機(jī)操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計(jì)算機(jī)操作的對(duì)象原始輸入數(shù)據(jù)、信息處理過(guò)程的中間數(shù)據(jù)以及最后處理完成的有用信息都存放于存儲(chǔ)器14輸入/輸出設(shè)備-用于數(shù)據(jù)的輸入/輸出馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼體系結(jié)構(gòu)-4微型計(jì)算機(jī)常用的輸入設(shè)備有鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀、激光筆、麥克風(fēng)等常見(jiàn)的輸出設(shè)備有顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音箱等15CPU區(qū)分不同指令的方法馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼機(jī)工作原理一條計(jì)算機(jī)指令通常由操作碼和地址碼兩部分組成操作碼指明計(jì)算機(jī)執(zhí)行的某種操作的性質(zhì)和功能地址碼指出被操作數(shù)據(jù)的存放位置，即操作數(shù)地址操作碼操作數(shù)地址指出CPU應(yīng)執(zhí)行何種操作的一個(gè)命令詞，例如加、減、乘、除、取數(shù)、存數(shù)等指出該指令所操作(處理)的數(shù)據(jù)或者數(shù)據(jù)所在位置16當(dāng)計(jì)算機(jī)執(zhí)行一條指令時(shí)，必須首先分析這條指令的操作碼是什么，以決定操作的性質(zhì)和方法，然后才能控制計(jì)算機(jī)其他各部件協(xié)同完成指令表達(dá)的功能，此分析工作由指令譯碼器完成。馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼機(jī)工作原理-續(xù)1程序由許多條指令組成17計(jì)算機(jī)控制指令執(zhí)行的方式馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼機(jī)工作原理-續(xù)2依賴(lài)于CPU內(nèi)的程序計(jì)數(shù)器PC、指令寄存器IR（InstructionRegister）等組件的幫助程序計(jì)數(shù)器PC（ProgrammingCounter）用來(lái)存放將要執(zhí)行的指令在存儲(chǔ)器中的存放地址指令寄存器IR（InstructionRegister）用來(lái)存放從存儲(chǔ)器取出的指令18指令執(zhí)行的工作流程馮?諾依曼機(jī)馮?諾伊曼機(jī)工作原理-續(xù)3程序開(kāi)始執(zhí)行前須將其起始地址，即程序第一條指令所在的內(nèi)存地址送入程序計(jì)數(shù)器指令執(zhí)行時(shí)，程序計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1，指向下一條指令在存儲(chǔ)器的存放地址當(dāng)遇到轉(zhuǎn)移指令時(shí)，控制器將把轉(zhuǎn)移后的指令地址送入程序計(jì)數(shù)器，使程序計(jì)數(shù)器的內(nèi)容被指定的地址所取代19馮?諾依曼機(jī)計(jì)算機(jī)每執(zhí)行一條指令都需要經(jīng)過(guò)以下4個(gè)基本操作取出指令：從存儲(chǔ)器（存放指令和數(shù)據(jù)的地方）某個(gè)地址中取出要執(zhí)行的指令分析指令：把取出的指令送到指令譯碼器中，譯出指令對(duì)應(yīng)的操作執(zhí)行指令：向各個(gè)部件發(fā)出控制操作，完成指令要求為下一條指令做好準(zhǔn)備2021程序及其硬件實(shí)現(xiàn)思維基本思維：機(jī)器級(jí)算法與程序

機(jī)器指令與指令系統(tǒng)

存儲(chǔ)器

存儲(chǔ)程序

運(yùn)算器與控制器

機(jī)器級(jí)程序的執(zhí)行；算法程序化

程序指令化

指令存儲(chǔ)化

執(zhí)行信號(hào)化相關(guān)課程：

《模擬電路與數(shù)字電路》《計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)》《計(jì)算機(jī)組成原理》《數(shù)字邏輯》《形式語(yǔ)言與自動(dòng)機(jī)》；輸出設(shè)備控制器程序數(shù)據(jù)輸入設(shè)備結(jié)果存儲(chǔ)器運(yùn)算器存數(shù)取數(shù)數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)流輸入控制信號(hào)運(yùn)算控制信號(hào)輸出控制信號(hào)程序命令22程序運(yùn)行過(guò)程（從5大設(shè)備的視角）控制器負(fù)責(zé)解釋指令，運(yùn)算器負(fù)責(zé)執(zhí)行指令23現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作思維基本思維：存儲(chǔ)體系磁盤(pán)存取操作系統(tǒng)作業(yè)與進(jìn)程

程序執(zhí)行的管理與控制；資源組合利用體系化、管理分工合作協(xié)同化、外存程序內(nèi)存進(jìn)程化、硬件不足功能軟件化。相關(guān)課程：

《操作系統(tǒng)》《計(jì)算機(jī)組成原理》《接口技術(shù)》《高級(jí)語(yǔ)言》《編譯系統(tǒng)》；量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)是一種可以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的機(jī)器量子計(jì)算機(jī)基于量子力學(xué)規(guī)律實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算、信息處理和存儲(chǔ)與傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)最本質(zhì)的差別在于對(duì)物理系統(tǒng)的狀態(tài)描述，前者1比特只能表示0或1，而量子計(jì)算機(jī)中的量子比特除了可以表示0或1外，還能利用量子特性表示0和1的疊加態(tài)比如，對(duì)于一個(gè)2比特的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)只能處理00、01、10、11四個(gè)二進(jìn)制數(shù)中的一個(gè)，但量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)處理以上狀態(tài)，并且這種并行計(jì)算能力能隨著量子比特?cái)?shù)的增加呈指數(shù)式增長(zhǎng)量子計(jì)算機(jī)可提供比經(jīng)典計(jì)算機(jī)更高的計(jì)算能力、更少的能耗和指數(shù)級(jí)的速度，能夠突破摩爾定律瓶頸，并有望解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的問(wèn)題24謝謝觀看新編計(jì)算機(jī)導(dǎo)論25計(jì)算平臺(tái)新編計(jì)算機(jī)導(dǎo)論軟硬件系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件子系統(tǒng)和軟件子系統(tǒng)構(gòu)成硬件（Hardware）子系統(tǒng)：是構(gòu)成計(jì)算機(jī)的所有實(shí)體部件，是看得見(jiàn)摸得著的實(shí)體，是計(jì)算機(jī)工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件（Software）子系統(tǒng)：是計(jì)算機(jī)工作的所有程序及相關(guān)數(shù)據(jù)、文檔。是控制和操作計(jì)算機(jī)工作的邏輯基礎(chǔ)。1硬件子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件由主機(jī)和外部設(shè)備兩大部分構(gòu)成微處理器的構(gòu)成：是計(jì)算機(jī)的核心部件，決定計(jì)算機(jī)的性能。主要由Intel和AMD公司生產(chǎn)。1硬件子系統(tǒng)中央處理器-微處理器運(yùn)算器和控制器合稱(chēng)中央處理單元（CentreProcessingUnit，CPU）。將運(yùn)算器和控制器集成在一塊芯片上，形成微處理器微處理器芯片：復(fù)雜組合邏輯集成在一塊板上并封裝而成的電路運(yùn)算器是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的部件1硬件子系統(tǒng)中央處理器-運(yùn)算器主要由算術(shù)邏輯單元(ArithmeticLogicUnit，ALU)和一組寄存器組成。算術(shù)邏輯運(yùn)算單元：主要由加法器組成累加器：存放著ALU運(yùn)算的結(jié)果信息數(shù)據(jù)緩沖寄存器：暫時(shí)存放指令和數(shù)據(jù)狀態(tài)條件寄存器：用來(lái)保存指令運(yùn)行結(jié)果的各種狀態(tài)信息控制器是計(jì)算機(jī)的指揮中心1硬件子系統(tǒng)中央處理器-控制器其功能是控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作而自動(dòng)執(zhí)行程序。指令部件：用于指令的操作時(shí)序部件：對(duì)各種操作控制信號(hào)進(jìn)行定時(shí)，完成時(shí)間上的控制控制部件：對(duì)指令的讀取和執(zhí)行進(jìn)行操作控制，是核心部件主頻“運(yùn)算速度”：計(jì)算機(jī)每秒鐘能進(jìn)行的運(yùn)算次數(shù)。是衡量計(jì)算機(jī)性能的重要指標(biāo)，其單位應(yīng)該是每秒執(zhí)行多少條指令。1硬件子系統(tǒng)CPU性能指標(biāo)1CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率（CPUClockSpeed）。單位是MHz（兆赫茲）、GHz（吉赫茲）主頻并不直接代表運(yùn)算速度，一般說(shuō)來(lái)，主頻越高，CPU的運(yùn)算速度也就越快。字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)，反映計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理能力，決定運(yùn)算精度。1硬件子系統(tǒng)CPU性能指標(biāo)2CPU一次能夠處理的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，運(yùn)算速度越快，精度也越高。字長(zhǎng)通常是8的倍數(shù)，PC機(jī)的字長(zhǎng)為16位（早期），32位，64位；稱(chēng)之為32位機(jī)，64位機(jī)高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）高速緩存的大小是CPU的重要指標(biāo)之一，緩存的結(jié)構(gòu)和大小對(duì)CPU速度的影響非常大。1硬件子系統(tǒng)CPU性能指標(biāo)3高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）是位于CPU和主存儲(chǔ)器之間的容量較小，但速度很快的存儲(chǔ)器。緩存分類(lèi)一級(jí)緩存（L1

Cache）、二級(jí)緩存（L2Cache）、三級(jí)緩存（L3Cache）CPU在運(yùn)行時(shí)依次從一級(jí)緩存、二級(jí)緩存、三級(jí)緩存讀取數(shù)據(jù)，然后從內(nèi)存和虛擬內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)。主存儲(chǔ)器，也稱(chēng)為內(nèi)存儲(chǔ)器，用來(lái)存放計(jì)算機(jī)的運(yùn)行程序和處理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的基本結(jié)構(gòu)：1硬件子系統(tǒng)主存儲(chǔ)器2個(gè)問(wèn)題:

地址與存儲(chǔ)容量的關(guān)系？地址如何編碼？存儲(chǔ)單元的地址1硬件子系統(tǒng)主存儲(chǔ)器-存儲(chǔ)容量存儲(chǔ)器由存儲(chǔ)單元組成，每個(gè)存儲(chǔ)單元有一個(gè)編號(hào)，稱(chēng)為存儲(chǔ)單元的地址。存儲(chǔ)容量M=2n

內(nèi)存容量（M）與地址編碼的位數(shù)（n）的關(guān)系一個(gè)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù)稱(chēng)為該存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)容量。假設(shè)內(nèi)存的存儲(chǔ)容量為64KB

，則地址編碼需要16位?！?/p>

1243078

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1243090存儲(chǔ)器空間存儲(chǔ)地址存儲(chǔ)單元計(jì)算機(jī)中內(nèi)存體的組成：通用計(jì)算機(jī)內(nèi)存中大部分內(nèi)存體都由RAM組成，只有一小部分內(nèi)存體由ROM組成。1硬件子系統(tǒng)主存儲(chǔ)器-內(nèi)存種類(lèi)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(randomaccessmemory,RAM)計(jì)算機(jī)中RAM如：內(nèi)存條，高速緩存、CMOS。只讀存儲(chǔ)器（readonlymemory,ROM）計(jì)算機(jī)中ROM如：BIOS（BasicInputOutputSystem）。隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM的特點(diǎn)：1硬件子系統(tǒng)主存儲(chǔ)器-內(nèi)存種類(lèi)（RAM）可以讀出、也可以寫(xiě)入。當(dāng)斷電后，存儲(chǔ)內(nèi)容立即消失，稱(chēng)為易失性(volatile)。存取速度較快，容量有限。通常內(nèi)存容量為128MB、256MB、512MB、1G、2G、4G。隨機(jī)存儲(chǔ)器的分類(lèi)：動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（DynamicRAM，DRAM）特點(diǎn)是高密度，低成本，速度較慢；用作內(nèi)存條。靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器（StaticRAM，SRAM）特點(diǎn)是高速度，低密度，高成本；用于高速緩存。只讀存儲(chǔ)器ROM的特點(diǎn)：用于存放系統(tǒng)引導(dǎo)程序，開(kāi)機(jī)自檢程序和系統(tǒng)參數(shù)。1硬件子系統(tǒng)主存儲(chǔ)器-內(nèi)存種類(lèi)（ROM）它只能讀出原有的內(nèi)容，而不能寫(xiě)入新內(nèi)容。原有內(nèi)容由廠家一次性寫(xiě)入，并永久保存下來(lái)，當(dāng)然是非易失的。主要特點(diǎn)：用途：用于存放暫時(shí)不執(zhí)行而將來(lái)要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。1硬件子系統(tǒng)外存儲(chǔ)器容量：較大，理論上無(wú)限速度：存取速度較慢存儲(chǔ)特點(diǎn)：可永久存放數(shù)據(jù)，斷電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。常用外存種類(lèi)：軟盤(pán)（FloppyDisk）、硬盤(pán)（HardDisk）、光盤(pán)（CompactDisc）閃存、U盤(pán)移動(dòng)硬盤(pán)硬盤(pán)（HardDisk）的相關(guān)概念：1硬件子系統(tǒng)外存儲(chǔ)器-硬盤(pán)一個(gè)磁盤(pán)盤(pán)片的單面或雙面上可保存數(shù)據(jù)。每個(gè)盤(pán)面都有一個(gè)盤(pán)面號(hào)，按順序從上至下從“0”開(kāi)始依次編號(hào)。磁頭：盤(pán)片的上面有一個(gè)裝在機(jī)械支撐臂上的讀/寫(xiě)頭叫做磁頭。每個(gè)盤(pán)面都有自己的磁頭，因此，盤(pán)面數(shù)等于總的磁頭數(shù)。盤(pán)面號(hào)又叫磁頭號(hào)。磁道：磁盤(pán)表面以轉(zhuǎn)軸中心為圓點(diǎn)，被均勻地劃分為若干個(gè)半徑不等的同心圓，稱(chēng)為磁道。柱面：不同記錄面上相同直徑的磁道在垂直方向構(gòu)成同心圓柱，稱(chēng)為柱面。柱面數(shù)等于磁道數(shù)。扇區(qū)：每個(gè)磁道被等分為若干個(gè)弧段，每個(gè)弧段稱(chēng)為一個(gè)扇區(qū)。磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器在向磁盤(pán)讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，要以扇區(qū)為單位。硬盤(pán)的容量計(jì)算1硬件子系統(tǒng)外存儲(chǔ)器-硬盤(pán)（續(xù)）硬盤(pán)的存儲(chǔ)容量=磁頭數(shù)（盤(pán)面數(shù)）×磁道數(shù)（柱面）×每磁道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)（512）數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)按柱面進(jìn)行，而不按盤(pán)面進(jìn)行。存儲(chǔ)容量從小到大形成如下層次1硬件子系統(tǒng)各類(lèi)存儲(chǔ)器對(duì)比寄存器高速緩存內(nèi)存（主存儲(chǔ)器）外存（輔助存儲(chǔ)器）輸出設(shè)備1硬件子系統(tǒng)輸入輸出設(shè)備顯示器（DisplayDevice）打印機(jī)（Printer）繪圖儀（Plotter）投影儀（Projector）輸入設(shè)備鍵盤(pán)（Keyboard）鼠標(biāo)（Mouse）觸摸屏（TouchScreen）掃描儀（Scanner）為了簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，常用一組線(xiàn)路，配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐罚c各部件和外圍設(shè)備連接，這組共用的連接線(xiàn)路稱(chēng)為總線(xiàn)（Bus）1硬件子系統(tǒng)總線(xiàn)任何一個(gè)微處理器都要與一定數(shù)量的部件和外圍設(shè)備連接，但如果將各部件和每一種外圍設(shè)備都分別用一組線(xiàn)路與CPU直接相連，連線(xiàn)將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜，甚至難以實(shí)現(xiàn)。內(nèi)部總線(xiàn)（ChipBus，C-Bus）指芯片內(nèi)部連接各元件的總線(xiàn)1硬件子系統(tǒng)總線(xiàn)（續(xù)）-三類(lèi)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)（InternalBus，I-Bus）是連接微處理器、存儲(chǔ)器和各種輸入輸出等主要部件的總線(xiàn)外部總線(xiàn)（ExternalBus，E-Bus）指連接微型機(jī)和外部設(shè)備的總線(xiàn)。數(shù)據(jù)總線(xiàn)（DataBus）系統(tǒng)總線(xiàn)是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線(xiàn)1硬件子系統(tǒng)總線(xiàn)（續(xù)）-系統(tǒng)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)用來(lái)傳送要處理的數(shù)據(jù)。位數(shù)（總線(xiàn)寬度）與微處理器的位數(shù)相同。地址總線(xiàn)（AddressBus）用來(lái)傳送數(shù)據(jù)的地址，即數(shù)據(jù)在內(nèi)存的存放地址或外部設(shè)備的地址。位數(shù)(總線(xiàn)寬度，n)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存容量(2n)?？刂瓶偩€(xiàn)(ControlBus)用來(lái)傳送控制處理過(guò)程的控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)?？刂瓶偩€(xiàn)的控制信號(hào)一般都來(lái)自于CPU中的控制器。系統(tǒng)軟件是用于對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行管理、控制、維護(hù)，或者編輯、制作、加工用戶(hù)程序的一類(lèi)軟件。2軟件子系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大部分構(gòu)成應(yīng)用軟件則是用于解決各種實(shí)際問(wèn)題、進(jìn)行業(yè)務(wù)工作的軟件硬件提供實(shí)現(xiàn)基本功能的資源計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件與硬件關(guān)系內(nèi)存：存儲(chǔ)；CPU：運(yùn)算；鍵盤(pán)：輸入；顯示器：輸出…軟件使用硬件資源實(shí)現(xiàn)用戶(hù)需要的功能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由軟件控制各種軟件是計(jì)算機(jī)科學(xué)研究的主要內(nèi)容軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)各種功能的算法……計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)圖為了使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的所有軟、硬件資源協(xié)調(diào)一致，有條不紊地工作，就必須有一個(gè)軟件來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度，這種軟件就是操作系統(tǒng)（OperatingSystems，OS）。2.1操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)是最基本、最重要的系統(tǒng)軟件，是對(duì)硬件功能擴(kuò)展的系統(tǒng)軟件。操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件用戶(hù)MS-DOS操作系統(tǒng)（MicrosoftDiskOperatingSystem）2.1操作系統(tǒng)常見(jiàn)操作系統(tǒng)單用戶(hù)單任務(wù)操作系統(tǒng)Windows操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)Linux操作系統(tǒng)MacOSX移動(dòng)設(shè)備操作系統(tǒng)單用戶(hù)多任務(wù)操作系統(tǒng)多用戶(hù)多任務(wù)型操作系統(tǒng)多用戶(hù)多任務(wù)操作系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用“學(xué)習(xí)編程語(yǔ)言要注意如何使用數(shù)據(jù)庫(kù)”2.2數(shù)據(jù)管理軟件常見(jiàn)的關(guān)系型DBMS銀行、航空、高校、電信、銷(xiāo)售、人事你使用過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)嗎？我們身邊有哪些數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用？小型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)FoxPro/VisualFoxPro（單機(jī)）（微軟）、Access（單機(jī)）（微軟）大型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)MSSQLServer、Sybase、MySQL、Oracle、DB2、Informix、PostgreSQL應(yīng)用軟件是為滿(mǎn)足用戶(hù)不同領(lǐng)域、不同問(wèn)題的應(yīng)用需求而提供的那部分軟件。它可以拓寬計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，放大硬件的功能。2.3應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件謝謝觀看新編計(jì)算機(jī)導(dǎo)論54計(jì)算平臺(tái)新編計(jì)算機(jī)導(dǎo)論網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述01計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)03網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議02網(wǎng)絡(luò)安全04本節(jié)CAPACITY內(nèi)容導(dǎo)讀計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生源于美國(guó)軍方需要，1960’s年代，美國(guó)國(guó)防部認(rèn)為，如果僅有一個(gè)集中的軍事指揮中心，萬(wàn)一該中心被摧毀，全國(guó)的軍事指揮將處于癱瘓。有必要設(shè)計(jì)這樣一個(gè)指揮系統(tǒng)—它必須由一個(gè)個(gè)分散的指揮點(diǎn)組成，當(dāng)部分指揮點(diǎn)被摧毀后其它點(diǎn)仍能正常工作，而這些分散的點(diǎn)又能通過(guò)某種形式的通訊網(wǎng)取得聯(lián)系。隨后建立的具有四個(gè)結(jié)點(diǎn)的ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgencyNET）成為全球互聯(lián)網(wǎng)的鼻祖，到20世紀(jì)90年代，Internet逐步取代ARPANET，成為世界上信息資源最為豐富的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)將地理位置不同且能獨(dú)立工作的多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線(xiàn)路連接，由網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以是一臺(tái)計(jì)算機(jī)、一個(gè)硬件部件、也可以是一個(gè)軟件服務(wù)或數(shù)據(jù)資源1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述要實(shí)現(xiàn)多個(gè)計(jì)算機(jī)間相互通信與資源共享，首先需要使用路由器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的物理連接。為使不同結(jié)點(diǎn)間實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，并且能夠無(wú)障礙的發(fā)送與接收信息，就需確定在通信過(guò)程中雙方應(yīng)遵循的規(guī)則，也稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中有兩類(lèi)結(jié)點(diǎn)：結(jié)點(diǎn)間通過(guò)線(xiàn)相連2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互連一類(lèi)為計(jì)算機(jī)、手機(jī)等終端結(jié)點(diǎn)另一類(lèi)是將終端結(jié)點(diǎn)或其所在網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)的、用于轉(zhuǎn)換信息的轉(zhuǎn)接結(jié)點(diǎn)，此類(lèi)結(jié)點(diǎn)也稱(chēng)互連設(shè)備線(xiàn)指各種傳輸介質(zhì)，包括有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)兩類(lèi)，如雙絞線(xiàn)、光纖、藍(lán)牙等結(jié)點(diǎn)與線(xiàn)的不同連接形式，構(gòu)成了不同的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)連接方式：總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議總線(xiàn)結(jié)構(gòu)所有站點(diǎn)共享同一條通信線(xiàn)路。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單/布線(xiàn)容易/可靠性高/易于擴(kuò)充。節(jié)省連接線(xiàn)/連接成本較低。總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)傳輸能力低，同一時(shí)刻只能有一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，存在總線(xiàn)的使用權(quán)爭(zhēng)用。連接方式：星形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議星形結(jié)構(gòu)各工作站點(diǎn)都通過(guò)單獨(dú)的通信線(xiàn)路與中心結(jié)點(diǎn)直接連接。處于中心結(jié)點(diǎn)的設(shè)備一般是集線(xiàn)器或交換機(jī)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單/易于維護(hù)和擴(kuò)充。某個(gè)工作站點(diǎn)出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他結(jié)點(diǎn)和全網(wǎng)的工作。星形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)需要的連接線(xiàn)較多/連接成本較高。一旦中心結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。連接方式：環(huán)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議環(huán)形結(jié)構(gòu)所有站點(diǎn)連接在一個(gè)封閉的環(huán)路中。一個(gè)站點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)要通過(guò)所有的站點(diǎn)，最后回到起始站點(diǎn)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單/數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳送。不存在對(duì)中心結(jié)點(diǎn)的依賴(lài)。環(huán)形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)新增節(jié)點(diǎn)較困難、可靠性差。需要一種控制方法來(lái)決定每個(gè)結(jié)點(diǎn)何時(shí)能夠發(fā)出數(shù)據(jù)。連接方式：樹(shù)形結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議樹(shù)形結(jié)構(gòu)從星形結(jié)構(gòu)演變而來(lái)。各結(jié)點(diǎn)按一定的層次連接起來(lái)?？煽啃愿咭子跀U(kuò)充網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和分支。樹(shù)形結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)使用的連接線(xiàn)較多。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)對(duì)根結(jié)點(diǎn)的依賴(lài)性大連接方式：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)每個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)多條鏈路與其他結(jié)點(diǎn)相連?？煽啃愿?、數(shù)據(jù)傳輸速度快。廣域網(wǎng)多采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜/連接成本比較高。不易管理和維護(hù)。連接方式：混合型結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議混合型結(jié)構(gòu)混合型拓?fù)涫菍煞N或多種單一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合起來(lái)，取它們的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)成的拓?fù)洹９收显\斷和隔離較為方便。易于擴(kuò)展、安裝方便?；旌闲徒Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)需要選用智能網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本比較高。利用互連設(shè)備單純實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的物理連接并不能實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間無(wú)歧義、精確的通信。相互通信的計(jì)算機(jī)間必須遵守一整套合理而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾眢w系以使其高度協(xié)調(diào)地工作。2網(wǎng)絡(luò)互連與協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概述