2021-2022-1 2021401 《信息安全专业导论》第4周学习总结

作业信息

这个作业属于哪个课程 2021-2022-1信息安全专业导论
这个作业要求在哪里 2021-2022-1信息安全专业导论第4周作业
这个作业的目标 门电路 组合电路，逻辑电路 冯诺依曼结构 CPU，内存，IO管理 嵌入式系统，并行结构 物理安全
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教材学习内容总结

门和电路

计算机和电学

  • 门（gate）：对信号执行基本运算的设备。（最基本的门有6种）
  • 电路（circuit）：由门组合而成的，可以执行各加复杂的任务。
    • 门和电路的三种表示方法：
      • 布尔表达式（boolean algebra）：表示二值逻辑函数的数学表示法。
      • 逻辑框图（logic diagram）：电路的图形化表示，每种类型的门有自己专用的符号。
      • 真值表（truth table）：列出了所有可能的输入值和相关的输出值的表。

门

门又叫做逻辑门，因为每个门都执行一种逻辑函数。
每个输入和输出值只能是0或1

  • 6种基本类型的门：
    • 非（NOT）门
    • 与（AND)门
    • 或（OR）门
    • 异或（XOR）门
    • 与非（NAND）门
    • 或非（NOR）门

非门

与门

或门

异或门

与非门和或非门

门的构造

晶体管（transistor）

晶体管是由半导体材料制成的，半导体材料既不是良导体也不是绝缘体。

  • 晶体管（transistor）：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（semiconductor）:既不是良导体也不是绝缘体的材料。

晶体管具有三个接线端，即源极、基极和发射极。

  • 源极制造高电平。
  • 基极值控制的门决定了是否把源极接地。
  • 发射极通常连接到地线。

晶体管只能是开或关两种状态，由基极电信号决定。

电路

电路分为两大类：

  • 一类是组合电路，输入值明确决定了输出
  • 另一类
    是时序电路，输出是输入值和电路现有状态的函数。
    • 组合电路（combinational circuit）：输出仅由输入值决定的电路
    • 时序电路（sequential circuit）：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路。

组合电路

把一个门的输出作为另一个门的输入即可把门组合成电路。

  • 电路等价（circuit equivalence）:对应每个输入值组合，两个电路都生成完全相同的输出。

布尔代数的性质：

性质 与 或
交换律 AB=BA A+B=B+A
结合律 (AB)C (A+B)+C=A+(B+C)
分配律 A(B+C)=(AB)+(AC) A+(BC)=(A+B)(A+C)
恒等 A1=A A+0=A
补 A(A')=0 A+(A')=1
德-摩根定律 (AB)'=A' OR B' (A+B)'=A'B'

加法器

  • 加法器（adder）：对二进制值执行加法运算的电路。
  • 半加法（half adder）：计算两个位数的和并生成正确进位的电路。

和对应的是异或门
进位对应的是与门

  • 全加器（full adder）：计算两个数位的和，并考虑进位输入的电路。

多路复用器

单个输出信号的通用电路。
多路复用器根据称为选择信号（select signal）或**选择控制线（celect control）的输入信号用哪个输入信号作为输出信号。

  • 多路复用器（multiplexer）：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

存储器电路

用来存储信息

集成电路

集成电路（integrated circuit）又称芯片（chip），是嵌入了多个门的硅片

缩写 名称 门数量
SSI 小规模集成 1~10
MSI 中规模集成 10~100
LSI 大规模集成 100~100 000
VLSI 超大规模集成 多于100 000

cpu芯片

计算部件

独立的计算机部件

  • 图形处理器（gpu）
  • 随机访问存储器（ram）：随机访问意味着内存的每一个字节都能被直接访问，而不必从最开始的字节开始访问

存储程序的概念

冯-诺伊曼体系结构

内存

内存是存储单元的集合，每个存储单元有一个唯一的物理地址。

  • 可编程性（addressability）：内存中每个可编址位置存储的位数。

算术/逻辑单元

算术/逻辑单元（ALU）能执行基本的算术运算。还能执行逻辑运算。

  • 算术/逻辑单元（arithmetic/Logic Unit，ALU）：执行算数运算（加减乘除）和逻辑运算（两个值的比较）的计算机部件。
  • 寄存器（register）：CPU 中的一小块存储区域，用于存储中间值或特殊数据。

输入/输出单元

  • 输入单元（input unit）：接收要存储在内存中的数据的设备。
  • 输出单元（output unit）：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

掌握着读取-执行周期

  • 控制单元
  • 指令寄存器
  • 程序计数器
  • 中央处理器
  • 总线宽度
    冯-诺依曼机的部件物理驻留在一个印刷电路板上，这个电路板被称为主板。
  • 主板
  • 流水线
  • 主板

读取-执行周期

四个步骤：

  • 读取下一条指令
  • 译解指令
  • 如果需要，，获取数据
  • 执行命令

RAM 和 ROM

RAM 有易失性

二级存储设备

磁带
  • 第一种真正的大容量辅助存储设备是磁带驱动器
  • 磁带驱动器有一个严重的缺点，即如果要访问磁带中间的数据，则必须访问这个数据之前的所有数据，并丢弃他们
磁盘
CD和DVD
闪存

触摸屏

嵌入式系统

并行体系结构

并行计算

并行硬件分类

-此为在自学时用jupyter写的笔记

教材学习中的问题和解决过程

  • 问题1：怎么把jupyter写的笔记文件发到博客园中
  • 问题1解决方案：发现似乎发不了,就直接复制文本了
  • 问题2：在jupyter中怎么加照片
  • 问题2解决方案：不是很会，就直接把照片放在博客园了

代码调试中的问题和解决过程

无

代码托管

上周考试错题总结

无

其他（感悟、思考等，可选）

感觉大学生活并不是休闲的，周末整天呆在教室自习也慢慢多了起来，也得更努力学习了，前几周一直在与舍友疯玩，这周就有了教训，调整好状态吧，不要再散漫了。

学习进度条

代码行数（新增/累积） 博客量（新增/累积） 学习时间（新增/累积） 重要成长
第一周 0/0 2/2 5/5
第二周 0/0 2/4 4/9
第三周 0/0 1/5 4/13
第四周 0/0 1/6 10/23

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

  • 计划学习时间:4小时

  • 实际学习时间:10小时

  • 改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件
软件工程师能力自我评价表)

参考资料