计算机体系结构主要内容
计算机网络体系结构
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第3章 计算机网络体系结构
3.2.4 服务原语
服务原语（Service Primitive）是指服务用户与服务提 供者之间进行交互时所要交换的一些必要信息。 OSI/RM规定了四种服务原语类型，如表3-2所示。
第3章 计算机网络体系结构
本章学习目标
l 了解开放系统互连参考模型中的若干重要概 念 l 熟悉OSI/RM各层协议的功能及基本原理并掌 握传输控制协议TCP
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第3章 计算机网络体系结构
3.1 网络体系结构概述
1974年，美国IBM公司首先公布了世界上第一个计算机 网络体系结构（SNA，System Network Architecture）， 凡是遵循SNA的网络设备都可以很方便地进行互连。 1977年3月，国际标准化组织ISO的技术委员会TC97成 立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互 连”，并于1983年提出了开放系统互连参考模型，即著 名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。
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第3章 计算机网络体系结构
3.4.2 具有最简单流量控制的数据链路层协议
为了使收方的接收缓冲区在任何情况下都不会溢出，最 简单的方法是发方从主机每取一个数据块，就将其送到 数据链路层的发送缓冲区中发送出去，然后等待；收方 收到数据帧后，将其放入数据链路层的接收缓冲区并交 付给主机，同时回应一信息给发送节点表示数据帧已经 上交给主机，接收任务已经完成；发方收到由接收站点 发过来的双方事先商定好的信息，则从主机取下一个新 的数据帧再发送。在这种情况下，收方的接收缓冲区的 大小只要能够装得下一个数据帧即可，这就是最简单最 基本的停止-等待（Stop-and-Wait）协议。
冯诺依曼体系结构的五大组成部分及功能
冯诺依曼体系结构的五大组成部分及功能冯诺依曼体系结构是计算机体系结构中最为经典和重要的设计理念之一，它是由数学家冯诺依曼在20世纪40年代提出的。
冯诺依曼体系结构主要包括五大组成部分，分别是运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
每个部分都有着独特的功能，在整个计算机系统中扮演着不可或缺的角色。
首先，运算器是冯诺依曼体系结构中的一个重要组成部分，它主要负责进行算术和逻辑运算。
运算器包括算术逻辑单元（ALU）和寄存器。
ALU用来执行各种算术运算（如加减乘除）和逻辑运算（如与或非），而寄存器则用来暂时存储运算结果或中间数据。
运算器通过接收指令和数据，进行计算，并将结果存储到寄存器中，为后续计算和处理提供数据支持。
其次，控制器是冯诺依曼体系结构中另一个重要的组成部分，它主要负责控制计算机系统的运行状态。
控制器包括指令寄存器、程序计数器和指令译码器等部件。
指令寄存器用来存储当前执行的指令，程序计数器用来记录下一条将要执行的指令的地址，而指令译码器则用来解析指令，确定执行的操作。
控制器根据指令的要求，协调运算器和存储器的工作，使整个计算机系统按照程序顺序执行。
第三，存储器是冯诺依曼体系结构中至关重要的组成部分，它主要负责存储计算机系统中的数据和程序。
存储器分为内存和外存两部分。
内存主要用来存储正在执行的程序和数据，是计算机系统中速度最快的存储器，通常被称为随机存取存储器（RAM）。
外存主要用来存储大量数据和程序，通常被称为磁盘或固态硬盘。
存储器通过读写操作，实现对数据和程序的存储和访问，为计算机系统提供数据支持。
第四，输入设备是冯诺依曼体系结构中重要的组成部分，它主要负责将外部数据和指令输入到计算机系统中。
输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪等各种设备。
输入设备通过将外部数据转换为计算机可识别的格式，传输给存储器或控制器，为计算机系统提供输入数据和操作指令。
最后，输出设备是冯诺依曼体系结构中不可或缺的组成部分，它主要负责将计算机系统处理后的数据和结果输出给外部设备或用户。
冯.诺依曼计算机体系架构及工作原理
冯.诺依曼计算机体系架构及工作原理一、引言1.1 背景介绍1.2 计算机体系结构的重要性1.3 本文的主要内容和结构安排二、冯.诺依曼计算机体系架构的基本原理2.1 冯.诺依曼计算机体系结构的起源和发展 2.1.1 冯.诺依曼是谁2.1.2 计算机体系结构的历史演变2.2 冯.诺依曼计算机体系结构的基本原理 2.2.1 存储程序原理2.2.2 运算器和控制器2.2.3 存储器和输入输出设备2.2.4 冯.诺依曼体系结构特点分析三、冯.诺依曼计算机的工作原理3.1 数据的表示和存储3.1.1 二进制表示3.1.2 数据的存储类型3.2 指令的执行过程3.2.1 取指令3.2.2 执行指令3.2.3 冯.诺依曼计算机的指令周期3.3 I/O操作的实现3.3.1 输入输出流程3.3.2 I/O设备的工作原理四、冯.诺依曼计算机体系结构的应用和发展4.1 冯.诺依曼计算机在科学研究中的应用4.2 冯.诺依曼计算机在工程领域的应用4.3 冯.诺依曼计算机的未来发展趋势五、总结与展望5.1 对冯.诺依曼计算机体系架构的总结5.2 冯.诺依曼计算机的发展前景六、参考文献随着信息技术的快速发展，计算机已经成为现代社会不可或缺的工具。
而计算机的核心就是其体系结构，冯.诺依曼计算机体系结构作为现代计算机结构的基础，其基本原理和工作原理是我们理解计算机的关键。
本文将深入介绍冯.诺依曼计算机体系结构及其工作原理。
一、引言1.1 背景介绍计算机体系结构是计算机科学和工程学的基础，涉及计算机的各个方面，对于计算机的设计、开发和优化都具有重要意义。
1.2 计算机体系结构的重要性计算机体系结构决定了计算机的性能、功耗、可靠性等重要指标，对于提高计算机的性能、降低功耗、提高可靠性都具有重要意义。
1.3 本文的主要内容和结构安排本文将首先介绍冯.诺依曼计算机体系结构的基本原理，然后详细介绍冯.诺依曼计算机的工作原理，最后对冯.诺依曼计算机体系结构的应用和发展进行展望。
《计算机系统结构》教学大纲
《计算机系统结构》教学大纲课程名称：计算机系统结构课程学时：72学时课程类型：专业必修课课程学分：3学分课程考核方式：考试一、课程目标本课程旨在使学生了解计算机系统的基本结构和原理，掌握计算机系统的层次结构、指令系统和中央处理器、主存储器和输入输出系统等方面的知识，培养学生分析和设计计算机系统的能力。
二、课程内容1.计算机系统概论1.1计算机系统的发展历程1.2计算机系统的基本组成部分1.3计算机系统的层次结构2.指令系统2.1指令的分类与特点2.2指令的寻址方式2.3指令的执行过程2.4简单指令系统的设计与实现3.中央处理器3.1数据通路和控制器3.2指令的执行过程3.3中央处理器的设计与实现3.4流水线技术4.主存储器4.1存储器的基本概念4.2存储器的层次结构4.3存储器的组织与管理4.4高速缓存存储器的设计与实现4.5虚拟存储器5.输入输出系统5.1输入输出系统的功能与分类5.2输入输出设备的接口技术5.3中断处理和DMA技术5.4输入输出系统的设计与实现三、教学方法本课程采用理论课和实验相结合的教学方法。
理论课主要讲授计算机系统的基本原理和概念，通过示例和案例分析加深学生的理解。
实验课将对部分计算机系统组成部分进行仿真和实践操作，提高学生的实际操作能力。
四、教材与参考书主教材：《计算机组成与设计》（第5版）- David A. Patterson, John L. Hennessy，机械工业出版社参考书：1. 《计算机系统结构教程》- M. Morris Mano, 赵洁，高等教育出版社2.《计算机体系结构》-王肇国，机械工业出版社五、考核方式与评分标准本课程采取考试的方式进行综合评估。
考试主要包括选择题、填空题、简答题和综合性问题。
评分标准包括学生对计算机系统原理的掌握程度、对计算机系统设计的理解程度以及实验操作能力的表现等。
六、实验内容1.设计一个简单的指令系统，包括指令集、寻址方式和控制流程。
计算机网络体系结构
计算机⽹络体系结构计算机⽹络体系结构定义计算机⽹络体系结构是⽹络协议的层次划分与各层协议的集合，同⼀层中的协议根据该层所要实现的功能来确定。
各对等层之间的协议功能由相应的底层提供服务完成。
OSI的七层协议1. 物理层：主要定义物理设备标准，如⽹线的接⼝类型、光纤的接⼝类型、各种传输介质的传输速率等。
它的主要作⽤是传输⽐特流（就是由1、0转化为电流强弱来进⾏传输,到达⽬的地后在转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换），这⼀层的数据叫做⽐特。
2. 数据链路层：定义了如何让格式化数据以进⾏传输，以及如何让控制对物理介质的访问，这⼀层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输。
3. ⽹络层：在位于不同地理位置的⽹络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择，Internet的发展使得从世界各站点访问信息的⽤户数⼤⼤增加，⽽⽹络层正是管理这种连接的层。
4. 传输层：定义了⼀些传输数据的协议和端⼝号（WWW端⼝80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，⽤于传输可靠性要求⾼，数据量⼤的数据），UDP（⽤户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，⽤于传输可靠性要求不⾼，数据量⼩的数据，如QQ 聊天数据就是通过这种⽅式传输的），主要是将从下层接收的数据进⾏分段和传输，到达⽬的地址后再进⾏重组，常常把这⼀层数据叫做段。
5. 会话层：通过传输层（端⼝号：传输端⼝与接收端⼝）建⽴数据传输的通路，主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。
6. 表⽰层：可确保⼀个系统的应⽤层所发送的信息可以被另⼀个系统的应⽤层读取。
例如，PC程序与另⼀台计算机进⾏通信，其中⼀台计算机使⽤扩展⼆⼀⼗进制交换码（EBCDIC），⽽另⼀台则使⽤美国信息交换标准码（ASCII）来表⽰相同的字符。
如有必要，表⽰层会通过使⽤⼀种通格式来实现多种数据格式之间的转换。
7. 应⽤层：是最靠近⽤户的OSI层，这⼀层为⽤户的应⽤程序（例如电⼦邮件、⽂件传输和终端仿真）提供⽹络服务。
第三章_计算机网络体系结构要点
源进程传送消息到目 标进程的过程： 消息送到源系统的 最高层； 从最高层开始，自 上而下逐层封装； 经物理线路传输到 目标系统； 目标系统将收到的 信息自下而上逐层 处理并拆封； 由最高层将消息提 交给目标进程。
源进程 消息
逻辑通信
目标进程 消息
N+1 N N-1
Pn+1
Pn Pn-1
第三章 计算机网络体系结构
本章学习要点：
网络体系结构与协议的概念
OSI参考模型
TCP/IP参考模型 OSI与TCP/IP两种模型的比较
3.1 网络体系结构与协议的概念
3.1.1 什么是网络体系结构
计算机网络体系结构是指整个网络系统的 逻辑组成和功能分配，它定义和描述了一 组用于计算机及其通信设施之间互连的标 准和规范的集合。 也就是说：为了完成计算机间的通信合作， 把计算机互连的功能划分成有明确定义的 层次，规定了同层次实体通信的协议及相 邻层之间的接口服务。网络体系结构就是 这些同层次实体通信的协议及相邻层接口 的统称，即层和协议的集合。
3.1.2 什么是网络协议 从最根本的角度上讲，协议就是规则。 网络协议，就是为进行网络中的数据交 换而建立的规则、标准或约定。连网的 计算机以及网络设备之间要进行数据与 控制信息的成功传递就必须共同遵守网 络协议。
网络协议主要由以下三要素组成： 语法 语法是以二进制形式表示的命令和相应的结 构，确定协议元素的格式（规定数据与控制 信息的结构和格式）如何讲 语义 语义是由发出请求、完成的动作和返回的响 应组成的集合，确定协议元素的类型，即规 定通信双方要发出何种控制信息、完成何种 动作以及做出何种应答 。讲什么 交换规则 交换规则规定事件实现顺序的详细说明，即 确定通信状态的变化和过程， 。应答关系
计算机系统组成是什么
计算机系统组成是什么计算机系统是如何组成的计算机系统是由多个不同组件、部件和技术构成的复杂系统。
每个组件都有特定的功能和目的，合在一起形成了一个完整的计算机系统。
计算机系统的组成主要包括以下几个方面：中央处理器（CPU）、存储器、输入输出设备、操作系统和应用软件。
1. 中央处理器（CPU）：中央处理器是计算机系统的核心，负责执行程序和处理数据。
它通常由控制单元和算术逻辑单元组成。
控制单元负责指挥和协调系统的各个部件，实现程序的顺序执行，而算术逻辑单元则负责执行算术和逻辑运算。
2. 存储器：存储器用于存储数据和程序。
计算机存储器层次结构分为主存储器和辅助存储器。
主存储器通常是使用半导体材料制造的随机访问存储器（RAM），用于存储当前正在运行的程序和处理的数据。
而辅助存储器（如硬盘、固态硬盘和光盘等）则用于长期存储数据和程序。
3. 输入输出设备：输入输出设备用于与外部世界进行交互。
常见的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪和摄像头等，用于将数据和命令输入到计算机系统中。
而输出设备如显示器、打印机和音频设备等则用于将计算机系统处理的结果反馈给用户。
4. 操作系统：操作系统是计算机系统的核心软件，它协调和管理计算机系统的各个硬件和软件资源。
操作系统负责分配CPU时间、内存管理、文件系统管理、设备管理和用户接口等。
常见的操作系统包括Windows、macOS和Linux等。
5. 应用软件：应用软件是用户使用计算机系统解决问题和完成工作的工具。
它包括各种办公软件、娱乐软件、图形设计软件、数据库管理软件等。
应用软件使用户能够利用计算机系统的功能实现各种任务和目标。
计算机系统的组成是一个相互协作的整体。
中央处理器通过存储器获取指令和数据进行处理，然后将结果输出到输出设备中显示给用户。
操作系统负责管理各个组件的资源和协调他们之间的通信。
应用软件则建立在操作系统之上，充分利用计算机系统的硬件和操作系统提供的功能。
另外，计算机系统的组成还涉及到计算机体系结构、总线技术、输入输出控制等方面。
计算机网络体系结构_图文
表示层主要解决用户信息的语法表示问题，提供多种功能用于应用层数据编码 和转化，以确保一个系统应用层发送的信息可以被另一个系统应用层识别。
7.应用层
应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应 用软件直接相互作用的。应用层包含大量人们普遍需要的协议。通过定义一个 抽象的网络虚拟终端，编辑程序和其他所有的程序都面向该虚拟终端。
项目二：
认识计算机 网络体系结 构
任务一
任务二
任务三
任务四
实训
小结
任务一 认识体系结构和网络协议
操作二 认识网络协议
项目二：
认识计算机 网络体系结 构
任务一
任务二
任务三
任务四
实训
小结
任务一 认识体系结构和网络协议
操作三 认识网络协议分层
任务二 认识OSI参考模型
项目二：
认识计算机 网络体系结 构
项目二：
认识计算机 网络体系结 构
任务一
任务二
任务三
任务四
实训
小结
任务二 认识OSI参考模型
操作一 认识OSI参考模型的各层介绍
项目二：
认识计算机 网络体系结 构
任务一
任务二
任务三
任务四
实训
小结
任务二 认识OSI参考模型
操作一 认识OSI参考模型的各层介绍
1. 物理层 2. 数据链路层 3. 网络层 4. 传输层 5. 会话层 6. 表示层 7. 应用层
项目二：
认识计算机 网络体系结 构
任务一
任务二
任务三
任务四
实训
小结
任务三 认识TCP/IP参考模型
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计算机体系结构主要内容
计算机体系结构主要内容包括计算机组成原理、指令集体系结构、微程序设计、处理器设计、存储器层次结构、总线结构和输入输出子系统等方面。
其中，计算机组成原理是计算机体系结构的基础，涉及到计算机硬件的组成和工作原理；指令集体系结构是计算机硬件和软件之间的接口，决定了计算机的指令集和编程模型；微程序设计是指令集实现的一种形式，可以提高指令执行的效率和灵活性；处理器设计涉及到CPU的结构和功能，包括流水线、乱序执行、多核架构等；存储器层次结构是指计算机中不同层次的存储器之间的关系和交互
方式；总线结构是计算机各个组件之间通信的桥梁；输入输出子系统是计算机与外部设备之间的接口和交互方式。
这些内容是计算机体系结构研究的重要方向，对于理解计算机硬件和系统软件的构成和工作原理具有重要意义。
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