《計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)》教學(xué)配套課件

第1章

計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維基礎(chǔ)11.1引言1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展1.2.1計(jì)算機(jī)的誕生1.2.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2.3計(jì)算機(jī)的分類1.2.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.1引言2

人類為什么要發(fā)明計(jì)算機(jī)？■人的計(jì)算速度很低

◆祖沖之計(jì)算π至小數(shù)點(diǎn)后7位數(shù)用了15年

◆

計(jì)算30×30的行列式需要幾個(gè)人年

◆

中國(guó)第一棵原子彈研制時(shí)，數(shù)百位科學(xué)家在大禮堂打算盤(pán)■

早期的計(jì)算工具

◆算籌春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期 世界上最早的計(jì)算工具

◆算盤(pán)中國(guó)唐代第一種手動(dòng)式計(jì)數(shù)器沿有至今

◆計(jì)算尺1622年 手動(dòng)式，上世紀(jì)70年代被計(jì)算器取代

可進(jìn)行加、減、乘、除、指數(shù)、三角函數(shù)

◆

加法器1642年 機(jī)械式，只能做加法

1.1引言3

◆

計(jì)算器1673年 德國(guó)GottfriedLeibniz，機(jī)械式 可進(jìn)行加、減、乘、除和開(kāi)方◆差分機(jī)和分析機(jī)

查爾斯.巴貝奇

1812年差分機(jī)1834年分析機(jī)

分析機(jī)：體現(xiàn)了現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)思想被稱為現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)的雛形第一章

計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維基礎(chǔ)41.1引言1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展

1.2.1計(jì)算機(jī)的誕生1.2.2計(jì)算機(jī)的發(fā)展1.2.3計(jì)算機(jī)的分類1.2.4計(jì)算機(jī)的應(yīng)用1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展5（1）M的狀態(tài)：接受狀態(tài)、進(jìn)位狀態(tài)。初始時(shí)處于進(jìn)位狀態(tài)。（2）從右向左掃描紙帶。進(jìn)位狀態(tài)：讀到0或空白，則改寫(xiě)1，進(jìn)入接受狀態(tài)，立即停機(jī)；讀到1，則改寫(xiě)為0，狀態(tài)保住不變，讀寫(xiě)頭左移。1.計(jì)算機(jī)的誕生

圖靈機(jī)、ENIAC和馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)在理論上、工作原理、體系結(jié)構(gòu)

上奠定現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)

◆圖靈機(jī)(Turingmachine，TM)

阿蘭·圖靈（AlanMathisonTuring，1912—1954）

解決問(wèn)題：什么是計(jì)算？什么是可計(jì)算性？組成：計(jì)算X+1的圖靈機(jī)M紙帶

讀寫(xiě)頭

1.通用圖靈機(jī)1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展通用圖靈機(jī)圖靈機(jī)M輸入輸出圖靈機(jī)M的輸出圖靈機(jī)

程序通用圖靈機(jī)

計(jì)算機(jī)

有時(shí)說(shuō)的圖靈機(jī)是指通用圖靈機(jī)1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展7

圖靈機(jī)的能力=高級(jí)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言=現(xiàn)代通用計(jì)算機(jī)

邱奇、圖靈和哥德?tīng)枖嘌裕阂磺兄庇X(jué)上能行可計(jì)算的函數(shù)都可用圖靈機(jī)計(jì)算，反之亦然邱奇－圖靈論題

世界上的問(wèn)題

可計(jì)算的：圖靈機(jī)可計(jì)算的就是可計(jì)算的

不可計(jì)算的

圖靈的貢獻(xiàn)

圖靈機(jī)模型：解決了可計(jì)算問(wèn)題

計(jì)算機(jī)的理論問(wèn)題圖靈測(cè)試：回答了什么樣的機(jī)器具有智能人工智能的理論基礎(chǔ)美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)ACM于1966年創(chuàng)立了“圖靈獎(jiǎng)”計(jì)算機(jī)科學(xué)之父人工智能之父1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展8圖靈測(cè)試機(jī)器能有智能嗎？

換一句話來(lái)，通過(guò)什么樣的測(cè)試機(jī)器才能稱擁有智能？無(wú)法判斷對(duì)方是人還是計(jì)算機(jī)，那么就可以認(rèn)為計(jì)算機(jī)具有同人相當(dāng)?shù)闹橇y(cè)試場(chǎng)景

◆ENIAC（電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)）1946.2~1955.10賓州大學(xué)9每秒5千次加減運(yùn)算沒(méi)有存儲(chǔ)器采用十進(jìn)制第一款商用計(jì)算機(jī)：UNIVAL1947年，莫奇萊和埃克特僅表明電子計(jì)算機(jī)時(shí)代的到來(lái)

1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展

◆

馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)

人類第二臺(tái)計(jì)算機(jī)；EDVAC（離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)）1945年

馮·諾依曼參與研制并且發(fā)表：關(guān)于EDVAC的報(bào)告草案10采用二進(jìn)制存儲(chǔ)程序：程序和數(shù)據(jù)一起存儲(chǔ)在內(nèi)存中

五個(gè)部分：運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備

奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理迄今為止的計(jì)算機(jī)都采用這種思想，稱為馮·諾依曼計(jì)算機(jī)

1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展2.計(jì)算機(jī)的分代11時(shí)代年份器件運(yùn)算速度軟件應(yīng)用一46-58電子管每秒幾千次機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言科學(xué)計(jì)算軍事領(lǐng)域二58-64晶體管每秒幾十萬(wàn)次高級(jí)語(yǔ)言數(shù)據(jù)處理工業(yè)控制三64-70集成電路每秒幾百萬(wàn)次操作系統(tǒng)文字處理圖形處理四71年迄今大規(guī)模集成電路達(dá)到每秒億億次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)絡(luò)等各個(gè)領(lǐng)域電子管晶體管集成電路大規(guī)模集成電路1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展

◆發(fā)展趨勢(shì)：微型化、巨型化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化

◆未來(lái)新型計(jì)算機(jī)12①光計(jì)算機(jī)

用光束代替電子進(jìn)行計(jì)算和存儲(chǔ)

具有超強(qiáng)的并行處理能力和超高速的運(yùn)算速度②

生物計(jì)算機(jī)（分子計(jì)算機(jī)）采用由生物工程技術(shù)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子

芯片：

信息以波的形式傳播

運(yùn)算速度比當(dāng)今最新一代計(jì)算機(jī)快10萬(wàn)倍，

能耗僅有十分之一

巨大的存儲(chǔ)能力③

量子計(jì)算機(jī)

遵循量子力學(xué)規(guī)律，

進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉：2017年5月，光量子計(jì)算機(jī)1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展3.計(jì)算機(jī)的分類13按綜合性能指標(biāo)分類高性能計(jì)算機(jī)（巨型機(jī)或大型機(jī)）：速度最快、處理能力最強(qiáng)、最快：神威·太湖之光

每秒9.3億億次浮點(diǎn)運(yùn)算2016.11 工作站：介于PC與小型機(jī)之間高檔微機(jī)系統(tǒng)

高分辨率、大容量?jī)?nèi)外存，圖形功能較強(qiáng)微型計(jì)算機(jī)：

桌面型計(jì)算機(jī)、筆記本電腦、平板電腦、移動(dòng)設(shè)備

服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中對(duì)外提供服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)按用途分類通用機(jī)專用機(jī)嵌入式計(jì)算機(jī)：數(shù)量超過(guò)PC

1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展144.計(jì)算機(jī)的應(yīng)用類型

1.科學(xué)計(jì)算

2.數(shù)據(jù)處理

3.電子商務(wù)①B2B阿里巴巴 ②B2C京東商城 ③C2C淘寶網(wǎng)

4.過(guò)程控制

5.CAD/CAM/CIMS

6.多媒體技術(shù)

7.人工智能

機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)AlphaGo與李世石的人機(jī)大戰(zhàn)第一章

計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維基礎(chǔ)151.1引言1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展

1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)

1.3.1大數(shù)據(jù)

1.3.2云計(jì)算

1.3.3物聯(lián)網(wǎng)

1.3.4虛擬現(xiàn)實(shí)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)161.大數(shù)據(jù)

具有海量、高增長(zhǎng)率和多樣化的信息資產(chǎn)，

它需要全新的處理模式來(lái)增強(qiáng)決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力四個(gè)特征：◆Volume數(shù)據(jù)量巨大

單位：PB、EB、ZB◆Variety數(shù)據(jù)類型繁多

5%是結(jié)構(gòu)性，95%是非結(jié)構(gòu)性◆Velocity要求處理速度快，時(shí)效性高。◆Value數(shù)據(jù)價(jià)值密度相對(duì)較低

大數(shù)據(jù)思維：◆不是抽樣統(tǒng)計(jì)

不是統(tǒng)計(jì)1000或10000人，而是處理全部人員信息◆允許不精確和混雜性

允許某些數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，各種數(shù)據(jù)類型都有◆不是因果關(guān)系，而是相互關(guān)系

應(yīng)用案例：阿里信用貸款、京東慧眼2.云計(jì)算

“云”：對(duì)計(jì)算機(jī)集群的一種形象比喻，

每一群包括了幾十臺(tái)、甚至上百萬(wàn)臺(tái)計(jì)算機(jī)，

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)隨地為用戶提供各種資源和服務(wù)，

用戶只需要一個(gè)能上網(wǎng)的終端設(shè)備獲得資源1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)用戶企業(yè)過(guò)去購(gòu)買計(jì)算機(jī)、存儲(chǔ)設(shè)備搭建服務(wù)器購(gòu)買發(fā)電設(shè)備建設(shè)電廠現(xiàn)在向云端租用服務(wù)器，申請(qǐng)各種資源和服務(wù)按需購(gòu)買向國(guó)家電網(wǎng)購(gòu)買電力按需購(gòu)買

國(guó)家的電力系統(tǒng)、自來(lái)水網(wǎng)是一種公共設(shè)施

云也是一種公共設(shè)施。1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)18三個(gè)特點(diǎn)：◆超大規(guī)模，彈性伸縮

“云”的規(guī)模和計(jì)算能力相當(dāng)巨大

可以根據(jù)需求可以動(dòng)態(tài)伸縮◆資源抽象，虛擬化

所有資源均被抽象和虛擬化了，

用戶可以采用按需支付的方式購(gòu)買?！舾呖煽啃?/p>

安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式，能夠保證數(shù)據(jù)的可靠性，

用戶無(wú)需擔(dān)心軟件的升級(jí)更新、病毒攻擊和數(shù)據(jù)丟失云服務(wù)種類：◆IaaSInfrastructure-as-a-Service

基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)

例如：云存儲(chǔ)、云主機(jī)、云服務(wù)器◆PaaS

Platform-as-a-Service平臺(tái)即服務(wù)

云數(shù)據(jù)庫(kù)、云開(kāi)發(fā)平臺(tái)◆SaaSSoftware-as-a-Service軟件即服務(wù)如：阿里云提供的短信服務(wù)、郵件推送3.物聯(lián)網(wǎng)TheInternetofthings物物相連的互聯(lián)網(wǎng)

通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)等各種傳感設(shè)備，

按照協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，

實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)，

是互聯(lián)網(wǎng)的延伸與擴(kuò)展。關(guān)鍵技術(shù)：◆RFID技術(shù)

射頻識(shí)別技術(shù)◆傳感技術(shù)

各種類型的傳感器◆嵌入式技術(shù)◆位置服務(wù)技術(shù)◆IPv6技術(shù)1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)4.虛擬現(xiàn)實(shí)VirtualRealityVR

利用計(jì)算機(jī)等設(shè)備產(chǎn)生一個(gè)逼真的三維視覺(jué)、觸覺(jué)、嗅覺(jué)等多種感官

體驗(yàn)的虛擬世界，從而使處于虛擬世界中的人產(chǎn)生一種身臨其境的感

覺(jué)。在這個(gè)虛擬世界中，人們可直接觀察周圍世界及物體的內(nèi)在變化，

與其中的物體之間進(jìn)行自然的交互，并能實(shí)時(shí)產(chǎn)生與真實(shí)世界相同的

感覺(jué)，使人與計(jì)算機(jī)融為一體。三個(gè)特征：◆沉浸性

用戶感覺(jué)到置身于虛擬世界之中◆交互性

用戶與虛擬世界交互◆想象性

虛擬的環(huán)境是人想象出來(lái)的1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)常見(jiàn)設(shè)備：

輸入設(shè)備

交互設(shè)備：數(shù)據(jù)手套、三維控制器、三維掃描儀

三維定位跟蹤設(shè)備：電磁跟蹤系統(tǒng)、聲學(xué)跟蹤系統(tǒng)、

光學(xué)跟蹤系統(tǒng)、機(jī)械跟蹤系統(tǒng)、

慣性位置跟蹤系統(tǒng)等。

輸出設(shè)備

視覺(jué)感知設(shè)備：頭盔式顯示器、洞穴式立體顯示裝置等

聽(tīng)覺(jué)感知設(shè)備：耳機(jī)、喇叭等

觸覺(jué)反饋裝置1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)第一章計(jì)算機(jī)與計(jì)算思維基礎(chǔ)221.1引言1.2計(jì)算機(jī)的誕生和發(fā)展1.3計(jì)算機(jī)的新技術(shù)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.4.1什么是計(jì)算思維1.4.2計(jì)算思維內(nèi)涵

1.4.3計(jì)算思維的應(yīng)用三大科學(xué)思維理論思維（推理思維）

特征：以推理和演繹為特征代表學(xué)科：數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)思維（實(shí)證思維）特征：觀察和總結(jié)自然規(guī)律代表學(xué)科：物理學(xué)計(jì)算思維（構(gòu)造思維）

特征：設(shè)計(jì)和構(gòu)造代表學(xué)科：計(jì)算機(jī)科學(xué)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)示例1：計(jì)算f(x)是[a,b]上的積分?jǐn)?shù)學(xué)方法：牛頓─萊布尼茲f(x)F(x)

計(jì)算思維：黎曼積分①對(duì)[a,b]進(jìn)行n等分②計(jì)算小矩形面積③累加計(jì)算思維：

運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)的基礎(chǔ)概念進(jìn)行問(wèn)題求解、

系統(tǒng)設(shè)計(jì)、以及人類行為理解等涵蓋計(jì)算機(jī)

科學(xué)之廣度的一系列思維活動(dòng)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)25

迭代法迭代過(guò)程：1!=12!=1!*2……n!=(n-1)!*n

程序：s=1;for(i=1;i<=n;i++)s=s*i;

經(jīng)典迭代：牛頓迭代法

J20研制過(guò)程就是迭代過(guò)程：

原型機(jī)1原型機(jī)2原型機(jī)3原型機(jī)4示例2：計(jì)算n的階乘f(n)=n!

遞歸

分

解問(wèn)題小問(wèn)題n!(n-1)!intfac(intn){if(n==1)return(1);else return(fac(n-1)*n);}

voidmain(){inty;y=f(4)cout<<y;}1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)26示例1.3哥尼斯堡七橋在哥尼斯堡的一個(gè)公園里，有七座橋?qū)⑵绽赘駹柡又袃蓚€(gè)島以及島與河岸連接起來(lái)。問(wèn)是否可能從這四塊陸地中任一塊出發(fā)，恰好通過(guò)每座橋一次，再回到起點(diǎn)？1．計(jì)算思維的本質(zhì)：抽象和自動(dòng)化

抽象：完全超越物理的時(shí)空觀，

并完全用符號(hào)來(lái)表示數(shù)學(xué)抽象是一種特例

哥尼斯堡七橋問(wèn)題的抽象

自動(dòng)化：機(jī)械地一步一步自動(dòng)執(zhí)行，

其基礎(chǔ)和前提是抽像

27案例：計(jì)算機(jī)破案

張三在家中遇害，偵查中發(fā)現(xiàn)A、B、C、D

四人到過(guò)現(xiàn)場(chǎng)。A說(shuō)：“我沒(méi)有殺人?！盉說(shuō)：“C是兇手?！盋說(shuō)：“殺人者是D”D說(shuō)：“C在冤枉好人?！眰刹閱T經(jīng)過(guò)判斷四人中有三人說(shuō)的是真話，四人中有且只有一人是兇手，兇手到底是誰(shuí)？1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)28抽象用0表示不是兇手，1表示兇手,則對(duì)四人說(shuō)話、偵查員判斷如下表

1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)自動(dòng)化采用窮舉法（枚舉法）

在每個(gè)人的取值范圍[0，1]的所有可能中進(jìn)行搜索，不能遺漏也不要重復(fù)，若表的組合條件同時(shí)滿足，即為兇手。相應(yīng)的偽代碼為：ForA=0To1ForB=0TO1ForC=0To1ForD=0To1If((A=0)+(C=1)+(D=1)+(D=0))=3And(A+B+C+D=1))PrintA,B,C,D//輸出的值是1的為兇手1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)302．計(jì)算思維的特征

◆

是屬于人的思維方式，不是計(jì)算機(jī)的思維方式遞歸、迭代、黎曼積分早已提出，

是人類賦予計(jì)算機(jī)

◆

可以由人執(zhí)行，也可以由計(jì)算機(jī)執(zhí)行

◆

是思想，不是人造物

◆

是概念化，不是程序化

3．計(jì)算思維的基本問(wèn)題

◆

可計(jì)算性是指可以使用計(jì)算機(jī)在有限步驟內(nèi)解決

邱奇－圖靈論題：圖靈機(jī)可以計(jì)算的就是可計(jì)算的

◆

計(jì)算復(fù)雜性

時(shí)間復(fù)雜性和空間復(fù)雜性

示例4矩陣相乘：Cn×n=An×n×Bn×n

計(jì)算cij需要n次乘法和n-1次加法

c中有n2個(gè)元素，故c需要n3次乘法和n2*(n-1)次加法示例5漢諾塔問(wèn)題大梵天創(chuàng)造世界的時(shí)候做了三根金剛石柱子，在一根柱子上從下往上按照大小順序摞著64片黃金圓盤(pán)。大梵天命令婆羅門(mén)把圓盤(pán)從下面開(kāi)始按大小順序重新擺放在另一根柱子上。并且規(guī)定，在小圓盤(pán)上不能放大圓盤(pán)，在三根

柱子之間一次只能移動(dòng)一個(gè)圓盤(pán)。

1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)32漢諾塔問(wèn)題分析：假設(shè)有n黃金圓盤(pán)，移動(dòng)次數(shù)記為f(n)則f(1)=1，f(2)=3，f(3)=7，…，f(k+1）=2*f(k)+1故f(n)=2n-1，時(shí)間復(fù)雜性記作O(2n)假定n=64，則f(64)=264-1=18446744073709551615假如每秒鐘移動(dòng)一次，一個(gè)365天，則約需要584942417355年，即5849億年而地球的壽命才45億年。假使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行每秒1億次移動(dòng)，需要5849年。時(shí)間復(fù)雜性：

O(1)O(logn)O(n)O(nlogn)O(n2）O(n3)…O(nk)O(2n)當(dāng)n值稍大時(shí)，O(2n)的問(wèn)題就無(wú)法計(jì)算了1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)334．圖靈測(cè)試機(jī)器能有智能嗎？換一句話來(lái)，通過(guò)什么樣的

測(cè)試機(jī)器才能稱擁有智能？無(wú)法判斷對(duì)方是人還是計(jì)算機(jī)，那么就可以認(rèn)為計(jì)算機(jī)具有同人相當(dāng)?shù)闹橇y(cè)試場(chǎng)景

1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)345．計(jì)算思維基本方法計(jì)算思維的核心是計(jì)算思維方法◆約簡(jiǎn)、嵌入、轉(zhuǎn)化和仿真等方法，用來(lái)把一個(gè)看來(lái)困難的問(wèn)題重新闡釋成一個(gè)我們知道問(wèn)題怎樣解決的思維方法；◆遞歸方法、并行方法、把代碼譯成數(shù)據(jù)又能把數(shù)據(jù)譯成代碼的方法、多維分析推廣的類型檢查方法；◆抽象和分解方法，用來(lái)控制龐雜的任務(wù)或進(jìn)行巨大復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)；基于關(guān)注分離的方法（SoC方法）；計(jì)算思維方法來(lái)自數(shù)學(xué)和工程來(lái)自計(jì)算機(jī)科學(xué)自身1.4計(jì)算思維基礎(chǔ)35◆

選擇合適的方式去陳述一個(gè)問(wèn)題的方法、對(duì)一個(gè)問(wèn)題的相關(guān)方面建模使其易于處理的思維方法；◆

按照預(yù)防、保護(hù)及通過(guò)冗余、容錯(cuò)、糾錯(cuò)的方式，并從最壞情況進(jìn)行系統(tǒng)恢復(fù)的一種思維方法；◆

啟發(fā)式推理，用于在不確定情況下的規(guī)劃、學(xué)習(xí)和調(diào)度的思維方法；◆

利用海量數(shù)據(jù)來(lái)加快計(jì)算,在時(shí)間和空間之間，在處理能力和存儲(chǔ)容量之間進(jìn)行折衷的思維方法。6．計(jì)算思維應(yīng)用

◆計(jì)算物理

◆計(jì)算化學(xué)

◆計(jì)算生物學(xué)

◆計(jì)算經(jīng)濟(jì)學(xué)第2章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)2.1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成和工作原理36計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

37

操作系統(tǒng)：

DOS、Windows、MacOS、UNIX、Linux等

硬件系統(tǒng)

主

機(jī)

運(yùn)算器(ALU)

控制器(CU)

輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀、麥克風(fēng)等

中央處理器

(CPU)

內(nèi)

存

軟件系統(tǒng)

系統(tǒng)軟件

通用應(yīng)用軟件：

辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

只讀存儲(chǔ)器(ROM)

隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)

高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)

外

設(shè)

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀、音響等

外

存：硬盤(pán)、光盤(pán)、U盤(pán)、移動(dòng)硬盤(pán)等

實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等

語(yǔ)言處理程序：C、C++、Java

專用應(yīng)用軟件：各企業(yè)的管理信息系統(tǒng)等

應(yīng)用軟件

2.2計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)和工作原理38CPU39馮.諾依曼思想：五大模塊程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制的形式存放在存儲(chǔ)器控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令序列（程序）進(jìn)行工作存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流控制流運(yùn)算器外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器馮?諾依曼體系結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：程序存儲(chǔ)，按程序順序執(zhí)行40程序控制方式編寫(xiě)程序可執(zhí)行程序指令操作碼地址碼指令譯碼器操作控制線路程序計(jì)數(shù)器控制信號(hào)控制器（CU）功能：指揮計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件按照指令的功能要求協(xié)調(diào)工作。組成包括：指令寄存器IR、程序計(jì)數(shù)器PC、指令譯碼器ID。如何利用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題？運(yùn)算器41控制信號(hào)功能：進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。包括：算術(shù)邏輯部件ALU、累加器、通用寄存器、狀態(tài)寄存器。數(shù)據(jù)內(nèi)存算術(shù)邏輯部件ALU累加器狀態(tài)寄存器通用寄存器控制器的控制線路42存儲(chǔ)體地址譯碼器數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)總線讀寫(xiě)電路地址總線存儲(chǔ)器功能：用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序，能按照指定位置讀寫(xiě)二進(jìn)制信息。包括：內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器（又稱內(nèi)存和外存）。外存儲(chǔ)器：長(zhǎng)期存放大量信息。一般只與內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換內(nèi)存儲(chǔ)器：信息交流中心。計(jì)算機(jī)直接從內(nèi)存中存取信息內(nèi)存RAM隨機(jī)存取存儲(chǔ)器ROM只讀存儲(chǔ)器多級(jí)存儲(chǔ)器體系結(jié)構(gòu)43CPU寄存器組Cache主存外存主機(jī)存取速度快，但容量小價(jià)格貴容量大、價(jià)格低，但存取速度慢高速存取，但存儲(chǔ)容量小實(shí)現(xiàn)高速存取存放當(dāng)前使用最頻繁的指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元44每個(gè)記憶單元由8位二進(jìn)制位組成。常用：KB，MB，GB，TB等字節(jié)Byte76543210位bit位(bit)：二進(jìn)制的最小單位，代表一個(gè)0或1。字節(jié)(Byte)：8位二進(jìn)制，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)基本單位。字(Word)：計(jì)算機(jī)中作為一個(gè)整體被存取、傳送、處理的二進(jìn)制數(shù).存儲(chǔ)器中，通常每個(gè)單元存儲(chǔ)一個(gè)字。字長(zhǎng)(WordLength)：每個(gè)字中二進(jìn)制位數(shù)輸入、輸出設(shè)備45內(nèi)存輸入設(shè)備接受用戶輸入的原始信息轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信息形式（二進(jìn)制）存放到內(nèi)存中輸出設(shè)備將內(nèi)存中的處理結(jié)果信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩艨山邮艿男问捷敵龌虺蔀槠渌鼨C(jī)器所能接受的形式輸出計(jì)算機(jī)基本工作原理指令和程序計(jì)算機(jī)的一般工作過(guò)程程序的執(zhí)行方式461.指令系統(tǒng)47操作碼

地址碼

數(shù)據(jù)傳送指令數(shù)據(jù)處理指令程序控制指令輸入輸出指令

其它指令

IfGoto……＋－×÷AndOr……CPU內(nèi)存I/O設(shè)備主機(jī)對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行管理等指令

結(jié)構(gòu)分類指令系統(tǒng):一臺(tái)計(jì)算機(jī)的所有指令的集合指令：能被計(jì)算機(jī)識(shí)別并執(zhí)行的二進(jìn)制代碼，規(guī)定了某一種操作。要完成的操作類型及功能操作數(shù)或操作數(shù)的地址48計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程就是執(zhí)行程序的過(guò)程開(kāi)始指令n結(jié)束…程序指令2指令1程序：計(jì)算機(jī)指令的有序集合，即完成一定功能的指令序列結(jié)束指令？取指令分析指令執(zhí)行指令開(kāi)始結(jié)束程序的執(zhí)行過(guò)程：按照程序設(shè)定的次序依次執(zhí)行指令，直到遇到結(jié)束指令什么是程序？程序如何執(zhí)行？例2.2若要計(jì)算計(jì)算s=ax+b算法

49相應(yīng)功能的指令存儲(chǔ)取x至累加器中乘以a

在累加器中加b

在累加器中將運(yùn)算結(jié)果存于s打印s停機(jī)

指令的執(zhí)行過(guò)程圖例50①取指令

按照程序計(jì)數(shù)器中的地址，從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出指令，并送往指令寄存器。②分析指令

對(duì)指令寄存器中存放的指令進(jìn)行分析，由譯碼器對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，將指令的操作碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的控制電位信號(hào)由地址碼確定操作數(shù)地址。③執(zhí)行指令

由操作控制線路發(fā)出完成該操作所需要的一系列控制信息，去完成該指令所要求的操作。如：加法指令一條指令執(zhí)行完成，程序計(jì)數(shù)器加1或?qū)⑥D(zhuǎn)移地址碼送入程序計(jì)數(shù)器，然后回到①。指令的串行執(zhí)行51取指令分析指令執(zhí)行指令222111時(shí)間完成√√指令流水線技術(shù)

52取指令部件分析指令部件執(zhí)行指令部件66555444333222111時(shí)間6完成√√√√√√多部件重疊操作多指令并行處理53多核技術(shù)

流水線技術(shù)局限：能使指令并行處理，但在控制器中每個(gè)部件還是串行處理，提高程序執(zhí)行速度的任務(wù)還是要提高處理器主頻的速度，但主頻與功耗成指數(shù)關(guān)系，主頻越高，功耗越高，發(fā)熱量越高，散熱無(wú)法解決。解決的方法：通過(guò)放置多個(gè)計(jì)算引擎（內(nèi)核），可以并行地執(zhí)行程序代碼來(lái)提升處理器的計(jì)算速度。應(yīng)用：目前手機(jī)、個(gè)人電腦、服務(wù)器和超級(jí)計(jì)算機(jī)等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)廣泛采用多核，多核技術(shù)已經(jīng)成為處理器體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)54軟件是指程序、程序運(yùn)行所需要的數(shù)據(jù)以及開(kāi)發(fā)、使用和維護(hù)這些程序所需要的文檔的集合。裸機(jī)操作系統(tǒng)UnixLinuxWindows其他系統(tǒng)軟件語(yǔ)言處理程序診斷程序系統(tǒng)設(shè)置和優(yōu)化備份程序反病毒程序壓縮程序應(yīng)用軟件辦公軟件包多媒體軟件數(shù)據(jù)管理游戲軟件學(xué)習(xí)軟件互聯(lián)軟件MacOs系統(tǒng)軟件面向計(jì)算機(jī)管理支持應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)和運(yùn)行具有專門(mén)的應(yīng)用目的系統(tǒng)軟件

55操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序?qū)嵱贸绦蚴管浻布Y源協(xié)調(diào)一致有條不紊地工作，對(duì)軟硬件實(shí)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度。管理計(jì)算機(jī)硬件資源控制其他程序運(yùn)行為用戶提供交互操作界面目前典型的操作系統(tǒng)有：Windows、UNIX、MacOSX、Linux等。系統(tǒng)軟件

56操作系統(tǒng)語(yǔ)言處理程序?qū)嵱贸绦蚍g工具作用：將源程序翻譯成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的機(jī)器語(yǔ)言程序。程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言：機(jī)器語(yǔ)言匯編語(yǔ)言高級(jí)語(yǔ)言典型的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言有：FORTRAN、Pascal、C與C++、BASIC、Java、C#等。匯編程序編譯程序解釋程序（1）機(jī)器語(yǔ)言

由“0”、“1”二進(jìn)制代碼按一定規(guī)則組成的、能被機(jī)器直接理解、執(zhí)行的指令集合。

57缺點(diǎn)：編程工作量大，難學(xué)、難記、難修改；

不同計(jì)算機(jī)的指令系統(tǒng)不同，機(jī)器語(yǔ)言通用性差優(yōu)點(diǎn)：代碼不需要翻譯，所占空間少，執(zhí)行速度快。例如，計(jì)算A=15+10的機(jī)器語(yǔ)言程序如下：1011000000001111 ：把15放入累加器A中0010110000001010 ：10與累加器A的值相加，結(jié) 果仍放入A中11110100 ：結(jié)束，停機(jī)（2）匯編語(yǔ)言58使用反映機(jī)器指令功能的助記符代替機(jī)器語(yǔ)言的符號(hào)語(yǔ)言。例如用ADD表示加、SUB表示減、JMP表示程序跳轉(zhuǎn)等等。優(yōu)點(diǎn)：克服了機(jī)器語(yǔ)言難讀等缺點(diǎn)，保持了其編程質(zhì)量高、占存儲(chǔ)空間少，執(zhí)行速度快的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：仍然依賴于機(jī)器，通用性差。特點(diǎn)：源程序必須通過(guò)匯編程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言。常用于過(guò)程控制等編程。例如，計(jì)算A=15+10的匯編語(yǔ)言程序：MOV A，15 ：把15放入累加器A中ADD A，10 ：10與累加器A相加，結(jié)果存入A中HLT ：結(jié)束，停機(jī)類比：

IP地址46機(jī)器語(yǔ)言域名匯編語(yǔ)言（3）高級(jí)語(yǔ)言59接近于自然語(yǔ)言和數(shù)學(xué)公式的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。優(yōu)點(diǎn)：接近算法語(yǔ)言，易學(xué)、易掌握，可讀性好，可維護(hù)性強(qiáng)，可靠性高；可移植性好，重用率高自動(dòng)化程度高，編程效率高。缺點(diǎn)：源程序要通過(guò)翻譯程序翻譯成機(jī)器語(yǔ)言，代碼不最優(yōu)。例如，計(jì)算A=15+10的BASIC語(yǔ)言程序如下：A=15+10 ‘15與10相加的結(jié)果放入A中PRINTA ‘輸出AEND ‘程序結(jié)束常用高級(jí)語(yǔ)言60Fortran：1954年推出，適用于科學(xué)和工程計(jì)算。C、C++：1972年推出C語(yǔ)言，1983年加入面向?qū)ο蟮母拍?，改名為C++。語(yǔ)言簡(jiǎn)練、功能強(qiáng)，適用面廣。BASIC：初學(xué)者語(yǔ)言，1964年推出；1991年微軟推出可視化的、基于對(duì)象的VisualBasic開(kāi)發(fā)環(huán)境，發(fā)展到現(xiàn)在的VB.NET開(kāi)發(fā)環(huán)境，則是完全面向?qū)ο?、功能更?qiáng)大。Java：1995年推出，是一種新型的跨平臺(tái)的面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)語(yǔ)言，具有卓越的通用性、高效性、平臺(tái)移植性和安全性。C#：以其簡(jiǎn)單的可視化操作，高運(yùn)行效率，強(qiáng)大的操作能力，面向組件編程的支持。Python:一種面向?qū)ο蟮慕忉屝统绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，1989年誕生。Python語(yǔ)法簡(jiǎn)潔清晰、易學(xué)易讀，具有豐富和功能強(qiáng)大的類庫(kù)以支持應(yīng)用開(kāi)發(fā)所需的各種功能。612017年程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言排行語(yǔ)言處理程序for低級(jí)語(yǔ)言62機(jī)器語(yǔ)言源程序匯編語(yǔ)言源程序機(jī)器語(yǔ)言程序（目標(biāo)程序）匯編程序翻譯高級(jí)語(yǔ)言翻譯程序63高級(jí)語(yǔ)言源程序計(jì)算結(jié)果解釋程序數(shù)據(jù)高級(jí)語(yǔ)言源程序計(jì)算結(jié)果連接程序數(shù)據(jù)目標(biāo)程序可執(zhí)行程序編譯程序解釋方式編譯方式BasicC++程序庫(kù)可脫離編譯程序和源程序獨(dú)立存在并反復(fù)使用實(shí)用程序

64系統(tǒng)設(shè)置軟件：對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行全面設(shè)置、優(yōu)化和保護(hù) Windows優(yōu)化大師：系統(tǒng)檢測(cè)、系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)清理、系統(tǒng)維護(hù)診斷程序：識(shí)別并且改正計(jì)算機(jī)系統(tǒng)存在的問(wèn)題“管理|設(shè)備管理器”：所有設(shè)備的詳細(xì)情況備份程序：把硬盤(pán)上的文件復(fù)制到其他存儲(chǔ)設(shè)備上“控制面板|系統(tǒng)和安全|備份和恢復(fù)”反病毒程序：消除或防御電腦病毒和惡意軟件 MicrosoftSecurityEssentials文件壓縮程序：壓縮較大的文件，產(chǎn)生另一較小容量的文件 WinRAR，7-Zip完成一些與管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源及文件有關(guān)的任務(wù)應(yīng)用軟件

為某一專門(mén)的應(yīng)用目的而開(kāi)發(fā)的軟件。1.辦公軟件包2.圖形和圖象處理軟件3.數(shù)據(jù)管理4.Ineternet服務(wù)軟件5.娛樂(lè)與學(xué)習(xí)軟件65第二章計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同濟(jì)大學(xué)662.4微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)總線與接口輸入和輸出設(shè)備672.4.1主機(jī)系統(tǒng)681.微型計(jì)算機(jī)的誕生1971年Intel的工程師馬西安·霍夫(M.E.Hoff)成功地在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)了中央處理器：第一片4位微處理器—Intel4004，第一臺(tái)4位微型計(jì)算機(jī)—MCS-4，2.摩爾定律

每18個(gè)月，集成度將翻一翻，

速度將提高一倍，

而其價(jià)格將降低一半AppleII第一個(gè)帶有彩色圖形的個(gè)人計(jì)算機(jī)

69筆記本電腦臺(tái)式計(jì)算機(jī)平板

3.

微機(jī)種類主機(jī)系統(tǒng)

70主機(jī)的基本組成主板

CPU

存儲(chǔ)器：內(nèi)存、外存主板部件主板（MainBoard）也叫母板（MotherBoard），是連接其它部件的載體71芯片：平臺(tái)控制芯片、BIOS芯片。插槽/接口：CPU插槽、內(nèi)存插槽、顯卡插槽、PCI插槽、硬盤(pán)/光驅(qū)接口等。外部接口:USB接口、視頻輸出接口（HDMI、DVI、VGA等）、音頻接口、網(wǎng)絡(luò)接口、鍵盤(pán)鼠標(biāo)接口等。芯片組主板的核心，決定了主板的功能和檔次。由平臺(tái)控制器芯片組成，以前由北橋和南橋芯片組成，現(xiàn)在北橋功能集成到CPU里面?？刂破餍酒?PlatformControllerHub，PCH)負(fù)責(zé)控制外部I/O設(shè)備的連接通信，如PCI總線、USB、IDE、SATA等接口，以及負(fù)責(zé)管理音頻控制器、鍵盤(pán)控制器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘控制器、高級(jí)電源管理等72主板線路原理圖73板載功能:板載功能就是將某一些接口卡的功能集成到主板上。最常見(jiàn)的就是集成聲卡和網(wǎng)卡的功能。

CPU主要指標(biāo)主頻，CPU內(nèi)核工作的時(shí)鐘頻率。一般來(lái)說(shuō)，主頻越高，CPU運(yùn)算速度也越快。睿頻（睿頻加速），是一種能自動(dòng)超頻的技術(shù)。字長(zhǎng)和位數(shù),CPU內(nèi)部寄存器位數(shù)。QPI（QuickPathInterconnect）總線,是CPU內(nèi)核與內(nèi)存之間、內(nèi)核與內(nèi)核之間的總線。QPI帶寬越高意味著CPU數(shù)據(jù)處理能力越強(qiáng)。高速緩存（Cache）容量核心數(shù)量,單個(gè)芯片上有多個(gè)一樣功能的處理器核心單一提高CPU的主頻無(wú)法帶來(lái)相應(yīng)的性能提高，反而會(huì)使CPU在短時(shí)間內(nèi)燒毀生產(chǎn)工藝電子元件之間的最小距離,最新的45納米和32納米(10-9米)74IntelCPU2005年，Intel公司開(kāi)始推出酷睿。特點(diǎn)；低功耗2010年Intel推出智能處理器Corei系列采用睿頻加速技術(shù)，按負(fù)載提升主頻，高效節(jié)能。采用超線程技術(shù)，提升CPU的并行處理能力。集成高清顯卡，大幅提升3D性能。75AMDCPU在Intel中都能找到相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品，性能基本一致在同級(jí)別的情況下，AMD的CPU浮點(diǎn)運(yùn)算能力比Intel的稍弱.強(qiáng)項(xiàng)在于集成的顯卡。在相同的價(jià)格情況下，AMD的配置更高，核心數(shù)量更多。76國(guó)產(chǎn)CPU——龍芯龍芯（Loongson）是中國(guó)科學(xué)院計(jì)算所自主開(kāi)發(fā)的CPU，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。龍芯1號(hào)2002,32位處理器，主頻266MHz。龍芯2號(hào)2003,64位處理器，主頻300MHz至500MHz。龍芯2E（龍芯2號(hào)增強(qiáng)型處理器）2006年，64位處理器，主頻1.0GHz龍芯2E最高運(yùn)算速度達(dá)到每秒40億次雙精度浮點(diǎn)運(yùn)算，實(shí)測(cè)性能超過(guò)1.5ＧHz的奔騰4處理器的水平。龍芯3號(hào)龍芯3A于2009年9月28日研發(fā)完成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的四核CPU采用的是65納米工藝，主頻1GHz，性能達(dá)到了世界先進(jìn)水平77存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)器（主存儲(chǔ)器）,速度快，容量小，價(jià)格較高，可由CPU直接訪問(wèn)。外存儲(chǔ)器（輔助存儲(chǔ)器）,速度慢，容量大，價(jià)格低，CPU不可以直接訪問(wèn)。78內(nèi)存隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器(Cache)外存磁介質(zhì),軟盤(pán)和硬盤(pán)光盤(pán)Flash存儲(chǔ)器CPURAM外存內(nèi)存-RAM79SDRAM(同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器)DDR(雙倍數(shù)據(jù)速率SDRAM)DDR2DDR3一個(gè)總線周期讀寫(xiě)一次數(shù)據(jù)一個(gè)總線周期讀寫(xiě)兩次數(shù)據(jù),2倍一個(gè)總線周期讀寫(xiě)兩次數(shù)據(jù)并行存取兩個(gè)數(shù)據(jù),4倍一個(gè)總線周期讀寫(xiě)兩次數(shù)據(jù)并行存取四個(gè)數(shù)據(jù),8倍ROM只讀存儲(chǔ)器(ROM),可讀，不可寫(xiě)；掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失BIOS(BasicInputOutputSystem)即基本輸入輸出系統(tǒng)。是被固化到主板ROM芯片上的程序。BIOS主要功能:識(shí)別各種硬件(包括型號(hào))引導(dǎo)操作系統(tǒng)進(jìn)行硬件最直接的操作，如讀文件等。引導(dǎo)操作系統(tǒng)過(guò)程自檢。檢查電腦硬件是否良好。初始化，讀取CMOS里設(shè)置的參數(shù),對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置。引導(dǎo)操作系統(tǒng)。在c盤(pán)觀察ntldr

80開(kāi)機(jī)自檢執(zhí)行ROM中的啟動(dòng)程序加載操作系統(tǒng)執(zhí)行操作系統(tǒng)CMOSCMOS（ComplementaryMetal-OxideSemiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）是一種RAM存儲(chǔ)器。它存儲(chǔ)了計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘和硬件配置等信息。它靠系統(tǒng)電源供電，當(dāng)關(guān)機(jī)后就靠主板電池供電，因而它保存的信息不會(huì)丟失。CMOS設(shè)置：在電腦剛開(kāi)機(jī)時(shí)（操作系統(tǒng)還沒(méi)開(kāi)始啟動(dòng)），一般按Del鍵進(jìn)入（不同的主板會(huì)不一樣）81主存儲(chǔ)器-Cache原因：CPU的速度很快而內(nèi)存速度較慢。Cache集成在CPU內(nèi)部，高速，小容量。CPU訪問(wèn)Cache是以字節(jié)為單位的，而Cache與內(nèi)存數(shù)據(jù)交換是以塊（頁(yè)）為單位的。CPU首先從Cache中查找，如果沒(méi)有找到，再?gòu)膬?nèi)存中讀取，同時(shí)把這個(gè)數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入Cache中一級(jí)緩存L1Cache，容量小。二級(jí)緩存L2Cache，容量大。主要區(qū)別在于CPU查找數(shù)據(jù)的順序。一般由DRAM(靜態(tài)存儲(chǔ)器)構(gòu)成。82外存儲(chǔ)器（輔助存儲(chǔ)器）內(nèi)存儲(chǔ)器，讀寫(xiě)速度快，容量小，斷電不能保存數(shù)據(jù)。外存儲(chǔ)器，大容量、能長(zhǎng)期保存數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。分類：83磁盤(pán):軟盤(pán)和硬盤(pán)光盤(pán)：CD,DVDFlash存儲(chǔ)器：U盤(pán)和各種Flash卡外存機(jī)械硬盤(pán)硬盤(pán)(HardDisk)是微機(jī)中最主要的輔存，特點(diǎn)是容量大。硬盤(pán)有數(shù)個(gè)盤(pán)片，每盤(pán)片有上下兩個(gè)面，每個(gè)面一個(gè)磁頭。同一盤(pán)片不同半徑的同心圓為磁道。磁道被劃分為多個(gè)扇區(qū)。不同盤(pán)片相同磁道構(gòu)成的圓柱面即柱面。存儲(chǔ)容量＝磁頭數(shù)×磁道（柱面）數(shù)×每道扇區(qū)數(shù)×每扇區(qū)字節(jié)數(shù)。信息記錄可表示為：幾號(hào)磁道（柱面），幾號(hào)磁頭，幾號(hào)扇區(qū)。84固態(tài)硬盤(pán)固態(tài)硬盤(pán)（solid-statedisk，SSD）運(yùn)用Flash芯片發(fā)展出最新的硬盤(pán)不怕摔，能適應(yīng)極端溫度或濕度讀寫(xiě)速度快價(jià)格高容量小、一般128G讀寫(xiě)次數(shù)有限（使用壽命有限）其他硬盤(pán)筆記本硬盤(pán)：直徑：2.5英寸和1.8英寸。特點(diǎn)：小巧輕便，重量尚不足百克。移動(dòng)硬盤(pán)＝筆記本硬盤(pán)＋讀寫(xiě)控制電路板＋外部接口外部接口：USB2.0和IEEE1394。微型硬盤(pán)：一般為1英寸以下的硬盤(pán)。主要用于數(shù)碼產(chǎn)品中，如數(shù)碼攝像機(jī)。86輔存－光盤(pán)CD的容量一般為680M,DVD的容量為4.7G~50G，相當(dāng)于7~73張普通CD光盤(pán)。DVD采用更細(xì)的激光束，具有更高的磁道密度。87光驅(qū)：COMBO光驅(qū)：“康寶”是一種集合了CD、DVD的讀取和CD的刻錄。DVD刻錄光驅(qū)：包括了CD、DVD的讀取和CD、DVD的刻錄。光驅(qū)的數(shù)據(jù)讀取速率用倍速來(lái)表示，CD最高為64倍速DVD為20倍。CD光驅(qū)的1倍速是150KB/s,DVD光驅(qū)的1倍速是1350KB/s輔存－Flash存儲(chǔ)器Flash存儲(chǔ)器（FlashMemory），也叫閃速存儲(chǔ)器，它既有ROM的特點(diǎn)，斷電能長(zhǎng)期保存信息，又可以通過(guò)一定的電壓進(jìn)行擦除重寫(xiě)。U盤(pán)Flash卡：需要讀卡器與計(jì)算機(jī)連接。88總線總線（Bus）是各部件（或設(shè)備）之間傳輸數(shù)據(jù)的公用通道89設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備設(shè)備總線高速公路天津北京濟(jì)南上海南京設(shè)備設(shè)備點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的總線

（a）總線（b）點(diǎn)到點(diǎn)總線（c）高速公路圖2.3.9總線與高速公路作用比較總線90地址總線:傳輸?shù)刂沸畔?shù)據(jù)總線:傳輸數(shù)據(jù)信息控制總線:傳輸控制信息內(nèi)部總線：連接CPU的各個(gè)組成部件（芯片內(nèi)部）系統(tǒng)總線：連接計(jì)算機(jī)中各大部件外部總線：連接計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備連接對(duì)象傳輸對(duì)象并行總線:通信速度快、實(shí)時(shí)性好串行總線:簡(jiǎn)易、方便、靈活通信方式

計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件內(nèi)部，部件之間都采用總線連接。衡量總線的指標(biāo)就是總線帶寬總線的帶寬=總線頻率×總線寬度×傳輸次數(shù)系統(tǒng)總線是微機(jī)系統(tǒng)中最重要的總線，用于連接計(jì)算機(jī)中各大部件。常見(jiàn)的總線有：PCIPCI-E91PCIPCI是一種32位數(shù)據(jù)的并行總線（可擴(kuò)展為64位），總線頻率為33MHz或66MHz，最大傳輸速率＝66M×64/8＝532MB/s。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、設(shè)計(jì)容易。缺點(diǎn)：總線帶寬有限（總線頻率有限），同時(shí)多個(gè)設(shè)備是共享總帶寬。92PCI-E是替代PCI的最新的總線，是一種串行總線。有多個(gè)通道（Lane），各個(gè)通道相互獨(dú)立，即PCI-E的x1、x2、x4、x8、x12、x16和x32等。每個(gè)通道單向傳輸帶寬可達(dá)250MB/s，雙向?yàn)?00MB/s。優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率高，而且總線帶寬是各個(gè)設(shè)備獨(dú)享的。PCI-Ex1取代傳統(tǒng)的PCI，而PCI-Ex16取代AGP。93接口94USB接口USB（UniversalSerialBus）通用串行總線。USB接口目前有兩個(gè)規(guī)范：①USB2.0（黑色）

傳輸速率可達(dá)60MB/s。②USB3.0（藍(lán)色）

傳輸速率可達(dá)600MB/s，足以滿足大多數(shù)外設(shè)的要求。USB接口有如下類型：①TypeA：一般用于PC。②TypeB：一般用于USB設(shè)備。③TypeAMini和TypeBMini：一般用于數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、測(cè)量?jī)x器以及移動(dòng)硬盤(pán)等95其它接口HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface，高清晰度多媒體接口）是一種數(shù)字化視頻/音頻接口技術(shù)，是適合視頻傳輸?shù)膶Ｓ媒涌?，可同時(shí)傳送視頻和音頻信號(hào)，最高數(shù)據(jù)傳輸速度為5Gbps。HDMI接口是替代DVI(數(shù)字顯示接口)的計(jì)算機(jī)高清顯示輸出的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。1394接口,全稱IEEE1394接口，支持熱插拔缺點(diǎn)：應(yīng)用少和占用計(jì)算機(jī)資源多。96輸入和輸出設(shè)備各種類型的信息通過(guò)輸入設(shè)備輸入到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果由輸出設(shè)備輸出。輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、觸摸屏、掃描儀、光筆、光學(xué)閱讀設(shè)備、IC卡讀卡器等。

97輸出設(shè)備主要有顯示器、打印機(jī)、投影儀等顯示器目前主要是液晶顯示器（LCD）等。顯示器的三個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)是：分辨率、色深和刷新頻率。1200×1024和真彩32位，75Hz。打印機(jī)有針打式打印機(jī)，激光打印機(jī)和噴墨式打印機(jī)。982.3總結(jié)主機(jī)系統(tǒng)的主要構(gòu)成部件？什么是總線？什么是接口？及常見(jiàn)類型。輸入和輸出設(shè)備的作用及常見(jiàn)設(shè)備。99第三章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)1003.1操作系統(tǒng)概述3.1.1引言3.1.2操作系統(tǒng)的分類3.1.3常用操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.2Windows和云服務(wù)3.3操作系統(tǒng)基本功能請(qǐng)問(wèn)這個(gè)LOGO的含義？

預(yù)備知識(shí)：計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人英國(guó)科學(xué)家阿蘭.圖靈1912-1954主要貢獻(xiàn)：建立圖靈機(jī)模型，奠定了可計(jì)算理論的基礎(chǔ)提出圖靈測(cè)試，闡述了機(jī)器智能的概念

電子計(jì)算機(jī)之父美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮·諾依曼1903-1957美國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)(ACM)1966年設(shè)立圖靈獎(jiǎng)主要貢獻(xiàn)：與同事研制人類第二臺(tái)計(jì)算機(jī)EDVAC

提出二進(jìn)制思想與程序存儲(chǔ)內(nèi)存思想

奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)和工作原理計(jì)算機(jī)科學(xué)奠基人英國(guó)科學(xué)家阿蘭·圖靈1912-1954蘋(píng)果CEO史蒂夫·喬布斯1955-2011主要貢獻(xiàn)：創(chuàng)立并領(lǐng)導(dǎo)蘋(píng)果公司改變了生活方式

請(qǐng)問(wèn)哪位華人在哪年獲得圖靈獎(jiǎng)？新周刊201108期封3個(gè)蘋(píng)果改變的世界夏娃欲望看到這個(gè)新世界牛頓知識(shí)了解這個(gè)新世界喬布斯創(chuàng)新體驗(yàn)這個(gè)新世界

創(chuàng)新例：?jiǎn)滩妓?/p>

創(chuàng)造力和想象力定義了一個(gè)時(shí)代，他重新詮釋了創(chuàng)新的意義，創(chuàng)新不僅顛覆性的，更是持續(xù)性的：蘋(píng)果公司第一臺(tái)麥金塔計(jì)算機(jī)（Macintosh），開(kāi)創(chuàng)微機(jī)圖形用戶界面皮克斯工作室的《玩具總動(dòng)員》再次引領(lǐng)了3D動(dòng)畫(huà)領(lǐng)域的新潮流iPhone、iPad、iPod等給PC、電影、互聯(lián)網(wǎng)、音樂(lè)、手機(jī)等行業(yè)帶來(lái)了顛覆性的創(chuàng)新希望：下一個(gè)喬布斯會(huì)在中國(guó)出現(xiàn)，下一個(gè)蘋(píng)果會(huì)砸中中國(guó)的創(chuàng)業(yè)者…

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成

106輸入設(shè)備：鍵盤(pán)、鼠標(biāo)、掃描儀

輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)

外

存：軟、硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、調(diào)制解調(diào)器等

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件外部設(shè)備系統(tǒng)軟件應(yīng)用軟件硬件運(yùn)算器寄存器控制器主機(jī)內(nèi)存CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)只讀存儲(chǔ)器(ROM)高速緩沖存儲(chǔ)器

(Cache)操作系統(tǒng)：Windows、Unix、Linux語(yǔ)言處理程序：C、Pascal、VB等實(shí)用程序：診斷程序、排錯(cuò)程序等

辦公軟件包、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)

107軟件系統(tǒng)軟件實(shí)用程序

診斷程序排錯(cuò)程序等

操作系統(tǒng)

WindowsUnixLinuxAndroid語(yǔ)言處理程序

C、C++、C#、Java、VB

應(yīng)用軟件系統(tǒng)軟件：

控制和維護(hù)計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行，管理計(jì)算機(jī)的各種資源，以滿足應(yīng)用軟件的需要。應(yīng)用軟件：

完成一個(gè)特定的任務(wù)，

在系統(tǒng)軟件的支持下，才能運(yùn)行一、操作系統(tǒng)概述1.問(wèn)題的提出：

鐵路、高鐵、地鐵出問(wèn)題所在？

等公交車，正常情況下公交車子不來(lái)，責(zé)任在誰(shuí)？

公交車，車子一直不來(lái)，責(zé)任在誰(shuí)？調(diào)度員的作用：車子與乘客的最佳安排乘客等的時(shí)間最少車子載客量最多

1092.操作系統(tǒng)作用裸機(jī)操作系統(tǒng)應(yīng)用程序用戶主要功能有：處理機(jī)管理存儲(chǔ)管理設(shè)備管理信息(文件)管理用于管理和控制計(jì)算機(jī)所有的硬件和軟件資源接口：計(jì)算機(jī)硬件與其它軟件 用戶和計(jì)算機(jī)的接口

虛擬機(jī)=裸機(jī)+操作系統(tǒng)操統(tǒng)作系3.什么是操作系統(tǒng)？廣義操作系統(tǒng)：廠家為了方便用戶使用機(jī)器所安排的硬件和軟件例如電視機(jī)的遙控器、配合遙控完成工作的電路、遙控器的使 用說(shuō)明書(shū)。

計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)OperatingSystem，OS管理和控制計(jì)算機(jī)硬件與軟件資源的一組計(jì)算機(jī)程序，是直接運(yùn)行在“裸機(jī)”上的最基本的系統(tǒng)軟件，任何其他軟件都必須在操作系統(tǒng)的支持下才能運(yùn)行。4.操作系統(tǒng)的發(fā)展111滿足兩大需求：提高資源利用率、增強(qiáng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能要求

以及計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展（1）無(wú)操作系統(tǒng)階段（計(jì)算機(jī)誕生-20世紀(jì)50年年代中期）

計(jì)算機(jī)工作采用手工操作方式。

穿孔卡片或紙帶輸入機(jī)計(jì)算機(jī)輸出機(jī)程序數(shù)據(jù)結(jié)果用戶特點(diǎn)：用戶獨(dú)占全機(jī)，資源利用率低。CPU等待手工操作，CPU的利用不充分。112（2）各種系統(tǒng)功能的操作系統(tǒng)—小、中、大型計(jì)算機(jī)

批處理系統(tǒng)

分時(shí)操作系統(tǒng)

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

（3）操作系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展計(jì)算機(jī)普及（20世紀(jì)80年代以來(lái)）

個(gè)人計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

113批處理系統(tǒng)作用：自動(dòng)、成批處理用戶的作業(yè)。

特點(diǎn)：有了磁帶，作業(yè)放在磁帶，監(jiān)控程序管理作業(yè)的運(yùn)行

要執(zhí)行的程序應(yīng)是正確的，用戶無(wú)法交互。

高速CPU與相對(duì)低速的IO，CPU利用率問(wèn)題。

解決辦法：多道批處理，即多個(gè)程序加載到內(nèi)存交替運(yùn)行。

執(zhí)行過(guò)程

分時(shí)操作系統(tǒng)114主機(jī)CPU內(nèi)存

終端終端終端終端…外部設(shè)備終端：鍵盤(pán)和顯示屏終端作用：各終端用戶共享主機(jī)和外部設(shè)備

實(shí)現(xiàn)：CPU按照“時(shí)間片”分時(shí)給各用戶特點(diǎn)：提高CPU利用率，用戶可以與計(jì)算機(jī)交互

快速的CPU，使得用戶感覺(jué)獨(dú)享CPU115系統(tǒng)能夠及時(shí)響應(yīng)隨機(jī)發(fā)生的外部事件，并要快速處理。分類：

實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)：飛機(jī)、導(dǎo)彈發(fā)射的實(shí)時(shí)控制，

軋鋼、石化等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制

實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)：飛機(jī)票訂票、銀行系統(tǒng)、證券系統(tǒng)等特點(diǎn):及時(shí)響應(yīng)。每一個(gè)信息接收、分析處理和發(fā)送有時(shí)間限制。高可靠性。不可逆，可靠保障、保密措施等。

實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

116服務(wù)器工作站工作站工作站工作站…工作站：獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)工作站網(wǎng)絡(luò)資源工作站共享網(wǎng)絡(luò)上的軟硬件資源4.操作系統(tǒng)分類APPLEIBMDOS操作系統(tǒng)圖形用戶界面操作系統(tǒng)命令行界面操作系統(tǒng)分時(shí)操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)按用戶界面按系統(tǒng)功能智能手機(jī)操作系統(tǒng)5.常用操作系統(tǒng)

①DOS（DiskOperatingSystem）1981

Microsoft公司研制的配置在PC的操作系統(tǒng) 單用戶命令行界面操作系統(tǒng) 從4.0版開(kāi)始成為支持多任務(wù)的操作系統(tǒng)。

②Windows圖形用戶界面1985Windows2003WindowsVistaWindowsxpWindows7Windows8Windows10Windows2008Windows2012Windows10Server119③Unix操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：Unix是AT&T公司貝爾實(shí)驗(yàn)室1969用匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的；

1973年用C語(yǔ)言重新編寫(xiě)。特點(diǎn)：安全性、可靠性高

可移植性多用戶多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)，TCP/IP協(xié)議是在UNIX系統(tǒng)上開(kāi)發(fā)的Windows120④Linux操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：由UNIX發(fā)展而來(lái)，丹麥大學(xué)生特點(diǎn)：源代碼開(kāi)放多用戶多任務(wù)主要應(yīng)用：Linux服務(wù)器⑤MacOS操作系統(tǒng)

開(kāi)發(fā)：蘋(píng)果公司特點(diǎn)：較好的圖形處理能力主要應(yīng)用：Macintosh一族計(jì)算機(jī)上公布軟件源代碼的程序可以編輯、編譯，免費(fèi)

智能手機(jī)操作系統(tǒng)Google的Android蘋(píng)果的iOSAndroidAndroid(安卓或安致)最初由AndyRubin創(chuàng)辦，2005年由Google收購(gòu)，是目前市場(chǎng)上的霸主。優(yōu)點(diǎn)：免費(fèi)開(kāi)源、服務(wù)不受限制、第三方軟件多。iOSiOS是由蘋(píng)果公司為iPhone、iPad等系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的操作系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)秀的圖形用戶界面、多媒體效果和方便的觸控、豐富的軟件庫(kù)。缺點(diǎn)：付費(fèi)軟件庫(kù)、不支持第三方軟件。第三章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)1243.1操作系統(tǒng)概述3.2Windows和云服務(wù)3.2.1Windows3.2.2云服務(wù)3.3操作系統(tǒng)基本功能一、Windows基礎(chǔ)1251.Windows的發(fā)展歷史兩條產(chǎn)品線◆面向個(gè)人消費(fèi)者和客戶機(jī) WindowsXP/Vista/7/8/10◆面向服務(wù)器WindowsServer2003/2008/2012/10ServerCPU位數(shù)>=Windows位數(shù)>=應(yīng)用程序位數(shù)文件是存放在外存上的一組相關(guān)信息的集合文件名2.文件按名存取文件名：文件名.擴(kuò)展名文件類型 擴(kuò)展名反映了文件類型EXE、CPP、JPG、WMV、HTM文件屬性 文件大小占用空間日期與時(shí)間所有者信息 只讀隱藏存檔文件刪除

文件刪除：送入“回收站”

通過(guò)回收站可恢復(fù)Shift+刪除：不送到“回收站”通配符?：代表任意一個(gè)字符*：代表任意一個(gè)字符串*.DOC：代表擴(kuò)展名為DOC的所有文件，?B*.EXE：代表第二個(gè)字符為B的所有程序文件。

指定多個(gè)文件名：使用分號(hào)、逗號(hào)或空格

例如：*.DOC;*.BMP;*.TXT128

◆快捷方式快捷方式是指向?qū)ο蟮膱D標(biāo)，不是這個(gè)對(duì)象本身如同一個(gè)人的照片

創(chuàng)建快捷方式的方法：

①Ctrl+Shift不放進(jìn)行拖曳

②使用“文件｜新建｜快捷方式”命令。3.控制面板◆用戶管理

兩種類型：

①標(biāo)準(zhǔn)用戶

可使用大多數(shù)軟件、更改不影響其他用戶的設(shè)置

②管理員

有計(jì)算機(jī)的完全訪問(wèn)權(quán)，可以做任何的修改

用戶管理：控制面板｜用戶帳戶和家庭安全◆安裝或卸載應(yīng)用程序

①安裝應(yīng)用程序 自帶的安裝程序進(jìn)行安裝

②卸載應(yīng)用程序 控制面板

③Windows組件的安裝和卸載131

◆硬件的添加和管理

①設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序使用設(shè)備之前，該設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序必須被安裝

②添加設(shè)備 USB設(shè)備支持即插即用（PnP）和熱插拔③管理設(shè)備

控制面板｜硬件和聲音｜設(shè)備管理器4．剪貼板剪貼板是程序和文件之間用于傳遞信息的臨時(shí)存儲(chǔ)區(qū)

5．任務(wù)管理器的使用

Ctrl+Alt+Del①終止未響應(yīng)的應(yīng)用程序②終止進(jìn)程的運(yùn)行③判斷是否有病毒特別是蠕蟲(chóng)病毒1336．幫助系統(tǒng)二、云服務(wù)134阿里云：華為云：百度云：/1.個(gè)人云

PC、智能手機(jī)利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫存儲(chǔ)、同步、獲取并分享數(shù)據(jù)的一組在線服務(wù)

云計(jì)算在個(gè)人領(lǐng)域的延伸

兩種使用模式：

◆WiFi連接的情況下、設(shè)備空閑時(shí)自動(dòng)工作◆在PC上通過(guò)瀏覽器1352.云存儲(chǔ)

網(wǎng)盤(pán)就是一種簡(jiǎn)單的云存儲(chǔ)服務(wù)

能進(jìn)行文件的上傳、下載、分享等

百度網(wǎng)盤(pán)：1363.云主機(jī)

在一組集群主機(jī)上虛擬出多個(gè)類似獨(dú)立主機(jī)的部分，

集群中每個(gè)主機(jī)上都有云主機(jī)的一個(gè)鏡像，

具有非常高的安全穩(wěn)定性。

簡(jiǎn)單地說(shuō)：在云上申請(qǐng)一個(gè)虛擬的計(jì)算機(jī)一般通過(guò)域名或IP地址訪問(wèn)申請(qǐng)后可部署Web網(wǎng)站、數(shù)據(jù)庫(kù)等第三章操作系統(tǒng)基礎(chǔ)1373.1操作系統(tǒng)概述3.2Windows和云服務(wù)3.3操作系統(tǒng)基本功能3.3.1程序管理3.3.2存儲(chǔ)管理3.3.3文件系統(tǒng)3.3.4磁盤(pán)管理操作系統(tǒng)的基本功能馮?諾依曼計(jì)算機(jī)的組成存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)流控制流運(yùn)算器外存儲(chǔ)器輸出設(shè)備內(nèi)存儲(chǔ)器輸入設(shè)備控制器處理機(jī)管理存儲(chǔ)管理文件系統(tǒng)設(shè)備管理CPU程序管理存儲(chǔ)管理文件系統(tǒng)磁盤(pán)管理1.程序管理(1)單道程序系統(tǒng):任何時(shí)刻內(nèi)存中只有一道程序。一個(gè)程序運(yùn)行完全結(jié)束后才能運(yùn)行下一個(gè)程序任務(wù)：有效地、合理地分配CPU的時(shí)間CPU：程序A程序B程序C內(nèi)

存程序A程序B程序C執(zhí)行執(zhí)行執(zhí)行時(shí)間t程序A程序C程序A程序B程序C程序CCPU：(2)多道程序系統(tǒng)：多道程序同時(shí)在執(zhí)行特點(diǎn)：多道：計(jì)算機(jī)內(nèi)存中同時(shí)存放了幾道相互獨(dú)立的程序宏觀上并行：同時(shí)在執(zhí)行微觀上串行：各程序輪流地占有CPU，交替執(zhí)行□內(nèi)

存程序A程序B程序C執(zhí)行執(zhí)行時(shí)間t等待等待等待執(zhí)行等待執(zhí)行等待等待執(zhí)行執(zhí)行等待◆

程序程序是文件的形式存放在外儲(chǔ)存器。運(yùn)行一個(gè)程序，首先將程序文件從外存儲(chǔ)器調(diào)入內(nèi)存才能運(yùn)行?！?/p>

進(jìn)程一個(gè)正在執(zhí)行的程序進(jìn)程是一個(gè)程序與其數(shù)據(jù)一道在計(jì)算機(jī)上順序執(zhí)行時(shí)所發(fā)生的活動(dòng)。(3)程序、進(jìn)程和線程程序A進(jìn)程A程序A被執(zhí)行調(diào)入內(nèi)存后稱進(jìn)程磁盤(pán)

內(nèi)存□進(jìn)程的狀態(tài)和調(diào)度①就緒狀態(tài)除了CPU，所有的資源都擁有了②執(zhí)行狀態(tài)在CPU上運(yùn)行③掛起狀態(tài)

因等待某個(gè)事件而暫停執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)

程序和進(jìn)程的區(qū)別①程序是一個(gè)靜態(tài)的概念，進(jìn)程是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。②程序可以脫離機(jī)器長(zhǎng)期保存，進(jìn)程是執(zhí)行著的程序

③一個(gè)程序可多次執(zhí)行并產(chǎn)生多個(gè)不同的進(jìn)程。分配到了所需資源除了CPU以外，所需要的所有資源都分配了缺少資源等待某個(gè)資源，如打印機(jī)執(zhí)行狀態(tài)就緒狀態(tài)掛起狀態(tài)時(shí)間片到進(jìn)程被選中等待某個(gè)事件發(fā)生了某個(gè)事件◆線程(threads)目前許多操作系統(tǒng)把進(jìn)程再“細(xì)分”成線程目的：充分共享資源，減少內(nèi)存開(kāi)銷提高并發(fā)性，切換速度相對(duì)較快

UNIX：進(jìn)程仍然是CPU的分配單位

Windows：線程是CPU的分配單位□2.存儲(chǔ)管理計(jì)算機(jī)內(nèi)存是CPU可以直接存取的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)管理主要功能有下面4個(gè)方面:

①虛擬內(nèi)存

②存儲(chǔ)器分配

③地址的轉(zhuǎn)換

④信息的保護(hù)什么是虛擬內(nèi)存？用硬盤(pán)空間模擬內(nèi)存

為什么要模擬：內(nèi)存不夠內(nèi)存為什么不夠：運(yùn)行的程序必須放在內(nèi)存中真正內(nèi)存虛擬內(nèi)存內(nèi)存空間Windows7：控制面板｜系統(tǒng)和安全｜系統(tǒng)｜高級(jí)系統(tǒng)設(shè)置｜高級(jí)｜設(shè)置｜高級(jí)｜更改頁(yè)面文件是pagefile.sys

□3.文件系統(tǒng)147又稱信息管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理和存取文件信息的部分為用戶提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、統(tǒng)一的訪問(wèn)文件的方法有了文件系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)了按名訪問(wèn)不必考慮各種外存儲(chǔ)器的差異，