計算機組成原理白中英主編課件ch

計算機組成原理（白中英主編）課件CATALOGUE目錄計算機系統(tǒng)概述計算機硬件組成計算機軟件組成指令系統(tǒng)與匯編語言計算機性能評價計算機網絡與安全01計算機系統(tǒng)概述機械計算機時代17世紀-19世紀，利用齒輪等機械部件實現算術和邏輯運算。小型化與集成電路時代20世紀60-70年代，集成電路的出現使計算機變得更加小型化。電子計算機時代1946年，第一臺電子計算機ENIAC誕生，采用電子管為主要元件。個人計算機時代20世紀80年代，隨著微處理器和操作系統(tǒng)的出現，個人計算機普及。晶體管計算機時代20世紀50年代，晶體管取代電子管，體積減小，運算速度提高?；ヂ?lián)網與云計算時代20世紀90年代至今，互聯(lián)網的發(fā)展使計算機不再局限于單機應用，云計算技術使計算資源得到更高效的利用。計算機發(fā)展歷程包括運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備等部分。硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)計算機語言包括系統(tǒng)軟件和應用軟件，系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、編譯器等，應用軟件包括辦公軟件、游戲等。包括機器語言、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對象的語言。030201計算機系統(tǒng)組成計算機內部采用二進制數制進行運算和存儲，因為二進制只有0和1兩種狀態(tài)，易于實現且運算規(guī)則簡單。二進制數制計算機通過執(zhí)行存儲在內存中的指令來工作，每條指令完成一個操作，如加法、減法、跳轉等。指令執(zhí)行過程將程序和數據存儲在計算機內部，通過執(zhí)行程序來實現各種計算任務。存儲程序原理計算機工作原理02計算機硬件組成發(fā)展歷程隨著技術的不斷發(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在的納米級別，CPU的性能和功能也越來越強大。定義中央處理器（CPU）是計算機的核心部件，負責執(zhí)行程序中的指令，控制計算機的各個部件協(xié)調工作。功能CPU的主要功能包括運算、控制和輸入輸出等，它決定了計算機的性能和功能。組成CPU由運算器、控制器、寄存器等組成，其中運算器和控制器是CPU的核心部分。中央處理器存儲器是計算機中用于存儲數據和程序的部件，分為內存儲器和外存儲器兩類。定義存儲器的主要功能是存儲數據和程序，供CPU讀取和執(zhí)行。功能內存儲器包括隨機存取存儲器（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體材料制成的晶體管來實現數據的存儲和讀取。工作原理存儲器輸入輸出設備定義輸入輸出設備是計算機中用于輸入和輸出數據的部件，如鍵盤、鼠標、顯示器等。功能輸入輸出設備的主要功能是將用戶與計算機進行交互，將用戶輸入的數據傳輸到計算機中，將計算機輸出的數據呈現給用戶。分類輸入輸出設備可以分為模擬輸入輸出設備和數字輸入輸出設備兩類。工作原理輸入輸出設備的基本工作原理是利用各種傳感器和驅動器來實現數據的輸入和輸出。定義總線是計算機中各個部件之間傳輸數據的通道，主板則是計算機中各個部件的載體。組成總線包括數據總線、地址總線和控制總線等，主板則包括處理器插座、內存插槽、擴展插槽等。功能總線的主要功能是連接各個部件并傳輸數據，主板則是固定和連接各個部件的載體。工作原理總線的基本工作原理是通過多個晶體管的狀態(tài)變化來傳輸數據，主板則是利用各種插座和插槽來連接各個部件?？偩€與主板03計算機軟件組成操作系統(tǒng)編譯器和解釋器數據庫管理系統(tǒng)網絡軟件系統(tǒng)軟件01020304用于管理計算機硬件和軟件資源，提供用戶與計算機之間的接口。將源代碼轉換成目標代碼或直接執(zhí)行源代碼，實現程序語言的翻譯。用于存儲、檢索和管理大量數據。支持計算機之間的通信和信息共享。應用軟件如文字處理、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階段對軟件進行修改、完善和升級，以保持軟件運行穩(wěn)定和適應新需求。測試階段通過單元測試、集成測試和系統(tǒng)測試等手段，確保軟件質量。編碼階段將設計轉化為計算機程序代碼。需求分析分析用戶需求，確定軟件的功能和性能要求。設計階段根據需求分析結果，設計軟件的體系結構、模塊和數據庫等。軟件開發(fā)與維護04指令系統(tǒng)與匯編語言指令系統(tǒng)概述指令系統(tǒng)是計算機硬件與軟件之間的接口，它規(guī)定了計算機執(zhí)行的基本操作。指令系統(tǒng)的分類根據指令的操作數數量，可以將指令系統(tǒng)分為單操作數指令和雙操作數指令；根據指令的執(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)需要實現算術運算、邏輯運算、數據傳輸、控制流程轉移等基本功能。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所在的位置。尋址方式尋址方式是指確定操作數所在位置的方法，常見的尋址方式有立即尋址、寄存器尋址、內存尋址等。指令長度指令長度是指一條指令所占用的二進制位數，根據不同的需求，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計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。匯編語言的應用匯編語言是一種低級語言，它使用助記符來表示機器指令，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、操作數和注釋三部分，其中操作碼指定了要執(zhí)行的操作，操作數指定了操作數的值或者地址，注釋用來對代碼進行說明。匯編語言的語法05計算機性能評價存儲容量指計算機存儲器能夠存儲的數據量，通常用字節(jié)數、千字節(jié)數、兆字節(jié)數等來衡量?？删S護性指計算機在出現故障時能夠迅速修復的能力，通常用平均修復時間來衡量?？煽啃灾赣嬎銠C在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內完成規(guī)定功能的能力，通常用平均故障間隔時間來衡量。運算速度指計算機執(zhí)行算術運算和邏輯運算的速度，通常用每秒鐘執(zhí)行的指令數或運算次數來衡量。計算機性能指標通過運行一組標準化的測試程序來評估計算機的性能，如SPECint、SPECfp等?；鶞蕼y試負載測試壓力測試穩(wěn)定性測試通過模擬實際負載情況來測試計算機的性能，如并發(fā)用戶數、事務處理速率等。通過模擬極端負載情況來測試計算機的性能，如高并發(fā)、大數據量等。通過長時間運行測試程序來評估計算機的穩(wěn)定性，如烤機測試、疲勞測試等。計算機性能測試方法通過升級硬件設備來提高計算機性能，如增加內存、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算機性能，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)配置來提高計算機性能，如文件系統(tǒng)優(yōu)化、網絡配置優(yōu)化等。系統(tǒng)優(yōu)化通過改進散熱系統(tǒng)來降低計算機溫度，從而提高其性能和穩(wěn)定性。散熱優(yōu)化計算機性能優(yōu)化技術06計算機網絡與安全計算機網絡是指通過傳輸介質和網絡協(xié)議，將分散的、具有獨立功能的計算機系統(tǒng)連接起來，實現信息交換和資源共享的系統(tǒng)。計算機網絡定義計算機網絡經歷了從簡單到復雜、從低級到高級的發(fā)展過程，大致可以分為面向終端的計算機網絡、ARPANET與TCP/IP、互聯(lián)網三個階段。計算機網絡發(fā)展歷程根據不同的分類標準，可以將計算機網絡分為廣域網、局域網、城域網等類型，也可以分為有線網、無線網等類型。計算機網絡分類計算機網絡概述網絡協(xié)議網絡協(xié)議是計算機網絡中進行通信和信息交換所遵循的規(guī)則和約定，包括語法、語義和時序三個部分。OSI參考模型OSI（OpenSystemsInterconnection）參考模型是國際標準化組織制定的計算機網絡體系結構模型，它將網絡協(xié)議分為七個層次，分別是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。TCP/IP協(xié)議族TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）協(xié)議族是當前最廣泛使用的網絡協(xié)議族，它包括TCP、IP、UDP等協(xié)議，實現了互聯(lián)網中不同計算機之間的通信和信息交換。網絡協(xié)議與體系結構常見的網絡安全威脅常見的網絡安