2019—2020第一学期20202430王凯欣《网空概论》第四第五章学习小结

《计算机科学概论》第四、第五章自学总结

自学了第四第五章后了解到关于计算机硬件层的结构， 对计算机进行了更深入的了解，并且了解了最基础的硬件原件。

第四章《门和电路》内容总结

一、计算机和电学

任何电信号都有电平，一般来说0~2伏的电压是低电平 ，由二进制数字0表示，2~5伏的电压是高电平，由二进制数字1表示。

门：++对电信号执行基本运算的设备，接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。++

电路：++相互关联的门的组合，，用于实现特定的逻辑函数。++

描述门和电路的表示法有三种：

• ++布尔表达式++：其中变量和函数的值只有0或1，表示二值逻辑函数的数学表示法。

• ++逻辑框图++：电路的图形化表示，每种类型的门都有自己的专用符号。

• ++真值表++：列出了所有可能的输入值和相关的输出值的表。

二、门

• ++非门++：接受一个输入值，生成一个输出值。A表示输入信号，可以是0或1，X表示输出信号，其值由A决定。（非门将对它的唯一输入值求逆）

（注意：在这三种表示法中，只有真值表真正定义了非门在各种情况下的行为）

• ++与门++：输入信号为两个，输入信号决定了输出信号。真值表的输出列与布尔表达式的结果一致。（两个输入值都是1，则生成1）

• ++或门++：如果输入的一个值是1，或者两个输入值都是1，或门将生成1。

• ++异或门++：如果只有一个输入值为1，而不是两个，异或门将生成1.

• ++与非门和或非门++：他们生成的结果分别和与门、或门相反。

• ++具有更多输入的门++：n个不同的输入值有2的n次方种0和1的组合。

三、门的构造

++晶体管++：作为导线或电阻器的设备，由输入信号的电平决定它的作用。

++半导体++：既不是绝缘体也不是良导体的材料。

四、电路

++1.组合电路++ ：输出仅由输入值决定的电路。

++2.时序电路++：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路。

++3.布尔代数的重要属性++：分配律等。

++4.加法器++：对二进制执行加法运算的电路

全加器：计算两个位数的和，并考虑进位输入的电路。

4.4.3++多路复用器++

多路复用器：使用一些控制信号决定用那条输入数据线发送输出信号的电路

++4.5 存储器电路++

S-R锁存器，S和R都是1即可保持电路状态，S初始设为0可将X设为1；R初始设为0可将X设为0

++4.6 集成电路++

集成电路：嵌入多个门的硅片

++4.7 CPU++
中央处理器，有大量引脚，执行计算机通信，通信又把CPU和也是高级电路的储存器与I/O设备连接在一起

第五章

计算部件
5.1 独立的计算机部件

Core i5处理器，单位GHz
FBS（处理器和外界的主要连接线）MHz
缓存MB，（兆字节10^20）
GPU图形处理器

存储器

随机访问存储器RAM，也称主存储器

5.2 存储程序的概念

冯·诺依曼体系结构

++内存++是储存单元的集合，每个储存单元有唯一的地址。用单元而不用字节是因为不同机器的可编址性（内存中每个可编址位置存储的位数）不同

++算数++/逻辑单元（ALU）是执行算数运算和逻辑运算的计算机部件
ALU中有少量的特殊储存单元称为寄存器，用于储存中间值或特殊数据

输入单元接收要储存在内存中的数据的设备
输出单元把输入单元中数据打印或显示出来，或把信息制成永久副本的设备
控制单元是控制其他部件的动作从而执行指令序列的计算机部件

指令寄存器可以存放当前正在执行的指令

程序计数器可以存放下一条要执行的指令的地址

中央处理器是算数/逻辑单元和控制单元的组合，相当于大脑

总线宽度是同时能传输的位数

缓存是一种用于存储数据的小型高速存储器

流水线是一种指令分解为可以重复执行的小步骤的技术

主板是个人计算机的主电路板

5.5.2 读取-执行周期

读取下一条指令——译解指令——获取数据——执行指令

ROM 只读存储器，内容不可更改。把位组合放在ROM中称烧入

5.2.4 二级存储设备

++1.磁带 ++读卡器，卡片穿孔机，磁带驱动器等，其跳读要经过读写头

++2.磁盘++
磁盘驱动器

CD播放器和磁带录音机的混合物

磁道 磁盘表面的同心圆

**扇区 **磁道的一个区

块 存储在扇区中的信息

**寻道时间 **读/写头定位到指定的磁道所花费时间

等待时间 把指定的扇区定位到读/写头之下所花费的时间

存取速度 开始读取一个数据块之前花费的时间，即寻道时间和等待时间之和
传送速度 数据从磁盘传输到内存的速率

**柱面 **所有磁盘表面的同心磁道的集合

++3.CD和DVD++

CD（光盘）使用激光读取信息，没有同心磁道，只有螺旋磁道
DVD（数字化多功能光盘）具有大容量储存能力

++4.闪存++

U盘，比普通硬盘速度更快、功率更低，但存储介质会被磨损

5.2.5 触摸屏

++既担任输入又担任输出设备++

类型：电阻式，电容式，红外，表面声波

5.3 嵌入式系统

通常集成在微型处理芯片上，程序储存在ROM中

5.4 并行体系结构

并行计算有四种一般的形式：位级、指令级、数据级和任务级

同步处理 多处理器将同一个程序应用于多个数据集

共享内存并行处理器

处理器共享内存的情况

并行硬件分类 有多个核心，每个核心包括多个执行单元

下面有两张脑图进行总结