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计算机系统与网络技术 第1章 1 微型计算机硬件结构 1冯.洛伊曼硬件结构图各组成部分 2中央处理器 运算器、存储器功能 运算器 计算机中进行算术运算、逻辑运算的部件 核心部件全加器 存储器分为 内存器主存储器 - 半导体 外存储器 - 磁盘、磁带、光盘 存储器由若干存储单元组成 每个存储单元一个地址 大小通常为1byte 3总线功能总线分类数据总线、地址总线、控制总线 总线:连接微处理器、存储器和输入输出接口等装置或功能部件 传送信息信号的公共通道可传送定长的字节块word 2 8086CPU内部结构 内部结构框图 各组成部分 BIU 功能组成部分BIU工作过程 各寄存器组功能总体功能 EU功能组成部分EU工作过程 8086存储器地址结构逻辑地址和物理地址之间的关系、计算方法 微处理器实现技术了解概念无须具体实现 3 指令系统及执行过程 指令的执行步骤 第2章 1 内存储器 存储器的主要指标容量、存储周期、访问时间和存取时间 输入设备输出设备存储器运算器控制器数据指令处理结果数据传输线控制信号线 存储器的多级结构的层次结构、多级结构的工作方式 虚拟存储器的作用 高速缓存功能、存储特性 ?? 位于CPU和主存之间 – 通常封装于CPU内部 – 缓存CPU需要使用的数据 ?? 由速度明显高于DRAM的静态RAMSRAM构成 命中CPU从Cache中获得了所需的数据 半导体存储器SRAM和DRAM的特性、应用当前使用的内存条种类 ?? PC机内存储器通常由半导体存储器组成可分为 – 读写存储器RAM又称随机存取存储器 – 只读存储器ROM两大类 ?? RAM可用来存放各种输入、输出数据中间计算结果 ?? ROM的信息在使用时是不能改变的它只能读出故一般用于存放固定的程序 ?? RAM分为 – 静态RAM简称SRAM – 动态RAM简称DRAM – SRAM靠双稳态电路来存储信息 – 在加电后的使用期间存储的信息不随时间而变化 ?? DRAM靠MOS管栅极电容上的电荷来保存信息 任何电容都会漏电所以超过一定时间一般为12ms后信息就会丢失 ROM的实现EEPROM、FLASH的特性 电可擦除的可编程只读存储器置EEPROM ?? 可写编程、可擦除 ?? 普通的电源供电 ?? 按字节分别进行 ?? EPROM擦除时把整个片子的内存全变为“0”或“1”。
?? E2PROM字节的编程和擦除都只需要10ms的时间 Flash存储器Flash Memory ?? 不挥发性 Non-Volatile 内存断电保持数据 - 属于EEPROM类型 - 易于擦除和重写 功耗很小 - 高可靠性 下一代SSD硬盘的材料 半导体存储器组成存储器结构 2 输入输出接口 在大多数微机中CPU对输入/输出的控制是通过I/O接口来完成的 接口的主要功能 1. 数据隔离 2. 数据缓冲 3. 数据变换 4. 提供外围设备和接口的状态 5. 实现主机与外围设备之间的通信联络控制 输入输出四种工作模式的特点 程序控制方式 中断控制方式 直接存储器存取方式DMA方式 输入/输出处理机方式 识别常用输入设备 1. 键盘 2. 鼠标 3. 光笔 4. 条形码阅读器 5. 光学字符阅读器 6. 数码相机 显示器的种类 分类 1. 阴极射线管Cathode Ray Tube简称CRT显示器 2. 液晶显示器Liquid Crystal Display简称LCD 3. 等离子显示器等 主要特性指标 分辨率 灰度级所显示像素点的亮暗程度 刷新 刷新存储器 打印机的分类各类设备特点 针式打印机 ?? 速度慢、噪音大 ?? 使用成本低 喷墨打印机 激光打印机 ?? 速度快、噪音小 ?? 使用成本高 3 外部存储设备 磁盘存储器术语的基本概念 分类 ?? 硬盘 ?? 软盘 由磁盘驱动器和存储数据的磁盘组成 磁盘相关术语 ?? 磁道最外一个同心圆叫0道 ?? 扇区 ?? 柱面 硬盘主要技术指标 1. 存储密度包括道密度和位密度 2. 存储容量 3. 平均存取时间寻道时间旋转等待时间 4. 数据传输速率单位是B/s字节/秒 光盘存储器物理结构记录格式 CDROM盘的记录格式 与磁盘不同整张光盘的光道组成一个自内向外逐渐展开的螺旋 光盘存储设备的技术指标 1. 数据传输率 2. 平均访问时间 3. 缓冲存储器 4. CPU占用率 5. 接口标准 6. 光驱的体积 7. 误码率 8. 平均无故障时间 DVD光盘的容量光盘刻录机的速度指标 DVD使用的激光 ?? 波长更短的红色激光 ?? 可读取更小的凹坑和更密的光道 ?? 比CD-ROM驱动器采用的激光波长短15以上 4 总线 总线的功能 ?? 总线控制功能 – 南、北桥芯片 ?? 数据隔离功能 ?? 提供标准插槽 ?? 实现额定的工作频率和传送速度 PCI总线的特性AGP总线的作用PCI-Express总线的基本特点 5 中断技术 由于任何异常事件或随机发生的突发事件引起CPU暂停执行现行程序转而用另一服务程序去处理上述事件等处理完毕再返回原程序的过程称为中断 了解中断的用途 1处理故障 2实时处理 3实现主机与外设的并行工作 4进行人机对话 程序中断的处理过程 P51 第3章 1 操作系统概述 操作系统功能从用户角度、资源管理角度、管理角度 ?? 操作系统直接跟硬件打交道 – 运行版本使用机器语言 – 通常使用C语言编写 – 不同型号的硬件设备使用的操作系统版本不同 各种操作系统类型的特点5大类型操作系统 批处理操作系统 ?? 指用户作业的成批输入并处理 – 系统将作业一批一批地输入系统并暂存在外存中 – 每次按一定的调度原则从后备作业中挑选一个或多个装入主机处理作业完成后退出主机 – 作业的装入和退出均由系统自动实现 分时操作系统 ?? 引入分时技术 – 第三代操作系统 – 把CPU的时间分成很短的时间片例如几十至几百毫秒 多个任务轮流占用 – 分时操作系统具有多路性 、独占性 、及时性 、交互性 实时操作系统 – 在尽量短的时间内完成用户所要求的工作或做出响应不延误用户的工作要求 – 瞬时响应 – 实时控制和实时信息处理领域 – 高可靠性 – 任何重要数据信息的错误和丢失都可能意味着严重的经济损失甚至可能导致灾难性后果 – 网络操作系统 – 在单机计算机操作系统的基础上按照网络体系结构提供计算机网络管理、通信、资源共享、系统安全和多种网络应用服务 网络操作系统功能 – 网络资源共享 – 网络通信 – 作业迁移 分布式操作系统 通过通信网络将物理上分布的具有自治功能的数据处理系统或计算机系统互联起来实现信息交换和资源共享、协作完成任务 统一管理系统中的所有资源 – 负责全系统的资源分配和调度、任务划分、信息传输、控制协调等 – 为用户提供一个统一的界面 作业管理的基本功能、 作业指用户在一次计算过程或在一次事务处理过程中要求计算机系统所做工作的集合 ?? 包括用户程序、数据及某种形式的控制所组成 ?? 作业管理过程 ?? 计算机收到用户作业执行请求后利用操作系统提供的命令解释来调用相应的处理程序有序有效地使用各种系统资源完成用户作业的处理 作业的四种基本状态 进入状态 后备状态 运行状态 终止状态 进程管理的功能 一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次活动 在操作系统中进程管理指的是进程控制 进程的定义和程序的区别P62 P24 进程的五大特征 ?? 进程特性 – 动态性程序的一次执行过程 – 并发性多个进程能在一段时间内同时运行 – 独立性 ?? 进程是一个能独立运行、独立分配资源和独立调度的基本单位 – 异步性 ?? 以各自独立的、不可预知的方向和速度向前推进 – 结构特性 进程由程序段、数据段和进程控制块3部分组成 进程的三种状态相互间
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存储系统数据机密性与完整性保护的关键技术研究
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