計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)課程日期：目錄CATALOGUE計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)編程與工具高級(jí)主題（可選）計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述01計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的基本組成計(jì)算機(jī)硬件包括中央處理器、內(nèi)存、輸入/輸出設(shè)備等。計(jì)算機(jī)軟件網(wǎng)絡(luò)與通信包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件如操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)等，應(yīng)用軟件則包括用戶(hù)自行開(kāi)發(fā)的程序。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還需要連接外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)資源共享和信息通信。123計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作原理存儲(chǔ)程序原理計(jì)算機(jī)程序存儲(chǔ)在內(nèi)存中，CPU按照程序計(jì)數(shù)器中的地址依次讀取指令并執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理CPU通過(guò)算術(shù)邏輯單元(ALU)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，包括加減乘除等基本運(yùn)算。控制與協(xié)調(diào)計(jì)算機(jī)通過(guò)操作系統(tǒng)進(jìn)行資源管理和任務(wù)調(diào)度，協(xié)調(diào)各部分的工作。CPU用于暫存CPU運(yùn)算所需的數(shù)據(jù)和程序，具有高速讀寫(xiě)能力。內(nèi)存輸入/輸出設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換，包括鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、顯示器等。負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算和控制，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心。中央處理器(CPU)、內(nèi)存、輸入/輸出設(shè)備數(shù)字邏輯與計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)02基本布爾代數(shù)運(yùn)算規(guī)則、布爾代數(shù)在邏輯電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。布爾代數(shù)真值表、卡諾圖、邏輯表達(dá)式等。邏輯電路表示法01020304與門(mén)、或門(mén)、非門(mén)等基本邏輯門(mén)及其組合方式。邏輯門(mén)使用布爾代數(shù)和卡諾圖化簡(jiǎn)邏輯電路。邏輯電路化簡(jiǎn)數(shù)字邏輯基礎(chǔ)：邏輯門(mén)、布爾代數(shù)組合邏輯電路的特點(diǎn)、分析方法與設(shè)計(jì)方法。組合邏輯電路組合邏輯電路、時(shí)序邏輯電路時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)、分析方法與設(shè)計(jì)方法。時(shí)序邏輯電路基本觸發(fā)器、同步觸發(fā)器、主從觸發(fā)器等。觸發(fā)器寄存器、計(jì)數(shù)器的構(gòu)造、工作原理及應(yīng)用。寄存器與計(jì)數(shù)器CPU結(jié)構(gòu)運(yùn)算器、控制器、寄存器等部件的功能與組成。指令集指令的格式、尋址方式、指令系統(tǒng)與匯編語(yǔ)言。計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)基本工作原理存儲(chǔ)程序原理、指令驅(qū)動(dòng)方式、微操作控制等。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分類(lèi)CISC、RISC、VLIW等指令集架構(gòu)的特點(diǎn)與比較。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：CPU結(jié)構(gòu)、指令集操作系統(tǒng)03操作系統(tǒng)通過(guò)處理器管理，將CPU資源分配給各個(gè)程序，保證程序的順利執(zhí)行。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)的內(nèi)存和硬盤(pán)管理，包括存儲(chǔ)分配、存儲(chǔ)保護(hù)、存儲(chǔ)擴(kuò)充等。操作系統(tǒng)為用戶(hù)提供了良好的用戶(hù)界面，包括命令行界面、圖形界面等，使用戶(hù)可以方便地使用計(jì)算機(jī)。操作系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，使計(jì)算機(jī)可以連接網(wǎng)絡(luò)，并與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作系統(tǒng)的基本功能處理器管理存儲(chǔ)管理用戶(hù)接口網(wǎng)絡(luò)通信進(jìn)程管理、內(nèi)存管理進(jìn)程管理操作系統(tǒng)可以對(duì)進(jìn)程進(jìn)行創(chuàng)建、調(diào)度、終止等操作，保證各個(gè)程序按照既定的目標(biāo)相互協(xié)作，完成用戶(hù)任務(wù)。線程管理內(nèi)存管理操作系統(tǒng)支持多線程程序設(shè)計(jì)，能夠提高程序執(zhí)行效率，增強(qiáng)計(jì)算機(jī)的性能。操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)內(nèi)存的分配和回收，保證各個(gè)程序在內(nèi)存中有足夠的空間運(yùn)行，同時(shí)避免內(nèi)存泄漏和內(nèi)存碎片問(wèn)題。123文件系統(tǒng)操作系統(tǒng)支持文件的創(chuàng)建、刪除、復(fù)制、移動(dòng)等操作，方便用戶(hù)對(duì)文件的管理和使用。文件操作設(shè)備管理操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備的管理，包括設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、設(shè)備分配、設(shè)備回收等，確保計(jì)算機(jī)硬件資源的合理利用。操作系統(tǒng)通過(guò)文件系統(tǒng)管理文件和目錄，提供文件的存儲(chǔ)、檢索、共享和保護(hù)等功能。文件系統(tǒng)、設(shè)備管理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)04計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是連接分散計(jì)算機(jī)設(shè)備及通信設(shè)備以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的系統(tǒng)。組成要素計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要由計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、通信線路和網(wǎng)絡(luò)軟件等組成。功能實(shí)現(xiàn)資源共享、信息傳遞、分布式處理等。分類(lèi)根據(jù)覆蓋范圍可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)協(xié)議規(guī)定通信雙方必須遵守的規(guī)則和約定，包括數(shù)據(jù)的格式、傳輸方式、錯(cuò)誤處理等。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP協(xié)議、HTTP協(xié)議、FTP協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲妇W(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)之間的連接方式及其布局，影響網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和安全性。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型、星型、環(huán)型、網(wǎng)狀等。網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的硬件、軟件及數(shù)據(jù)不受惡意攻擊、破壞或非法使用。網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理01常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全威脅病毒、木馬、黑客攻擊、網(wǎng)絡(luò)釣魚(yú)等。02網(wǎng)絡(luò)管理對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、實(shí)施、監(jiān)控和維護(hù)，確保網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行。03網(wǎng)絡(luò)管理的主要任務(wù)設(shè)備管理、性能管理、故障管理、安全管理等。04系統(tǒng)編程與工具05系統(tǒng)編程基礎(chǔ)系統(tǒng)調(diào)用掌握常用的系統(tǒng)調(diào)用接口及其使用方法，如文件操作、進(jìn)程控制等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序了解設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的原理和編寫(xiě)方法，熟悉與硬件交互的基本方式。系統(tǒng)級(jí)編程學(xué)習(xí)如何在系統(tǒng)級(jí)別進(jìn)行編程，包括內(nèi)存管理、并發(fā)控制等。調(diào)試工具使用熟悉常用的調(diào)試工具，如GDB、Valgrind等，掌握基本的調(diào)試技能。調(diào)試技巧、性能優(yōu)化性能分析與優(yōu)化學(xué)習(xí)如何分析程序性能瓶頸，通過(guò)算法優(yōu)化、代碼重構(gòu)等方式提高程序性能。調(diào)試思維與方法培養(yǎng)調(diào)試思維，掌握常用的調(diào)試方法，如二分法、回溯法等。編譯器與解釋器熟悉版本控制工具的使用，如Git、SVN等，掌握代碼合并與分支管理技巧。版本控制工具自動(dòng)化構(gòu)建工具學(xué)習(xí)使用自動(dòng)化構(gòu)建工具，如Make、Maven等，提高開(kāi)發(fā)效率。了解常見(jiàn)編譯器和解釋器的工作原理及使用方法，如GCC、LLVM等。常用系統(tǒng)工具介紹高級(jí)主題（可選）06資源共享、任務(wù)分散、可靠性高、可擴(kuò)展性好等。分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)在大型網(wǎng)站、云計(jì)算等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。分布式系統(tǒng)的應(yīng)用01020304建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)，具有高度的內(nèi)聚性和透明性。分布式系統(tǒng)的定義如數(shù)據(jù)一致性、通信開(kāi)銷(xiāo)、安全性等問(wèn)題。分布式系統(tǒng)的挑戰(zhàn)分布式系統(tǒng)云計(jì)算的概念虛擬化技術(shù)的定義通過(guò)網(wǎng)絡(luò)“云”將巨大的數(shù)據(jù)計(jì)算處理程序分解成無(wú)數(shù)個(gè)小程序進(jìn)行處理和分析。一種資源管理技術(shù)，將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源，如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲(chǔ)等予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來(lái)。云計(jì)算與虛擬化IntelVT技術(shù)Intel公司的虛擬化技術(shù)，可提高虛擬機(jī)的性能和可靠性。云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)降低企業(yè)成本、提高資源利用率、提供靈活的服務(wù)等。人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)在系統(tǒng)中的應(yīng)用人工智能的定義研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方