第讲计算机技术及其应用
计算机科学中的人工智能技术及其应用
计算机科学中的人工智能技术及其应用计算机科学领域的人工智能技术在近年来得到了广泛的应用，从深度学习、机器学习、自然语言处理到计算机视觉等各种领域，人工智能技术是许多领域都十分重要的一部分。
一、深度学习深度学习是人工智能技术中最常用的一种技术。
它使用多层神经网络进行模式识别和分类。
在过去几年中，深度学习在语音识别、图像识别、异常检测等领域取得了一定的成果。
例如，卷积神经网络（CNN）用于图像分类应用。
该神经网络能够学习图像中的特定特征（例如边缘和纹理），自动识别和分类图片。
还有递归神经网络（RNN）。
该神经网络主要应用于自然语言处理领域，可以将一个长句子分成多个单独的片段，这样意思就得以更好地表达。
二、机器学习机器学习是利用算法帮助计算机自动地学习特定任务的技术。
不同于传统的程序设计，机器学习使用算法从数据中提取信息，在数据不断变化的情况下，让计算机自主学习并适应不同情况。
机器学习技术被应用于许多领域，例如金融、医疗保健、自然语言处理、交通等。
正因为如此，机器学习已经成为了人工智能技术应用的核心之一。
例如，页面推荐、语音识别、时间序列分析等领域都广泛应用了机器学习。
三、自然语言处理自然语言处理（NLP）是计算机与人类语言交互的技术。
它涵盖了许多应用程序，包括机器翻译、语音识别、情感分析、文本摘要、问答系统等。
NLP使用了许多深度学习和机器学习技术，包括神经机器翻译、序列到序列模型、卷积神经网络等。
这些技术已经使得机器翻译、情感分析、问答系统等领域有了显著的进展，使得计算机能够更好地理解和分析人类语言。
四、计算机视觉计算机视觉是人工智能技术中应用最广泛的一个领域之一，它涉及到计算机识别和分析图像。
计算机视觉技术近年来得到了快速发展，它包括了图像识别、追踪、分割、重建等技术，能够广泛应用于医疗、安防、自动驾驶、智能家居等领域。
五、人工智能技术在生活中的应用随着人工智能技术的发展，很多互联网企业、科技公司以及传统企业都开始把人工智能技术应用到日常生活中。
计算机网络技术及其应用
计算机网络技术及其应用计算机网络，是指将多台计算机互相连接在一起，实现信息的交流和共享。
随着计算机技术的不断发展，计算机网络也逐渐成为了计算机科学领域中的重要分支。
今天，计算机网络已经广泛应用于各个领域，比如云计算、物联网、智能家居等等。
本文主要介绍计算机网络技术及其应用。
一、计算机网络的基本概念1. 网络拓扑结构网络拓扑结构是指计算机网络的物理形态和逻辑结构。
常见的网络拓扑结构有星型、总线型、环型、树型等。
其中，星型和总线型是最为常见的两种网络拓扑结构。
在星型拓扑结构中，每个计算机都连接在一个中心节点上，而在总线型拓扑结构中，所有计算机都连接在同一根导线上。
2. 网络协议网络协议是指计算机网络中各种数据交换方式的规定。
常见的网络协议有TCP/IP、HTTP、FTP、SMTP等。
其中TCP/IP是互联网中最为常用的协议，它用于实现各种不同的应用程序之间的数据通信。
HTTP用于实现万维网中的数据交互，FTP用于进行文件传输，SMTP用于进行电子邮件的发送和接收。
3. 网络设备网络设备是指用于实现计算机网络连接和交换数据的各种硬件设备。
常见的网络设备有路由器、交换机、网卡、中继器等等。
其中，路由器和交换机是网络中最为核心的设备。
路由器主要用于网络之间的数据交换和路由选择，而交换机则主要用于网络内部的数据传输和广播控制。
二、计算机网络的应用1. 云计算云计算是一种基于互联网的计算模式，它通过网络将计算资源、存储资源和应用程序提供给用户。
云计算主要分为三个层次，即基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。
云计算越来越普及，已经成为企业和个人解决 IT 问题的主流方式。
2. 物联网物联网是指通过物理设备、传感器等技术实现物体之间的连接和通信。
物联网的应用非常广泛，可以应用于智能家居、无人机、智能交通等领域。
物联网的核心技术包括传感器技术、通信技术、云计算和大数据分析技术等。
计算机网络安全技术及其应用
计算机网络安全技术及其应用一、引言随着互联网技术和网络应用的飞速发展，计算机网络安全问题也日益突出。
计算机网络安全涉及的领域非常广泛，包括信息安全、网络安全、数据安全等多个方面。
本文将从计算机网络安全技术的概念、计算机网络安全技术的分类、计算机网络安全技术的应用等方面进行探讨。
二、计算机网络安全技术的概念计算机网络安全技术，指通过技术手段保护计算机网络系统及其服务免受网络攻击、病毒、恶意软件、非法入侵等各种威胁及危害。
其主要目的是保护网络系统的机密性、完整性、可用性等关键属性，确保网络系统的正常运作。
三、计算机网络安全技术的分类根据保护对象不同，计算机网络安全技术可以分为以下四类。
（一）主机安全技术主机安全技术是指通过技术手段保护计算机主机系统及其服务免受各种安全威胁和危害。
主要包括安全策略的制定和执行、入侵检测和防范、病毒和木马清除、加密、防火墙等技术手段。
（二）网络安全技术网络安全技术是指通过技术手段保护计算机网络系统及其服务免受网络攻击、病毒、恶意软件、非法入侵等各种威胁及危害。
网络安全技术包括如下几个方面：网络拓扑规划和设计、信息隐藏技术、加密技术、数据完整性检测技术、虚拟专用网络（VPN）技术、入侵检测技术、网络访问控制技术等。
（三）应用安全技术应用安全技术是指通过技术手段保护应用系统及其服务免受各种安全威胁和危害。
应用安全技术主要包括Web应用安全、电子邮件安全、数据库安全等技术手段。
（四）物理安全技术物理安全技术是指通过技术手段保护计算机硬件及其环境免受各种安全威胁和危害。
物理安全技术主要包括门禁控制系统、视频监控系统、设备保护系统等。
四、计算机网络安全技术的应用计算机网络安全技术应用非常广泛，以下将从网络安全、数据安全、应用安全等几个方面进行介绍。
（一）网络安全网络安全是计算机网络安全中最为重要的方面之一，网络安全技术可以有效地保护网络系统免受各种网络攻击和入侵。
常用的网络安全技术包括防火墙、入侵检测系统、网络访问控制系统、虚拟专用网络等。
超级计算机技术的发展及其应用
超级计算机技术的发展及其应用随着科技的不断进步，计算机技术的快速发展也成为了当前时代的热点话题。
其中，超级计算机技术的发展成为了人们关注的焦点。
本文将从超级计算机技术的概念、演化历程、发展现状及其应用等方面进行探讨。
一、超级计算机技术的概念超级计算机技术（Supercomputing）是一种运算能力极强，功能强大的计算机系统，主要用于执行海量数据、复杂模拟和数值计算任务等。
通常，超级计算机以向量计算和并行计算为基础，其计算速度可以达到每秒数万亿次或甚至更快，是目前计算机技术中最高端的代表。
二、超级计算机技术的演化历程超级计算机技术从20世纪60年代开始发展，并经历了多个发展阶段。
早期的超级计算机主要采用向量计算结构，性能较强，但由于硬件成本较高，难以被广泛应用。
1980年代末，超级计算机技术开始进入并行计算阶段，计算速度大幅提高。
随着处理器密度的上升，超级计算机的内部结构逐渐转向多核心、多处理器结构，各处理单元之间协同作用，性能更加优越。
2000年代，超级计算机又开始采用异构计算结构，通过CPU和GPU的协同计算，提高计算速度和效率。
当前，超级计算机正逐步向更高端的领域发展，涉及机器学习、人工智能等方面，成为很多重大科学问题和工程计算的重要手段。
三、超级计算机技术的发展现状目前，超级计算机已经发展到第三代阶段，采用异构计算结构，如美国能源部开发的“顶点”（Summit）超级计算机，采用了多达4608颗IBM POWER9处理器和27000多个Nvidia V100 Tensor Core GPU，总计算能力高达200万亿次。
此外，中美、欧洲等地的多个国家和地区也在积极发展超级计算机。
超级计算机在大气环境模拟、材料科学、医学、生物学、天体物理学等领域有着广泛的应用，如全球气候模拟、天体演化、新药研发等。
当前，超级计算机在人工智能等领域也扮演着重要的角色。
四、超级计算机技术的应用1.天文学超级计算机在天文学中的应用，主要表现在模拟天体的形态、演化和长期变化的研究。
计算机网络技术及其应用
计算机网络技术及其应用现阶段发展非常迅速的领域是计算机网络技术，计算机网络技术是以共享资源为主要目的所连接起来的虚拟画面，通常在计算机的协议控制当中有多台或者一台计算机设备，而且还配备着数据传输设备、终端设备与一些其它便于计算机及其终端之间数据流动的相关设备。
根据计算机网络的实际跨度，大体上将计算机网络分为局域网、城域网以及广域网三类;若按照计算机网络自身的拓扑结构则将计算机网络分为网状网络、环形网、总线型网以及星型网;按照计算机网络的管理性质将计算机网络分为专用网和公用网;按照网络的交换方式将计算机网络分为报文交换网、分组交换网、电路交换网;按照计算机网络的功能将计算机网络分为资源子网以及通信子网。
一、计算机网络技术概述(一)计算机网络技术的定义计算机网络技术指的是把不同地理位置且具有独立功能的一台或者多台计算机设施以及计算机外部设备，借助于相应的通信线路相互连接起来，在计算机网络操作系统当中，在网络通信协议与网络管理软件的相互协调与相互管理之下，来实现信息传递以及资源共享的计算机系统的一类技术。
也就是说，计算机网络技术把通信技术与计算机技术有效的结合起来，可以更好的发挥出计算机的效能，借助于计算机网络，能够实现网络互联和资源共享，还可以全面的提高计算机的处理能力与利用率。
(二)计算机网络技术发展史简单的来说，计算机网络技术经历了从低级到高级，从简单到复杂的过程，具体来说，总共可以将计算机网络技术的发展划分为这几个阶段：(1)远程终端联机阶段。
计算机网络技术发展最早的时期便是远程终端联机阶段，远程终端通过利用大型主机和通信线路相互连接，进而组成联机系统，来实现远程处理工作;(2)计算机网络阶段。
早在六十年代后期，人类便迈入了计算机网络阶段，计算机网络阶段的先驱是美国的阿帕网，它把在不同区域分布的计算机的主机通过通信线路进行相互连接，使得不同计算机之间能够相互交换信息与数据。
与此同时，各个计算机之间又能各自的形成各自的系统，并且独立的完成各自的工作，从这个时期开始，计算机网络技术便开始迅速的发展;(3)计算机网络互联阶段。
计算机软件开发技术及其应用
计算机软件开发技术及其应用计算机软件开发技术是指通过一定的方法和技术，对于计算机软件进行规划，设计，并通过一定的流程来实现软件的开发。
同时，它还包含了测试、调试以及软件维护等方面的内容。
软件开发技术的应用范围非常广泛，包括了各个行业以及领域。
目前，计算机软件开发技术涉及的方面非常多，其中包括需求分析、系统设计、数据库设计、软件测试、项目管理等等。
这些技术的应用对于软件开发的成败至关重要。
下面，我们将说明一些知名的软件开发技术及其应用。
1、面向对象编程（OOP，Object-oriented Programming）面向对象编程是当前比较流行的一种软件开发技术，它将软件设计看做是一种客观事物的描述和计算的过程，并基于对象和类的概念进行程序设计和开发。
比较常见的面向对象编程语言有Java、C++、Python等等。
面向对象编程已经被广泛应用于软件开发领域，如游戏开发、Web开发、移动应用程序开发等。
2、敏捷开发（Agile Development）敏捷开发是一种以人为本、持续交付、紧凑协作为主要特点的一种软件开发方法。
在敏捷开发中，软件开发人员通常会通过计划、设计、开发、测试等阶段不断调整，以适应用户需求、变化的市场、新的技术等因素的变化。
敏捷开发的优点在于可以减少项目开发周期，提高开发的质量和效率。
敏捷开发已经广泛应用于各个行业，如金融、医疗、游戏等。
3、DevOpsDevOps是一种将软件开发和运维结合在一起的一种方法论。
它强调了软件开发和运维的协作，包括利用一些自动化工具和流程来实现快速部署、测试和验证等过程。
DevOps被广泛应用于云计算、大数据等领域，以提高软件生命周期的效率。
人工智能不仅是一种科学技术，也是一种软件开发技术。
它致力于构建能够承担人类某些思维或行为活动的智能机器或程序。
目前，人工智能得到了广泛的应用，如自然语言处理、语音识别、图像处理等方面。
综上所述，计算机软件开发技术及其应用是一个非常广泛的领域，其中的技术也在不断更新和发展。
计算机网络技术及其应用
计算机网络技术及其应用计算机网络是现代社会信息交流和资源共享的基础设施之一。
它是各个计算机系统通过通信链路进行数据传输和交换的网络体系，可以广泛应用于各个领域，如互联网、企业内部网络、无线通信网络等。
本文将介绍计算机网络技术的基本原理和其在各个领域的应用。
一、计算机网络的基本原理计算机网络的基本原理包括数据传输、路由选择、网络拓扑和通信协议等。
1. 数据传输：计算机网络通过传输数据来实现信息的交流和共享。
数据可以通过有线或无线的方式进行传输，例如以太网、光纤通信、无线局域网等。
2. 路由选择：通过路由选择算法，计算机网络确定数据包传输的最佳路径。
常见的路由选择算法包括最短路径算法、最小成本算法等。
3. 网络拓扑：计算机网络的拓扑结构决定了网络中各个节点之间的连接方式。
常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环形、树形等。
4. 通信协议：计算机网络中的通信协议定义了数据在网络中的传输规则和格式。
常见的协议有TCP/IP协议、HTTP协议、FTP协议等。
二、计算机网络在互联网领域的应用互联网是计算机网络的一个重要应用领域，它通过连接全球各地的计算机系统，实现信息交流和资源共享。
1. 邮件和即时通讯：互联网提供了电子邮件和即时通讯的功能，可以方便快捷地进行信息交流。
2. 网络搜索和浏览：通过互联网搜索引擎，用户可以获取各种信息资源，并通过浏览器进行浏览和查看。
3. 在线购物和支付：互联网提供了在线购物平台和各种支付方式，方便用户进行网上购物和支付。
4. 社交网络和媒体分享：互联网上的社交网络平台和媒体分享网站，使得用户可以方便地与他人交流和分享各种媒体内容。
三、计算机网络在企业内部网络领域的应用企业内部网络是指用于连接企业内部各个部门和员工计算机系统的网络。
它提供了内部资源共享和办公效率提升的功能。
1. 部门协作和文件共享：企业内部网络可以实现不同部门和员工之间的协作和文件共享，提升工作效率和沟通效果。
2. 内部邮件和通讯：企业内部网络提供了内部邮件和通讯系统，方便员工之间的信息传递和交流。
计算机虚拟化技术及其应用分析
计算机虚拟化技术及其应用分析随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的发展，计算机虚拟化已经成为了一种重要的基础设施技术。
计算机虚拟化技术是一种通过软件将一台物理计算机分割成多个虚拟计算机的技术，每个虚拟计算机都能运行自己的操作系统和应用程序。
虚拟化技术的主要优点在于提高了计算机的资源利用率，降低了运行成本，提高了可扩展性和可靠性，同时也增强了数据安全性。
本文将分别从计算机虚拟化技术原理、虚拟化技术的类型、虚拟化技术的应用等方面进行分析和介绍。
一、计算机虚拟化技术原理计算机虚拟化技术的基础是虚拟机监控器(virtual machine monitor, VMM)或称为超级监视器(hypervisor)。
VMM是一种介于硬件和操作系统之间的软件层，它负责管理虚拟机和底层物理硬件之间的通信和调度。
VMM的主要功能包括：1. 资源虚拟化：将物理的CPU、内存、存储器、网络等硬件资源分割成多个虚拟资源，每个虚拟资源都被看作是一个独立的物理资源，不同的虚拟资源之间相互独立。
2. 资源管理：VMM根据不同虚拟机的需求，动态调整虚拟机的资源分配，以满足各虚拟机的性能需求。
3. 假设底层硬件：虚拟机中的操作系统和应用程序都认为自己在运行在真实的物理硬件上，VMM通过虚拟化技术来模拟出一台完整的计算机。
4. 安全性隔离：不同的虚拟机之间相互隔离，即使其中一个虚拟机被攻击、破坏，其他虚拟机也不会受到影响。
VMM有两种实现方式： Type 1和Type 2。
Type 1的VMM运行在硬件上，类似于操作系统内核，被视为第一层。
它将物理硬件抽象成虚拟硬件，并管理所有虚拟机的资源分配和调度。
Type 1的VMM的优点在于处理器可直接在硬件上运行，可以将大量的硬件控制直接映射到虚拟客户机中，从而提高了性能。
Type 2 VMM运行在操作系统之上，通常被用于测试和学习环境中，也可用于桌面虚拟化。
Type 2 VMM可以通过模拟软件来实现虚拟化，但这也意味着性能会比 Type 1 VMM差。
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• 电路的翻转速度加快，频率就会上去。
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
3 采用多总线结构，实现多级流水线作业
• 处理器内部采用多总线结构，各套总线并行工作，例如在CPU内部设计了访问内 部指令Cache的总线、访问内部数据Cache的总线、访问片外存储器的总线、CPU 与主板上芯片组的交互总线等，每套总线包括了地址总线、数据总线和控制总 线三种。 处理器内部的多个执行单元可以同时执行多条指令。Pentium有两条分别称为U 和V的指令流水线，各自有独立的算术逻辑单元ALU及高速缓存结构。Pentium采 用双流水线并行作业的方式，它能在每个时钟周期内同时执行两条指令。此外， 还有一个执行单元，保证同时完成一条浮点运算指令。 多级流水线技术可以加快指令的执行速度，但并不是说流水线级数越多，处理 器的速度就越快。例如，毒龙处理器V1.3采用10级流水线结构，奔腾系列V1.7 采用20级流水线结构，但经过测试，V1.7的速度仅相当于毒龙处理器V1.3的70%， 其原因在于20级流水线，一旦指令的分支发生变化，指令预取和预译码等一系 列预操作就作废了，使得总效率下降较多。
• 微型计算机的存储器
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
最新两款CPU介绍
AMD的羿龙II： CPU主频：3200MHz 制作工艺：45 纳米 一级缓存：6×128KB 二级缓存：6×512KB 三级缓存：6MB 核心数量：6核心 内存控制器： 双通道DDR3-1333 双通道DDR2-800
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
2. 改进电路，提高门电路翻转的速度，提高频率
• 改进电路提高速度的方法主要有： (1)将芯片内的电路单元尤其是三极管的PN结做的更小更薄， 使得PN结的结电容很小，在电路翻转时需要泄放的电荷量
更少，翻转就更快。
(2)降低工作电压，电压越低，所有晶体管的结电容上存储的 电荷就更少，更容易泄放，翻转更快。
•
•
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
4. 采用大容量的片内存储器(片内cache)
• 一个Cache用于指令高速缓存，另一个用于数据高速缓存。 这两个高速缓存可同时存取，前者可提供多达32位的原始 操作码，后者每个时钟周期内可以提供两次存取的数据。
这种双路高速缓存结构减少了争用高速缓存所造成的冲突，
改进了处理器的性能。
Байду номын сангаас
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
5. 采用快速执行引擎技术
• 对片内外存储器的访问，采用DDR技术，即在一个 时钟周期可以访问2次存储器，在时钟的上升沿一 次，下降沿一次，大大提高了访问速度。此即为所 谓的快速执行引擎。
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
intel的酷睿i7： CPU主频：3330MHz 智能加速：3600MHz 制作工艺：32 纳米 二级缓存：6×256KB 三级缓存：12MB 核心数量：6核心。
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍 • 微型计算机的存储器
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
1 增加计算机的位数
增加计算机的位数可以提高速度。例如对于一个 32位的数据的传送，8位机需要传输4次才能完成， 而32位机一次就可以完成；对于一个16位数X16位 数的乘法，8位机要进行几十次运算才能完成，而 一个带有16位X16位乘法器的DSP一次就可以完成。
• 1 增加计算机的位数
• 2 改进电路，提高门电路翻转的速度，提高工作频率
• 3 采用多总线结构，实现多级流水线作业 • 4 采用大容量的片内存储器(片内cache)
• 5 采用快速执行引擎技术，对片内外存储器的访问，采用 DDR技术，提高访问速度
• 6 采用分支预测技术 • 7 采用多CPU结构
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
7. 采用多CPU结构
• 最新的微机采用了多处理器(多核)技术，例如双核、3核、4 核等，使微机的数据处理能力进一步增强，对微机的性能 有较大的提升。
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍
计算机技术及其应用
本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍 • 微型计算机的存储器
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
本讲内容
• 提高计算机速度的方法 • 最新两款微机处理器介绍 • 微型计算机的存储器
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
提高计算机速度的方法
计算机技术及其应用
6. 采用分支预测技术
• 为了减少由于执行了转移指令而导致流水线的效率损失，Pentium采用分支预测 技术来动态预测指令的目标地址，从而节省了CPU的执行时间。通常在用户程序 中包含不少的条件转移指令，在流水线计算机中，这些转移指令由于产生分支 可能使预取指令和预译码指令作废。Pentium内部有两个预取指令缓冲队列，在 执行条件转移指令前，一个以顺序方式预取指令，一个以转移方式预取指令， 后者也称为分支目标缓冲器BTB(branch target buffer),这是一个小的Cache, 它基于转移指令，尤其是循环转移的固有特点。可以认为在大多数情况下，当 一条转移指令被再次执行时，其成功与否及转移目标均与上次相同。据此可构 造动态的分支目标预测硬件。BTB是一种效率较好的硬件机制，统计表明BTB的 容量较大时(如超过256项)预测准确率可达90%。通过这种动态分支预测技术， 不管是否产生转移，所需指令都在执行前预先取好。
10/4/2018
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主讲教师：毕宏彦
计算机技术及其应用
微机的片内存储器与主存储器
• • CPU片内存储器(Cache) ：分为1级缓存/2级缓存/3级缓存。 主存储器(主存)：即主板上的存储器(存储条)。主存又称内存，一般装在主板上， 用来存放计算机正在执行或使用的程序和数据。主存通常由半导体存储器构成。 CPU可以直接访问主存，因此其存取速度快。主存的容量受地址线位数的影响。例 如32位地址线的处理器，直接寻址的内存空间为4GB。 • 随机存取存储器RAM(random access memory)：对该存储器内部的任何一个存储单 元，既可以取出，也可以存入，存取所用时间和存储单元所在的物理地址无关。 一般RAM中的信息在掉电时将丢失，目前有内带电池的芯片，掉电后信息依然可以 保存，称为非易失性RAM(NVRAM)。按集成电路内部结构不同，RAM又可分为静态