計(jì)算機(jī)組成原理白中英主編課件ch

計(jì)算機(jī)組成原理（白中英主編）課件CATALOGUE目錄計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述計(jì)算機(jī)硬件組成計(jì)算機(jī)軟件組成指令系統(tǒng)與匯編語言計(jì)算機(jī)性能評價(jià)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全01計(jì)算機(jī)系統(tǒng)概述機(jī)械計(jì)算機(jī)時(shí)代17世紀(jì)-19世紀(jì)，利用齒輪等機(jī)械部件實(shí)現(xiàn)算術(shù)和邏輯運(yùn)算。小型化與集成電路時(shí)代20世紀(jì)60-70年代，集成電路的出現(xiàn)使計(jì)算機(jī)變得更加小型化。電子計(jì)算機(jī)時(shí)代1946年，第一臺電子計(jì)算機(jī)ENIAC誕生，采用電子管為主要元件。個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)代20世紀(jì)80年代，隨著微處理器和操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，個(gè)人計(jì)算機(jī)普及。晶體管計(jì)算機(jī)時(shí)代20世紀(jì)50年代，晶體管取代電子管，體積減小，運(yùn)算速度提高?；ヂ?lián)網(wǎng)與云計(jì)算時(shí)代20世紀(jì)90年代至今，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展使計(jì)算機(jī)不再局限于單機(jī)應(yīng)用，云計(jì)算技術(shù)使計(jì)算資源得到更高效的利用。計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程包括運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入輸出設(shè)備等部分。硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)語言包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、編譯器等，應(yīng)用軟件包括辦公軟件、游戲等。包括機(jī)器語言、匯編語言和高級語言，高級語言又分為面向過程的語言和面向?qū)ο蟮恼Z言。030201計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成計(jì)算機(jī)內(nèi)部采用二進(jìn)制數(shù)制進(jìn)行運(yùn)算和存儲，因?yàn)槎M(jìn)制只有0和1兩種狀態(tài)，易于實(shí)現(xiàn)且運(yùn)算規(guī)則簡單。二進(jìn)制數(shù)制計(jì)算機(jī)通過執(zhí)行存儲在內(nèi)存中的指令來工作，每條指令完成一個(gè)操作，如加法、減法、跳轉(zhuǎn)等。指令執(zhí)行過程將程序和數(shù)據(jù)存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)部，通過執(zhí)行程序來實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算任務(wù)。存儲程序原理計(jì)算機(jī)工作原理02計(jì)算機(jī)硬件組成發(fā)展歷程隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，CPU的制造工藝和性能也在不斷提升，從最初的晶體管到現(xiàn)在的納米級別，CPU的性能和功能也越來越強(qiáng)大。定義中央處理器（CPU）是計(jì)算機(jī)的核心部件，負(fù)責(zé)執(zhí)行程序中的指令，控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件協(xié)調(diào)工作。功能CPU的主要功能包括運(yùn)算、控制和輸入輸出等，它決定了計(jì)算機(jī)的性能和功能。組成CPU由運(yùn)算器、控制器、寄存器等組成，其中運(yùn)算器和控制器是CPU的核心部分。中央處理器存儲器是計(jì)算機(jī)中用于存儲數(shù)據(jù)和程序的部件，分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩類。定義存儲器的主要功能是存儲數(shù)據(jù)和程序，供CPU讀取和執(zhí)行。功能內(nèi)存儲器包括隨機(jī)存取存儲器（RAM）和只讀存儲器（ROM），外存儲器包括硬盤、光盤、U盤等。組成存儲器的基本工作原理是利用半導(dǎo)體材料制成的晶體管來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲和讀取。工作原理存儲器輸入輸出設(shè)備定義輸入輸出設(shè)備是計(jì)算機(jī)中用于輸入和輸出數(shù)據(jù)的部件，如鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器等。功能輸入輸出設(shè)備的主要功能是將用戶與計(jì)算機(jī)進(jìn)行交互，將用戶輸入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中，將計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。分類輸入輸出設(shè)備可以分為模擬輸入輸出設(shè)備和數(shù)字輸入輸出設(shè)備兩類。工作原理輸入輸出設(shè)備的基本工作原理是利用各種傳感器和驅(qū)動(dòng)器來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入和輸出。定義總線是計(jì)算機(jī)中各個(gè)部件之間傳輸數(shù)據(jù)的通道，主板則是計(jì)算機(jī)中各個(gè)部件的載體。組成總線包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等，主板則包括處理器插座、內(nèi)存插槽、擴(kuò)展插槽等。功能總線的主要功能是連接各個(gè)部件并傳輸數(shù)據(jù)，主板則是固定和連接各個(gè)部件的載體。工作原理總線的基本工作原理是通過多個(gè)晶體管的狀態(tài)變化來傳輸數(shù)據(jù)，主板則是利用各種插座和插槽來連接各個(gè)部件?？偩€與主板03計(jì)算機(jī)軟件組成操作系統(tǒng)編譯器和解釋器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)軟件01020304用于管理計(jì)算機(jī)硬件和軟件資源，提供用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。將源代碼轉(zhuǎn)換成目標(biāo)代碼或直接執(zhí)行源代碼，實(shí)現(xiàn)程序語言的翻譯。用于存儲、檢索和管理大量數(shù)據(jù)。支持計(jì)算機(jī)之間的通信和信息共享。應(yīng)用軟件如文字處理、電子表格、演示文稿等，用于日常辦公。用于編輯、處理和美化圖片。用于制作和處理音頻、視頻等多媒體內(nèi)容。提供娛樂和休閑功能。辦公軟件圖像處理軟件多媒體軟件游戲軟件維護(hù)階段對軟件進(jìn)行修改、完善和升級，以保持軟件運(yùn)行穩(wěn)定和適應(yīng)新需求。測試階段通過單元測試、集成測試和系統(tǒng)測試等手段，確保軟件質(zhì)量。編碼階段將設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序代碼。需求分析分析用戶需求，確定軟件的功能和性能要求。設(shè)計(jì)階段根據(jù)需求分析結(jié)果，設(shè)計(jì)軟件的體系結(jié)構(gòu)、模塊和數(shù)據(jù)庫等。軟件開發(fā)與維護(hù)04指令系統(tǒng)與匯編語言指令系統(tǒng)概述指令系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)硬件與軟件之間的接口，它規(guī)定了計(jì)算機(jī)執(zhí)行的基本操作。指令系統(tǒng)的分類根據(jù)指令的操作數(shù)數(shù)量，可以將指令系統(tǒng)分為單操作數(shù)指令和雙操作數(shù)指令；根據(jù)指令的執(zhí)行方式，可以將指令系統(tǒng)分為串行指令和并行指令。指令系統(tǒng)的功能指令系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳輸、控制流程轉(zhuǎn)移等基本功能。指令系統(tǒng)的定義指令格式指令格式包括操作碼和地址碼兩部分，操作碼指定了要執(zhí)行的操作，地址碼指定了操作數(shù)所在的位置。尋址方式尋址方式是指確定操作數(shù)所在位置的方法，常見的尋址方式有立即尋址、寄存器尋址、內(nèi)存尋址等。指令長度指令長度是指一條指令所占用的二進(jìn)制位數(shù)，根據(jù)不同的需求，指令長度可以是固定的或者可變的。指令格式與尋址方式匯編語言程序設(shè)計(jì)匯編語言主要用于系統(tǒng)軟件、嵌入式系統(tǒng)、游戲開發(fā)等領(lǐng)域，使用匯編語言可以編寫出高效、精簡的程序。匯編語言的應(yīng)用匯編語言是一種低級語言，它使用助記符來表示機(jī)器指令，使得程序員可以更加方便地編寫程序。匯編語言的定義匯編語言的語法包括操作碼、操作數(shù)和注釋三部分，其中操作碼指定了要執(zhí)行的操作，操作數(shù)指定了操作數(shù)的值或者地址，注釋用來對代碼進(jìn)行說明。匯編語言的語法05計(jì)算機(jī)性能評價(jià)存儲容量指計(jì)算機(jī)存儲器能夠存儲的數(shù)據(jù)量，通常用字節(jié)數(shù)、千字節(jié)數(shù)、兆字節(jié)數(shù)等來衡量?？删S護(hù)性指計(jì)算機(jī)在出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速修復(fù)的能力，通常用平均修復(fù)時(shí)間來衡量?？煽啃灾赣?jì)算機(jī)在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力，通常用平均故障間隔時(shí)間來衡量。運(yùn)算速度指計(jì)算機(jī)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算的速度，通常用每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)或運(yùn)算次數(shù)來衡量。計(jì)算機(jī)性能指標(biāo)通過運(yùn)行一組標(biāo)準(zhǔn)化的測試程序來評估計(jì)算機(jī)的性能，如SPECint、SPECfp等。基準(zhǔn)測試負(fù)載測試壓力測試穩(wěn)定性測試通過模擬實(shí)際負(fù)載情況來測試計(jì)算機(jī)的性能，如并發(fā)用戶數(shù)、事務(wù)處理速率等。通過模擬極端負(fù)載情況來測試計(jì)算機(jī)的性能，如高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量等。通過長時(shí)間運(yùn)行測試程序來評估計(jì)算機(jī)的穩(wěn)定性，如烤機(jī)測試、疲勞測試等。計(jì)算機(jī)性能測試方法通過升級硬件設(shè)備來提高計(jì)算機(jī)性能，如增加內(nèi)存、更換更快的硬盤等。硬件優(yōu)化通過優(yōu)化軟件程序來提高計(jì)算機(jī)性能，如算法優(yōu)化、代碼優(yōu)化等。軟件優(yōu)化通過優(yōu)化操作系統(tǒng)配置來提高計(jì)算機(jī)性能，如文件系統(tǒng)優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)配置優(yōu)化等。系統(tǒng)優(yōu)化通過改進(jìn)散熱系統(tǒng)來降低計(jì)算機(jī)溫度，從而提高其性能和穩(wěn)定性。散熱優(yōu)化計(jì)算機(jī)性能優(yōu)化技術(shù)06計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與安全計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指通過傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，將分散的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接起來，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從低級到高級的發(fā)展過程，大致可以分為面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、ARPANET與TCP/IP、互聯(lián)網(wǎng)三個(gè)階段。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)等類型，也可以分為有線網(wǎng)、無線網(wǎng)等類型。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信和信息交換所遵循的規(guī)則和約定，包括語法、語義和時(shí)序三個(gè)部分。OSI參考模型OSI（OpenSystemsInterconnection）參考模型是國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型，它將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分為七個(gè)層次，分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。TCP/IP協(xié)議族TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）協(xié)議族是當(dāng)前最廣泛使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議族，它包括TCP、IP、UDP等協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)中不同計(jì)算機(jī)之間的通信和信息交換。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)常見的網(wǎng)絡(luò)安全威脅常見的網(wǎng)絡(luò)安