2020-2021-1学期 20202426 《网络空间安全专业导论》第二周学习总结

第4章 门和电路
通过上一章的学习，我了解了关于二进制记数系统以及相关进制之间的转换计算等知识。希望通过自学本章，我能够明白计算机如何通过使用电信号来表示和操作这些二进制值。
4.1 计算机和电学
这一节引入了门和电路等相关概念
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。
三种表示法（互不相同但一样有效）：
（1）布尔代数：表示二值逻辑函数的数学表示法。
（2）逻辑框图：电路的图形化表示，每种类型的门有自己专用的符号。
（3）真值表：列出了所有可能的输入值和相关的输出值的表。
4.2 门
这一节主要介绍六种不同类型的门
——非（NOT)门：一个输入信号一个输出信号

——与（AND）门：两个输入信号一个输出信号对于逻辑框图符号，只需要在原始符号上加入第三个输入信号即可。但对于布尔表达式，则需要重复一次与操作，以表示第三个值。

——或（OR）门：两个输入信号一个输出信号

——异或（XOR）门：两个输入信号一个输出信号

——与非（NAND）门：两个输入信号一个输出信号

——或非（NOR）门：两个输入信号一个输出信号

——学习了六种门后我们应当注意：
非门将对它的唯一输入值求逆。
如果两个输入值都是1，与门将生成1。
如果一个输入值是1，或者两个输入值都是1，或门将生成1。
如果只有一个输入值是1，而不是两个，异或门将生成1。
与非门生成的结果和与门生成的相反。
或非门生成的结果和或门生成的相反。
n个不同的输入值有2^n种0和1的组合，这决定了真值表中的行数。
对于逻辑框图符号，只需要在原始符号上加入第三个输入信号即可。但对于布尔表达式，则需要重复一次与操作，以表示第三个值。
4.3 门的构造
在介绍如何把门连接成电路之前，首先要知道如何构造门来控制电流。
晶体管（不可移动但可以作为开关）：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：既不是良导体也不是绝缘体的材料，如硅。
接下来需要知道晶体管的连接方式以及如何用晶体管构造门


——非门只需要一个晶体管，与非门需要两个晶体管， 或非门的构造也需要两个晶体管，与门需要三个晶体管，其中两个用于构造与非门，一个用于构造非门。
4.4电路
组合电路：输出仅由输入值决定的电路。
时序电路：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路。
电路等价：对应每个输入值组合，两个电路都生成完全相同的输出。
——布尔代数重要属性：分配率，即A(B+C)=AB+AC
加法器：对二进制值执行加法运算的电路。
半加器(只能计算两个数位的和)：计算两个数位的和并生成正确进位的电路。
全加器：计算两个数位的和，并考虑进位输入的电路。
多路复用器：使用一些输入控制信号决定用哪条输入数据线发送输出信号的电路。
和=A⊕B
进位=AB

存储器电路：着重介绍了S——R锁存器

集成电路：又称为芯片，是嵌入了多个门的硅片。
CPU芯片：称之为中央处理器，是具有输入线和输出线的高级电路。
第5章 计算部件
通过一则广告引入对于计算机部件的介绍

以下知识需要了解：
酷睿2是一种处理器，DUO代表了单个芯片中集成了两个这样的处理器（称为“核”）。
GHz中的G是giga的简写，它是表示十亿的公制前缀。
Hz表示赫兹，是衡量每秒频率的单位。
在电脑中，会有一个称为时钟的部件集中生成一系列电脉冲，它用来保证所有动作的协调。
一个处理器需要访问内存和输入、输出设备，这是通过被称为总线的一组电线实现的。一台计算机有许多不同的总线，但是处理器和外界的主要连接线称为前端总线（FSB）。
缓存是通常集成在处理器芯片内部的小型、快速的存储介质。缓存空间越大，对其数据的访问就越慢，这会导致处理器 速度的降低。
LED正在代表微型荧光灯泡的使用。LED具有的优势是，它的寿命更长，而不会越来越暗，并且它不含有金属汞。
GPU是一个独立的计算机，它甚至比主流的处理器更强大，它的内存容量越大，越能更好地完成复杂图像处理、支持外部显示设备等工作。
Dual Channel DDR2(双通道DDR2）是内存的类型，它提供两个访问路径（成为通道）。
硬盘驱动器是计算机二级存储器（也称为辅助存储器）的通俗名称。
USB即通用串行总线，使用有线传输数据。
HDMI代表高清晰度多媒体接口，能够向诸如家庭影院系统发送或从外部接收数字视频和音频信号。
恶意软件是一种不良企图的软件，它形式多样，在检测软件会不断在文件系统和Web内容中检查这类程序并阻止它们运行。
存储程序的概念
冯·诺依曼体系结构
内存：存储单元的集合，每个存储单元有一个唯一的物理地址，这里用通称单元 。
可编址性：内存中每个可编址位置存储的位数。
算数/逻辑单元：执行算术运算（加法、减法、乘法和除法）和 逻辑运算（两个值的比较）的计算机部件。
寄存器：CPU中的一小块存储区域，用于存储 中间值或特殊数据。
输入单元：接收要存储在内存中的数据的设备。现代的输入设备包括键盘、鼠标和超级市场使用的扫描设备。
输出单元：一种设备，用于把存储在内存中的数据打印或显示出来，或者把存储在内存或其他设备中的信息制成一个永久副本。
控制单元：控制其他部位的动作，从而执行指令序列的计算机部件。
指令寄存器：存放当前正在执行的指令的寄存器。
程序计数器:存放下一条要执行的指令的地址的寄存器。
中央处理器：算术逻辑单元和控制单元的组合，是计算机用于解释和执行指令的“大脑”。
总线宽度：可以在总线上并行传输的位数。
缓存：一种用于存储常用数据的小型高速存储器。
流水线：一种将指令分解为可以重叠执行的小步骤的技术。
主板：个人计算机的主电路板。
读取-执行周期
1.读取下一条指令。
2.译解指令。
3.如果需要，获取数据。
4.执行指令。
RAM和ROM
RAM:随机存取存储器的缩写，这是一种每个存储单元（通常是1字节）都能被直接访问的内存。访问每个存储单元的本质是改写这个存储单元的内容。也就是说，把其他数据存入这个单元可改变其中的位组合。
ROM:只读存储器的缩写。其内容不能更改，是永久的，存储操作不能改变它们。
二级储存设备包括了四个方面：磁带、磁盘、CD和DVD、闪存。
触摸屏
并非只能检测到触摸，还能知道触摸屏幕的位置。
令触摸屏检测到触摸的技术：电阻式、电容式、红外、表面声波。
注意：电阻式、红外、表面声波触摸屏可以用戴手套的手指触摸，电容式则不行，因为它依靠的是流向触摸点的电流。
嵌入式系统
此术语模糊，现指代任一预编程的、为了完成某一特殊用途的、作为大型系统一部分的计算机。
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。
位级的并行是基于增加计算机的字长。
指令级的并行是基于程序中的某些指令能够同时独立地进行。
数据级并行基于同一组指令集能同时对不同的数据集执行。
任务级的并行是基于不同的处理器能在相同或不同的数据集上执行不同的操作。
并行硬件分类
多核处理器：多个独立的核心，它们通常是中央处理（CPU。
超标量处理器：能向执行单位发出多条指令。
对称多处理器：包含多个相同的核心。它们共享内存，并且通过一个总线相连。
大规模并行处理器：由许多能访问网络的处理器通过专用网络相连而形成的计算机。
最后用脑图来总结学习成果。