计算机架构 资料 501W15_slideset06

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计算机组成与结构课件

计算机组成与结构课件

总线与主板
总结词
总线与主板是计算机中连接各个硬件部件的桥梁。
详细描述
总线与主板是计算机中连接各个硬件部件的桥梁,总线负责传输数据和控制信号 ,主板则承载着中央处理器、内存储器、输入输出设备等部件。总线与主板的性 能对计算机的整体性能和稳定性起着至关重要的作用。
03
计算机软件组成
系统软件
操作系统
运算速度:指计算机执行指令或处理数据的能 力。
运算速度与计算机的字长、主频、存储容量等性 能指标密切相关。
06
计算机网络基础
计算机网络的发展历程
01
02
03
04
第一阶段:远程终端连 接
第二阶段:计算机网络
第三阶段:互联网时代
第四阶段:云计算与物 联网
计算机网络的分类
局域网(LAN)
范围一般在方圆几千米以 内,属于一个部门或一组 群体使用。
计算机的分类
01
02
03
按处理方式
模拟计算机和数字计算机 。
按规模
巨型机、大型机、小型机 、个人计算机。
按用途
通用计算机和专用计算机 。
计算机的应用领域
工程设计
建筑设计、机械设 计、电子设计等。
电子商务
网上购物、在线支 付、电子银行等。
科学计算
天气预报、物理模 拟、数学计算等。
办公自动化
文字处理、数据处 理、多媒体演示等 。
THANKS
感谢观看
城域网(MAN)
规模介于局域网和广域网 之间,覆盖城市或地区。
广域网(WAN)
覆盖较广泛的地理范围, 连接不同地区、国家或大 型企业。
计算机网络协议与体系结构
OSI参考模型

计算机体系结构

计算机体系结构

计算机体系结构计算机体系结构是指计算机系统中各个组成部分之间的组织方式和关系,以及它们共同协作完成计算任务的方式和规则。

计算机体系结构决定了计算机的性能、可扩展性、可靠性以及对各类应用的适应能力。

本文将从计算机体系结构的基础概念、主要组成部分和发展趋势等方面进行探讨。

一、基础概念计算机体系结构的基础概念包括指令集体系结构(Instruction Set Architecture,ISA)和微体系结构(Microarchitecture)。

ISA是计算机体系结构的外部接口,它规定了计算机系统的指令格式、地址空间、寄存器等;微体系结构则是ISA的实现,涵盖了处理器的具体设计和实现细节。

二、主要组成部分计算机体系结构的主要组成部分包括处理器、内存、输入/输出设备和总线。

处理器是计算机的核心,负责执行指令和控制计算机的运行;内存是存储数据和程序的地方,包括主存储器和辅助存储器;输入/输出设备用于与外部世界进行信息交互;总线是各个组件之间传输数据和控制信号的通道。

三、体系结构分类根据指令执行的方式和数据通路的结构,计算机体系结构可以分为单指令流水线架构、多指令流水线架构和超标量架构等多种类型。

单指令流水线架构是将指令执行分为若干个流水段,从而实现指令的并行执行;多指令流水线架构则是将多个流水线独立进行,提高了并行度和吞吐量;超标量架构则是通过重复和重叠指令的执行来提高效率。

四、发展趋势随着计算机技术的不断进步和应用需求的不断增加,计算机体系结构也在不断发展演进。

其中,主要的发展趋势包括并行计算、多核处理器、向量计算和异构计算。

并行计算利用多个处理器同时执行多个任务,提高了计算速度;多核处理器将多个处理核心集成在一个芯片上,实现了更高的处理性能;向量计算利用向量处理器执行特定任务,提高了计算效率;异构计算结合了不同类型的处理器和加速器,最大限度地发挥各个处理单元的优势。

总之,计算机体系结构是计算机系统的重要组成部分,对计算机的性能和应用具有重要影响。

计算机架构 资料 501W15_slideset11

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The same defective program, now with the threads running simultaneously in two cores . . .
Thread A:
while ( condition ) {
do some work counter++; }
Thread A:
while ( condition ) {
do some work counter++; }
Thread B:
while ( condition ) { do some work counter++;
}
Before considering the race condition in a multicore system, let’s address this question: What is the potential failure if this program is running in a uniprocessor system?
A race condition is a situation in which the evolution of the state of some system depends critically on the exact order of nearly-simultaneous events in two or more subsystems.
Thread A ...
LD
R8, 100(R28)
DADDIU R8, R8, 1
SD...
R8, 100(R28)
Thread B

微型计算机组成计算机硬件结构图

微型计算机组成计算机硬件结构图

微型计算机组成计算机硬件结构图微型计算机组成计算机硬件基础知识机箱及主板主板(系统板、主机板、母板)3.5#软磁盘容量计算内外存储器对比多种存储器速度比较计算机硬件结构图外存内存运算器控制器输入设备输出设备数据、程序CPU主机数据、程序数据、程序冯.诺依曼型计算机计算机硬件基础知识中央处理器硬盘内存条光盘软盘主板移动存储器微型机硬件系统组成总线ISA扩展槽(黑色)一般插解压卡、网卡、SCSI卡、内置MODEMPCI扩展槽(较短白色)一般插显卡、PCI接口的SCSI卡和网卡内存插槽串行口LPT1LPT2、并行口COM1COM2电源接口ATX型可软件关机、键盘接口、CPU插座EIDE接口接EIDE设备如硬盘、光驱、软驱接口BIOS基本输入输出模块控制芯片组(CPU的全权代表)■CPU内存I/O控制器外存储器输入设备输出设备总线DB数据总线AB地址总线CB控制总线I/O总线系统板上有多个扩展槽,用来连接各种接口板,扩展槽与I/O总线相连。

中央处理器CPU(CentralProcessingUnit)CPU都集成在一块芯片上称之为微处理器,它是微机的核心部件。

CPU速度与主频系统时钟是计算机的一个特殊器件,它周期式发出脉冲式电信号。

CPU主频指CPU能够适应的时钟频率,它等于CPU在一秒钟内能够完成的工作周期数。

工作频率单位HZ。

8028616—20MHZ8048650MHZP4-3.4GHZ微处理器常见品牌INTEL、AMDCPU的字长字长是指CPU一次操作中能处理的最大数据单位,如8、16、32、64位。

存储器存储器分为:内存储器外存储器内存外存(硬盘、软盘、光盘、闪存等)(1)随机存储器(RAM)通常据说内存条是RAM。

(2)只读存储器(ROM)主板上装有ROM,它里面固化了BIOS,BIOS完成对系统的加电自检,系统中各功能模块的初始化,系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统。

内存储器(3)高速缓冲存储器(高速缓存CACHE)它的访问速度是DRAM的10倍。

计算机组成课件

计算机组成课件

数据存储技术
01
02
03
04
直接连接存储
将数据存储在本地磁盘上,与 服务器直接连接。
网络附加存储
通过网络将数据存储在独立的 磁盘上。
存储区域网络
通过专用网络将数据存储在独 立的磁盘上,提供高性能的数
据访问。
云存储
通过网络将数据存储在远程服 务器上,可实现数据备份、恢
复和共享等功能。
06
计算机安全与防护
输入输出设备
总结词
输入输出设备是用于与计算机进行交互的设备,如键盘、鼠标、显示器等。
详细描述
输入输出设备是用于与计算机进行交互的设备。输入设备如键盘、鼠标、触摸 屏等,用于向计算机输入数据和指令;输出设备如显示器、打印机等,用于将 计算机处理的结果展示给用户。
总线与主板
总结词
总线与主板是连接计算机各个部件的桥梁,确保数据和指令的传输。
多媒体应用
数字音频、视频处理、图像处 理等多媒体技术的应用。
科学计算
利用计算机进行数值计算、数 据处理和模拟实验等。
人工智能
机器学习、自然语言处理、智 能控制等领域的应用。
网络应用
互联网、物联网、云计算等技 术为人们提供了便捷的信息交 流和资源共享方式。
02
计算机硬件组成
中央处理器
总结词
中央处理器是计算机的核心部件,负责执行指令和处理数据 。
详细描述
总线与主板是连接计算机各个部件的桥梁。主板上集成了中央处理器、内存、输入输出接口等各种必要的电子元 件和插槽,总线则是这些元件之间传输数据和指令的通道。通过总线与主板,各个部件能够协同工作,实现计算 机的整体功能。
03
计算机软件组成
系统软件

《计算机体系结构》课件

《计算机体系结构》课件

ABCD
理解指令集体系结构、处 理器设计、存储系统、输 入输出系统的基本原理和 设计方法。
培养学生对计算机体系结 构领域的兴趣和热情,为 未来的学习和工作打下坚 实的基础。
CHAPTER
02
计算机体系结构概述
计算机体系结构定义
计算机体系结构是指计算机系统的整 体设计和组织结构,包括其硬件和软 件的交互方式。
CHAPTER
06
并行处理与多核处理器
并行处理概述
并行处理
指在同一时刻或同一时间间隔内 完成两个或两个以上工作的能力

并行处理的分类
时间并行、空间并行、数据并行和 流水并行。
并行处理的优势
提高计算速度、增强计算能力、提 高资源利用率。
多核处理器
1 2
多核处理器
指在一个处理器上集成多个核心,每个核心可以 独立执行一条指令。
间接寻址
间接寻址是指操作数的有效地址通过寄存器间接给出,计算机先取出 寄存器中的地址,再通过该地址取出操作数进行操作。
CHAPTER
04
存储系统
存储系统概述
存储系统是计算机体系结构中 的重要组成部分,负责存储和 检索数据和指令。
存储系统通常由多个层次的存 储器组成,包括主存储器、外 存储器和高速缓存等。
《计算机体系结构》ppt 课件
CONTENTS
目录
• 引言 • 计算机体系结构概述 • 指令系统 • 存储系统 • 输入输出系统 • 并行处理与多核处理器 • 流水线技术 • 计算机体系结构优化技术
CHAPTER
01
引言
课程简介
计算机体系结构是计算机科学的一门核心课程,主要研究计算机系统的基本组成、组织结构、工作原 理及其设计方法。

计算机系统的基本组成ppt课件2024新版

计算机系统安全策略
制定和执行安全策略,如访问控制、加密通信、安全审计等,以 确保系统安全。
计算机病毒防范与处理
计算机病毒定义
一种能够自我复制并传播的恶意 软件,通过感染计算机文件、破 坏数据或占用系统资源等方式对
计算机系统造成危害。
计算机病毒防范安装防病来自软件、定期更新病毒库 、不打开未知来源的邮件和链接等 。

防火墙技术与应用
防火墙定义
一种网络安全设备或软件,用于监控和控制网络之间的通信,防止 未经授权的访问和数据泄露。
防火墙技术
包括包过滤、代理服务器、状态检测等。
防火墙应用
在企业网络边界部署防火墙,实现内外网隔离、访问控制、入侵检测 等功能,确保网络安全。
06
计算机系统新技术与发展趋势
云计算技术与应用
它由硬件系统和软件系统两大部分组成,二者相 互依存、缺一不可。
计算机系统是人类历史上最伟大的发明之一,对 现代社会产生了深远的影响。
计算机系统的发展历程
第一代计算机(1946-1957年)
电子管计算机时代,体积庞大、功耗高、可靠性差。
第二代计算机(1958-1964年)
晶体管计算机时代,体积缩小、功耗降低、可靠性提高。
按照规模和处理能力分类
03
巨型机、大型机、小型机、微型机和工作站等。
02
计算机硬件系统
中央处理器
CPU的组成和功能
包括控制器、运算器等,负责执行程 序指令,进行逻辑运算、算术运算等 。
CPU的性能指标
多核处理器
多个处理核心集成在一个芯片上,提 高了处理器的并行处理能力和整体性 能。
主频、外频、倍频、缓存等,决定了 计算机的运行速度和处理能力。

计算机系统的组成硬件结构及装机知识ppt课件


7.光盘驱动器(CD-ROM、光驱)
光驱是用来读取已经写入数据的只读光盘的专用设备 DVD光驱
可编辑课件PPT
CD-ROM-光盘
DVD + CD-RW复合刻录光驱
15
8.软驱、键盘、鼠标
鼠标、键盘一直以来都不被许多人所 重视,不过它们却是现代电脑不可缺 少的输入设备,没有它们就相当于人 没有手一样。
应用软件 如文字处理软件WPS、Word 、电子表格软件Excel 、
档案管理系统、收费结算系统等…
18
可编辑课件PPT
作业:
设计购机方案
组装电脑配置清单
设备 品牌型号 价格 选购理由
…. …. …. ….
提示:浏览以上网址,走访电脑城
知多一点点:
主要电脑硬件的指标,参数 ❖ CPU 主频 = 外频×倍频 ❖主板 架构分类 芯片组 ❖内存 规格(SDRAM 、DDR )工作频率 ❖硬盘 容量 转速rpm 传输速率 ❖光驱 读写速度(倍速)、缓存容量、兼容性 ❖显示器 尺寸(吋数) 分辨率 点距 防辐射标准
电脑通过主板将CPU等各种器件和 外部设备有机地结合起来形成一套 完整的系统。
7 可编辑课件PPT
8 可编辑课件PPT
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3.内存 (Memory)
内存是电脑的一个临时存储器,它只存放 正在运行的程序、正在处理的信息等。它 的容量和处理速度直接决定了电脑数据传 输的快慢
KINGMAX 胜创 :MPLB62D-68KX3 PC300 256MB
可编辑课件PPT
“神州龙芯”:争议声中寻找中国自产 CPU的未来
兼容以及采用RISC结构这两个具体目标。今年8月,中科院计算 所协同综艺股份、北京汇博轻舟软件公司、北京智浩联科开发中 心等组成一家新公司——北京神州龙芯集成电路设计有限公司, 全面负责“龙芯”的规模化生产。据悉,计算所的计划是“2003

计算机系统组成完整版PPT课件

功能
计算机系统具有数据处理、信息存 储、通信和控制等功能,广泛应用 于各个领域。
计算机系统发展历程
第一代计算机(1940s-1950s)
采用电子管作为基本元件,体积庞大且效率低下。
第二代计算机(1950s-1960s)
采用晶体管作为基本元件,提高了运算速度和可靠性。
第三代计算机(1960s-1970s)
计算机系统组成完整版PPT课件
目录
• 计算机系统概述 • 计算机硬件系统 • 计算机软件系统 • 计算机系统结构 • 计算机系统性能指标与评价 • 计算机系统选购与维护 • 计算机系统安全与防护 • 总结与展望
01
计算机系统概述
计算机系统定义与功能
定义
计算机系统是由硬件、软件和数据 等要素组成,能够执行特定功能或 任务的综合体。
密性和完整性。常见的加密技术包括对称加密、非对称加密和混合加密。
02
身份认证
验证用户身份的过程,以确保只有合法用户能够访问系统资源。常见的
身份认证方法包括用户名/密码、数字证书、生物特征识别等。
03
访问控制
根据用户的身份和权限,限制其对系统资源的访问和操作,防止未经授
权的访问和数据泄露。
防火墙与入侵检测
02
计算机硬件系统
详细讲解了计算机硬件系统的组成, 包括中央处理器、存储器、输入输
出设备等。
04
计算机系统性能指标
介绍了计算机系统性能指标的评价 标准,如CPU速度、内存容量、硬
盘容量等。
技术发展趋势
人工智能与机器学习
随着人工智能和机器学习技术的不断发展,计算机系统将 更加智能化,能够自主学习和优化。
CPU的性能指标
02

计算机体系结构


看,USB总线在很多方面不如IEEE 1394,但是却拥有IEEE 1394
无法比拟的价格优势,在一段时期内,它将和IEEE 1394总线并
3.1.3 微型计算机常见总线标准

计算机中总线按层次结构可分为内部总线、系统总线和外部总线。
• 内部总线 是计算机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的 互联,与计算机具体的硬件设计相关。(芯片组管理着CPU的连接。中断控 制器、存储控制器、I/O控制器,提供一个到PCI总线的总线的接口。)
(5)USB总线

通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)是由Intel、
Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、Northern Telecom七
家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。
它和IEEE 1394同样是一种连接外围设备的机外总线。从性能上
• 现代计算机的结构以存储器为中心。
图3-1所示结构的计算机, 其工作步骤为:首先输入 设备在控制器的控制下将 原始数据和计算步骤输入 存储器,其次控制器从存 储器读出计算步骤(指令系 列),然后控制器控制运算 器和存储器依次执行每一 个计算步骤(指令),最后, 控制器控制输出设备以各 种方式从存储器输出计算 结果。
第三章 计算机体系结构
• 硬件和软件是学习计算机知识经常遇到的术语。 硬件是指计算机系统中实际设备的总称。它可
以是电子的、电的、磁的、机械的、光的元件
或设备,或由它们组成的计算机部件或整个计 算机硬件系统。
• 计算机系统包括大型机、中小型机以及微机等 多种结构形式,其硬件主要包括: 运算器、控 制器、存储器、输入设备和输出设备等部件。
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ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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Pages
The basic unit of virtual memory is called a page.
The size of a page in bytes must be a power of two. Different systems have different page sizes, and some instances a single system will support two or more different page sizes at the same time.
Suppose you enter the command gcc foo.c bar.c
A flurry of processes will come and go—one for the driver program gcc, two invocations of the compiler cc1, two invocations of the assembler as, and one invocation of the linker.
ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
How VM provides memory protection
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The kernel gives a virtual address space to each process.
Suppose P is a process. P can use its own virtual address space with
The kernel is a vital piece of software—once it is running, it controls hardware—memory, file systems, network interfaces, etc.—and schedules the access of other running programs to processor cores.
VM preliminaries: Examples of processes
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Suppose you are typing a command into a terminal window on Linux system. Two processes are directly involved: the terminal and a shell—the shell is the program that interprets your commands and launches other programs in response to your commands.
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ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
Caches and Virtual Memory
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(This slide is a repeat from Set 5.)
Both are essential systems to support applications running on modern operating systems. As mentioned two weeks ago, it really helps to keep in mind what problems are solved by caches and what very different problems are solved by virtual memory.
Then if you enter the command ./a.out, a process will be created from the executable you just built.
ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
#1 problem solved by VM: protection
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ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
Outline of Slide Set 6
Virtual memory: Introduction and preliminaries Pages, Translation, Page Tables and TLBs VM example: 64-bit Linux on x86-64 Notes about TLB operation TLBs and page tables for x86-64 Virtual memory and file systems Context switches Memory systems: Closing remarks (for a while . . . )
ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
VM preliminaries: Processes
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A process can be defined as an instance of a program in execution.
Because the kernel has special behaviour and special powers not available to other running programs, the kernel is usually not considered to be a process.
ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
VM preliminaries: The O/S kernel
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When a computer with an operating system is powered up or reset, instructions in ROM begin the job of copying a special program called the kernel from the file system into memory.
Processes never know the physical DRAM addresses of the memory they use. The addresses used by processes are virtual addresses, which get translated into physical addresses for access to memory circuits. Translations are managed by the kernel.
Slide Set 6
for ENCM 369 Winter 2015 Lecture Section 01
Steve Norman, PhD, PEng
Electrical & Computer Engineering Schulich School of Engineering University of Calgary
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Processes need to be able to access memory quickly but safely.
It would be disastrous if a process could accidentally or maliciously access memory in use for kernel instructions or kernel data.
ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
Outline of Slide Set 6
Virtual memory: Introduction and preliminaries Pages, Translation, Page Tables and TLBs VM example: 64-bit Linux on x86-64 Notes about TLB operation TLBs and page tables for x86-64 Virtual memory and file systems Context switches Memory systems: Closing remarks (for a while . . . )
A very common page size is 4 KB. How many 4 KB pages are available in a system with 8 GB of memory?
Winter Term, 2015
ENCM 501 W15 Lectures Slide Set 6
Contents
Virtual memory: Introduction and preliminaries Pages, Translation, Page Tables and TLBs VM example: 64-bit Linux on x86-64 Notes about TLB operation TLBs and page tables for x86-64 Virtual memory and file systems Context switches Memory systems: Closing remarks (for a while . . . )
no risk that P will access other processes’ memory; no risk other processes will access P’s memory. (That is a slight oversimplification—modern OSes allow intentional sharing of memory by cooperating processes.)
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