第一章信息技术基础知识.ppt

第一章第一章 信息技术基础知识信息技术基础知识Ø信息的基本概念和基本特征、信息与数据的区别、信息在人类社会中的地位Ø信息技术发展概况：三个阶段和五个重大变革Ø现代信息技术概况：现代信息技术的基础和内容Ø信息技术的应用和对社会的影响Ø信息安全的隐患和相应的安全措施信息与数据信息与数据 n信息（Information）概念由于分析的角度不同而众说纷纭n数据： 反映客观事物属性的原始事实n信息： 一般认为，信息是客观世界物质及其运动的属性及特征反映是按特定的方式组织起来的事实集合 n社会三大资源：物质、能源、信息信息产业的形成信息产业的形成信息技术信息技术 n信息技术–在信息的获取、整理、加工、传递、存储和利用中所采取的技术和方法n信息技术的三个发展阶段–古代信息技术发展阶段–近代信息技术发展阶段近代信息技术发展阶段近代信息技术发展阶段信息的电传输技术为主要特征信息的电传输技术为主要特征 §电通信特点电通信特点 : 传递信息快、远、多传递信息快、远、多§电通信方式电通信方式 : 有线通信、无线通信、卫有线通信、无线通信、卫星通讯星通讯 §电通信种类电通信种类 : 电报、有线、无线电电报、有线、无线、、广播、电视话、、广播、电视 §整个近代信息技术的发展过程就是电信整个近代信息技术的发展过程就是电信革命过程革命过程n现代信息技术发展阶段现代信息技术发展阶段现代信息技术发展阶段现代信息技术发展阶段计算机网络、光纤、卫星通信为主要特征计算机网络、光纤、卫星通信为主要特征 w一门渗透性、综合性极强的高技术一门渗透性、综合性极强的高技术w现代信息技术处于现代高技术群体中最核心现代信息技术处于现代高技术群体中最核心 、最、最先导的地位先导的地位w现代信息技术是以电子技术，尤其是微电子技术为现代信息技术是以电子技术，尤其是微电子技术为基础、计算机技术为核心、通信技术为支柱，以信基础、计算机技术为核心、通信技术为支柱，以信息应用技术为目标的科学技术群。

息应用技术为目标的科学技术群图图1.2.4 现代信息技术的特征：网络、光纤、卫星通信现代信息技术的特征：网络、光纤、卫星通信现代信息技术的内容 ⑴ 信息获取技术 ⑵ 信息传输技术（通信技术） ⑶ 信息处理技术（计算机技术） ⑷ 信息控制技术 ⑸ 信息存储技术 核心是3C技术现代信息技术与教育现代信息技术与教育n多媒体技术应用：改变传统教育方式信信息息技技术术的的应应用用对对社社会会生生活活的的影影响响l因特网使用：丰富教育信息资源，促使因特网使用：丰富教育信息资源，促使教育向资源全球化、教学自主化、个性教育向资源全球化、教学自主化、个性化化 l网络教育、远程教育、计算机辅助教学：网络教育、远程教育、计算机辅助教学：教育超时空开放，教育社会化和终身化教育超时空开放，教育社会化和终身化 l促使学校管理信息化、数字化、网络化促使学校管理信息化、数字化、网络化的定量综合科学管理的定量综合科学管理 n电子商务（electronic-basiness EB）n电子商贸（electronic-commerce EC）n电子商务对传统商业体系的影响信息技术的应用对社会生活的影响信息技术的应用对社会生活的影响l企业管理信息化企业管理信息化l办公自动化办公自动化l科研领域科研领域l工业领域（工业领域（CAD、、CAM、、FMS））l推动农业现代化进程推动农业现代化进程l家庭生活信息化家庭生活信息化信息安全信息安全 n信息安全已成为社会普遍关注的问题信息安全包括两种含义：–数据安全、计算机设备安全 信息安全的隐患信息安全的隐患1. 计算机犯罪计算机犯罪n非法盗用服务功能与黑客非法盗用服务功能与黑客n线路窃听线路窃听 n盗窃财产：金融犯罪盗窃财产：金融犯罪 、软件盗版、软件盗版 2. 计算机病毒计算机病毒3. 计算机设备计算机设备“无意的无意的”误操作和计算机设备物误操作和计算机设备物理理 性破坏性破坏 编写编写“期货精灵期货精灵”程序的程序的25岁的岁的“黑客黑客”，因操纵，因操纵期货交易而受审。

期货交易而受审计算机病毒¬计算机病毒的定义:一种人为编制的具有寄生性的计算机程序，它能在计算机系统中生存，通过自我复制进行传播，达到一定条件时被激活，给计算机系统造成破坏　　　　“蠕虫蠕虫”病毒使网络流病毒使网络流量急剧增加量急剧增加ñ病毒的产生、病毒与反病毒病毒的产生、病毒与反病毒的斗争、信息战的实例的斗争、信息战的实例病毒的特点、检测和清除­计算机病毒的特点:破坏性，隐蔽性，传染性，潜伏性®计算机病毒的分类:(1)按破坏程度: 良性病毒和恶性病毒(2)按激活方式及破坏对象：引导型，文件型，复合型，网络型n病毒的检测和清除程序n病毒的监测程序 功能:可驻留内存，一旦发现病毒，发出警报微电子技术基本知识微电子技术基本知识 概要 n电电子子管管、、晶晶体体管管及及集集成成电电路路的的最最基基本本的的原原理、变迁和发展理、变迁和发展n计算机工作基本原理、电子计算机的组成计算机工作基本原理、电子计算机的组成n流流水水线线和和平平行行处处理理的的基基本本概概念念，，存存储储管管理理，，以及总线、外设和接口等以及总线、外设和接口等n计算机的软件系统的有关概念计算机的软件系统的有关概念n论述计算机的分类及发展趋势论述计算机的分类及发展趋势2.1.1 从电子管到晶体管到集成电路n电子管电子管n晶体管晶体管n集成电路集成电路集成电路n“集成电路集成电路”(Integrated Circuit，，IC)把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、把由若干个晶体管、电阻、电容等器件组成的、实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块实现某种特定功能的电子线路，集中制造在一块小小的半导体芯片上小小的半导体芯片上1967~1973年集成度为1000~10000个单元1978年集成度为10万~100万个单元，目前已突破千万单元（30mm2)集成电路的设计和制作 1．传统的设计和制造方法n设计和绘制电子线路图设计和绘制电子线路图 l集成电路的线路图转绘成芯片布局图集成电路的线路图转绘成芯片布局图l分解成与制造工艺对应的各个分解成与制造工艺对应的各个层次层次的布局图的布局图l数字化成数字化成“掩膜（掩膜（Mask））”图纸图纸  l在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、在半导体材料（例如硅晶片）上进行镀膜、光刻、酸洗、烧结光刻、酸洗、烧结 l芯片测试、切割、分档芯片测试、切割、分档 、引脚焊接、封装、引脚焊接、封装 2．使用硬件设计语言n硬件描述语言硬件描述语言Hardware Discription Language，HDLn可以描述硬件电路的功能，信号连接关系及定时关系，比传统电路图更有效的表示电路的特性n用HDL设计集成电路时，设计文件是用HDL语言编写的源程序。

–便于保存、便于修改和阅读方便 –能全自动生产、避免大量的差错使用硬件设计语言HDL的设计方法及特点lTOP  DOWN设计方法设计方法(三层描述三层描述)lHDL语言设计硬件的主要优点语言设计硬件的主要优点集成电路用于电路设计 为了加快电路设计的速度，除直为了加快电路设计的速度，除直接用接用HDL等语言帮助制造专用的集成电等语言帮助制造专用的集成电路外，一般还可以利用集成电路作为模路外，一般还可以利用集成电路作为模块和分立元件进行组合以完成电路设计块和分立元件进行组合以完成电路设计 主要有：主要有：n可编程逻辑控制器或可编程逻辑部件可编程逻辑控制器或可编程逻辑部件–Programmable Logic Controller，，PLC 或或Programmable Logic Device，，PLD–用于设计用户专用集成电路芯片用于设计用户专用集成电路芯片 微电子工业的几个热点微电子工业的几个热点n半导体工艺已经达到半导体工艺已经达到0.180.18微米及更小微米及更小nHardware Description Language(HDL)Hardware Description Language(HDL)n印刷电路板的自动设计印刷电路板的自动设计 —— ORCAD—— ORCADn数字信号处理机数字信号处理机 —— DSP—— DSPl一种具有特殊结构的微处理器，一种具有特殊结构的微处理器，B不同的型号被不同的型号被设计成专门用来处理复杂的图形、图像、视频设计成专门用来处理复杂的图形、图像、视频和音频数字化信息。

和音频数字化信息  l应用领域：应用领域：通信、语音、图像通信、语音、图像/图形、军事、仪器仪表、自图形、军事、仪器仪表、自动控制、医疗、家用电器等动控制、医疗、家用电器等 微电子技术展望n电子元器件和线路越来越电子元器件和线路越来越 小、细，集成小、细，集成度越来越高，芯片运行的速度越来越高快度越来越高，芯片运行的速度越来越高快n摩尔定律摩尔定律 ：集成度每：集成度每18个月翻一番，而个月翻一番，而价格保持不变甚至下降价格保持不变甚至下降人的头发人的头发100微米微米  Intel 80386 1.20微米工艺微米工艺33MHzIntel 80486 0.80微米工艺微米工艺100MHzIntel Pentium 0.60微米工艺微米工艺200MHzIntel P II 0.35微米工艺微米工艺500MHzIntel P III 0.25微米工艺微米工艺800MHz最近已经达到最近已经达到0.13微米微米2 GMHz目前集成电路制造商进军目前集成电路制造商进军≤0.1微米工艺微米工艺 计算机基本结构和原理 了解计算机了解计算机 基本工作原理、基本结构基本工作原理、基本结构及其发展的趋势，将有利于在计算机技术高及其发展的趋势，将有利于在计算机技术高速发展的形势下，跟上它前进的步伐。

速发展的形势下，跟上它前进的步伐 n计算机系统的基本组成：硬件和软件计算机系统的基本组成：硬件和软件 n硬件构成：中央处理单元、输入接口和设备、硬件构成：中央处理单元、输入接口和设备、输出接口和设备、以及存储器等输出接口和设备、以及存储器等n软件组成：程序、文件以及有关的文档资料软件组成：程序、文件以及有关的文档资料计算机基本工作原理 1．基本组成n组成：存储器、运算器、控制器、输入设组成：存储器、运算器、控制器、输入设备与输出设备等五大部分备与输出设备等五大部分n运算器、控制器制作在同一芯片内合称运算器、控制器制作在同一芯片内合称“中央处理器（中央处理器（CPU））n早期的以控制器、运算器为机器的中心早期的以控制器、运算器为机器的中心–快速中央处理在等待慢速的外围设备快速中央处理在等待慢速的外围设备 –控制器的负担过重控制器的负担过重n现计算机改成以主存储器为中心现计算机改成以主存储器为中心–系统的输入／输出与系统的输入／输出与CPU的运算并行的运算并行–多种输入和输出并行多种输入和输出并行 计算机基本工作原理 2．二进制编码计算机内部采用二进制编码计算机内部采用二进制编码n原因：原因：二值器件（如开二值器件（如开/关）物理上容易实现关）物理上容易实现 “是是”和和“否否”二种状态的判断最为简单和稳定二种状态的判断最为简单和稳定 n常用数制常用数制 n进位计数制表示的数都是按权展开的多项式之和进位计数制表示的数都是按权展开的多项式之和 进位制二进制八进制十进制十六进制规则逢二进一逢八进一逢十进一逢十六进一基数r=2r=8r=10r=16数符0,l0,1,…,70,1,…,90,1,…,9,A,B,C,D,E,F权2i8i10i16i形式表示BODH计算机基本工作原理 3．程序和数据的存储n程序存储程序存储 和和 程序控制程序控制n存储器基本存储单元存储器基本存储单元n地址、地址总线和寻址能力地址、地址总线和寻址能力n计算机存储器极其作用计算机存储器极其作用–高速缓存高速缓存–主存主存(内存）内存）–辅存辅存(外存外存)计算机基本工作原理 4．指令系统n指令指令 用来指挥硬件动作的命令用来指挥硬件动作的命令n指令组成指令组成–操作码：指示要进行什么操作操作码：指示要进行什么操作 –操作数：指定操作对象操作数：指定操作对象 ，，0-3个个n寻址方式寻址方式–立即数立即数–直接地址直接地址–间接地址间接地址 –变址变址n指令集指令集计算机基本工作原理 5．指令执行n由起始地址开始，从存储器中取一条，执行一条，由起始地址开始，从存储器中取一条，执行一条，顺序地执行，直到程序（指令）执行完毕顺序地执行，直到程序（指令）执行完毕n程序计数器（程序计数器（PC））n指令执行步骤：指令执行步骤：–取指令取指令–指令译码指令译码–执行指令存执行指令存–操作结果操作结果 n指令周期指令周期nCPU的时钟频率的时钟频率指令译码取指令执行指令存操作结果一般情况下，每完成一条指令，指令计数器加一图图 指令的执行指令的执行流水线和平行处理 并行计算并行计算是为提高计算机的运行速度是为提高计算机的运行速度而始终不变的基本思想之一。

而始终不变的基本思想之一n并行计算的基本途径：并行计算的基本途径：–流水线并行方式：时间上实现并行处理流水线并行方式：时间上实现并行处理 –多处理机并行方式多处理机并行方式 ：空间上实现并行处理：空间上实现并行处理流水线和平行处理 1．流水线n流水线特征流水线特征过程被分成时间相等或成倍比的若干工序，分过程被分成时间相等或成倍比的若干工序，分别固定在顺序排列工位进行别固定在顺序排列工位进行 n流水线目的流水线目的提高效率提高效率n计算机流水线计算机流水线执行四个步骤的四个执行部件同时执行不同指执行四个步骤的四个执行部件同时执行不同指令的相应处理，理想情况下，速度可提高四倍令的相应处理，理想情况下，速度可提高四倍流水线和平行处理 2．流水线中的技术问题 n计算机流水线比工业生产流水线复杂计算机流水线比工业生产流水线复杂n计算机流水线的问题与处理计算机流水线的问题与处理–指令多样：多流水线指令多样：多流水线–每条指令的步骤数不同：按最多步骤、延迟技术每条指令的步骤数不同：按最多步骤、延迟技术–各个步骤花费时间不同：化时长的分解成小步骤各个步骤花费时间不同：化时长的分解成小步骤–指令间的数据相关性：避免发生、相关性预测指令间的数据相关性：避免发生、相关性预测–指令会发生跳转指令会发生跳转 ：取消、重取指令：取消、重取指令流水线和平行处理 3．并行处理 n并行处理的概念和实例并行处理的概念和实例n并行处理的关键并行处理的关键–问题分解问题分解–各个部分能相互交换信息达到各个部分能相互交换信息达到“协同协同”工作工作–较高的性能价格比较高的性能价格比n并行处理并行处理 实施方案实施方案–多处理机系统多处理机系统 – 多计算机系统多计算机系统–阵列计算机系统阵列计算机系统 – 脉动阵列计算机系统等脉动阵列计算机系统等 n实例：曙光公司生产的天演系列和天潮系列计算机实例：曙光公司生产的天演系列和天潮系列计算机系统系统 48474949存储器及其管理 n存储器器件的基本要求存储器器件的基本要求–能表示两个状态（电路、磁性体、光器件能表示两个状态（电路、磁性体、光器件 ））–能保持状态的稳定能保持状态的稳定 （磁性体最佳）（磁性体最佳）–在控制条件下可以实现状态转换在控制条件下可以实现状态转换 n存储器器件变革存储器器件变革–电子器件电子器件 40年代，速度快，容量小，不能停电年代，速度快，容量小，不能停电–磁芯存储器磁芯存储器 50年代年代 –半导体存储器半导体存储器 60年代年代 、速度快、体积小、耗电省、速度快、体积小、耗电省 存储器及其管理 1．存储器器件的变革 n目前常用内存半导体存储器类型目前常用内存半导体存储器类型–DRAM：：电容充放电、结构简单、容量大、功耗小电容充放电、结构简单、容量大、功耗小–SRAM：：集成度低、成本高、功耗较大集成度低、成本高、功耗较大 n不同模式的不同模式的DRAM–快速页模式快速页模式（（FPM，，Fast Page Mode））–扩充数据输出扩充数据输出（（EDO ，，Extended Data Out））–错误校验与纠正错误校验与纠正（（ECC ，，Error Checking and Correcting））–BEDO（（Burst EDO）） –同步动态同步动态RAM （（SDRAM ，，Synchronous Dynamic RAM））–RDRAM（（Rambus DRAM））和和DDR RAM（（Double Date Rate RAM）） 存储器及其管理 2．现代存储技术移动存储设备移动存储设备n闪存卡：闪存卡：–Compact Flash (CF)卡卡–Smart Media (SM)卡卡–Multi Media Card(MMC)–索尼公司的索尼公司的Memory Stick(MS)–Scan Disk(SD)存储器及其管理 2．现代存储技术移动存储设备移动存储设备n磁光技术移动存储产品：磁光技术移动存储产品：–磁阻技术的磁阻技术的ORB–结合光学与电磁学可重复擦写存储技术的结合光学与电磁学可重复擦写存储技术的MO–体积小巧的体积小巧的Click!–IBM的的Microdrive–使用了使用了DVD技术的技术的Dataplay 存储器及其管理 2．现代存储技术移动存储设备移动存储设备n 闪盘闪盘 ：：–深圳朗科公司开发的优盘深圳朗科公司开发的优盘(OnlyDisk)–华旗资讯的爱国者迷你王华旗资讯的爱国者迷你王(MiniKing)等等 存储器及其管理 3．存贮器的层次结构n计算机系统对存储器的要求：容量、速计算机系统对存储器的要求：容量、速度度n计算机内存储器的层次结构形式：计算机内存储器的层次结构形式：–Cache– Memory–disk 存储器及其管理 4．多级高速缓存 n目的：解决快速目的：解决快速CPU和低速内存之间的矛盾和低速内存之间的矛盾 n多级高速缓存多级高速缓存 –第一级第一级Cache：：在在CPU的芯片内外部连线用内部连线替的芯片内外部连线用内部连线替代提高对代提高对Cache的存取速度，容量小的存取速度，容量小–第二级第二级Cache：：在片外，安装在主板上，容量为在片外，安装在主板上，容量为256K字节或字节或512K字节字节 nCache的的“命中率命中率”的问题的问题 n各级缓存和内存间内容保持一致的问题各级缓存和内存间内容保持一致的问题 –同步更新内存内容同步更新内存内容 –滞后更新内容的方法滞后更新内容的方法 存储器及其管理 5．虚拟存储技术 n目的：扩大内存容量目的：扩大内存容量n方法：方法：–暂时不用的内存数据存入外存暂时不用的内存数据存入外存 —虚拟内存虚拟内存–需要时从外存调入内存运行需要时从外存调入内存运行n得失：增加内存容量、降低运行速度得失：增加内存容量、降低运行速度总线、外设和接口 1．总线和多重总线 n总线频繁的数据信息交换总线频繁的数据信息交换 的公共通道的公共通道n类型：数据总线、地址总线、控制总线类型：数据总线、地址总线、控制总线n总线的管理：申请、等待、判定、交用总线的管理：申请、等待、判定、交用n独立双重总线（独立双重总线（Dual Independent Bus））– Pentium II芯片中实现芯片中实现 –前端总线：微处理器和主存间的信息交换前端总线：微处理器和主存间的信息交换–后端总线：微处理器和高速缓存间信息交换后端总线：微处理器和高速缓存间信息交换 总线、外设和接口 2．外部设备n外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机外存储器：软盘、硬盘、光盘和磁带机 n输入设备：键盘和鼠标输入设备：键盘和鼠标n输出设备：显示器和打印机输出设备：显示器和打印机n其他设备：其他设备：绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、绘图机、扫描仪、摄像头、照片输出机、数码照相机、声卡、音响等等数码照相机、声卡、音响等等 总线、外设和接口 2．外部设备接连接存储设备接连接存储设备(Direct Access Storage ，，DAS) 硬盘：目标高速、大容量，已达单碟硬盘：目标高速、大容量，已达单碟 40GB 100GB–常用接口标准：常用接口标准：EIDE（（ Enhanced Integrated Drive Electric））接口接口SCSI（（Small Computer System Interface））接口接口 n光盘：光盘：–CD-ROM、、CD-R（（WORM）、）、CD-RW（（E-R/W））–DVD–常用接口标准：常用接口标准：IDE总线、外设和接口 2．外部设备显示器、显示卡、键盘和鼠标显示器、显示卡、键盘和鼠标n显示器显示器参数：尺寸、分辨率、材料类型参数：尺寸、分辨率、材料类型 n显示卡显示卡–总线类型：总线类型：ISA、、EISA、、VISA和和PCI 显卡显卡–二维、三维加速显示卡二维、三维加速显示卡–显示内存的型号（显示内存的型号（DRAM、、EDO DRAM、、VRAM、、WRAM））和容量和容量 n键盘：键盘：101/102键键 、、Windows 、、无线键盘无线键盘 n鼠标：机械的、光电的、无线遥控鼠标：机械的、光电的、无线遥控 总线、外设和接口 2．外部设备打印机和扫描仪打印机和扫描仪n打印机：打印机：–点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机点阵式打印机、喷墨打印机和激光打印机 –性能指标：打印分辨率性能指标：打印分辨率dps、、打印速度打印速度ppmn扫描仪扫描仪–性能指标：扫描仪的分辨率、色彩位数性能指标：扫描仪的分辨率、色彩位数 、、扫描幅面扫描幅面 、扫描速度、扫描速度 n手持式扫描仪手持式扫描仪 总线、外设和接口 2．外部设备其他设备其他设备n声卡：多媒体功能必不可少的，用于录音和放音声卡：多媒体功能必不可少的，用于录音和放音–技术指标：采样位数、最高采样频率、采用数字信号处技术指标：采样位数、最高采样频率、采用数字信号处理器（理器（DSP）、）、波表（波表（Wave Table））合成、合成、Internet连连接的功能接的功能n调制解调器：线上网调制解调器：线上网 –技术指标：速率、差错控制标准技术指标：速率、差错控制标准 、数据压缩标准、数据压缩标准 、传、（真（FAX））功能、兼容性功能、兼容性 n网卡网卡 总线、外设和接口 3．主机板上的ISA到PCI总线nPC(PC/XT)总线：总线：8位扩展总线位扩展总线 nPC/AT总线总线 ：：16位扩展总线位扩展总线 nISA总线总线 ：： 16位扩展总线位扩展总线 nMCA总线：总线：IBM、、32位、强化仲裁位、强化仲裁nEISA总线总线 ：：nVL-Bus总线总线 :和微处理器直连、同速、显示和微处理器直连、同速、显示nPCI总线总线 : 不直连（不直连（PC桥）桥）nVL-Bus 2.0 总线总线 ：：64位、更高传输速率、位、更高传输速率、ISA兼容兼容 nPCMCIA总线总线 ：小、薄、轻环境下的总线系统：小、薄、轻环境下的总线系统 总线、外设和接口 4．硬盘接口类型及选择n最早的是最早的是ST-506和和ESDIn IDE(Intelligent Device Electronics, 智能设备电子接口智能设备电子接口)–控制部分设置到硬件驱动器中控制部分设置到硬件驱动器中 –最多支持两个硬盘，每个硬盘的容量最大为最多支持两个硬盘，每个硬盘的容量最大为528MB–它的传输速率达到它的传输速率达到15MB/snEIDE（（Enhanced Intelligent Device Electronics））–支持四台存储设备，存储容量突破支持四台存储设备，存储容量突破528MB限制限制–传输速率可达到传输速率可达到12MB/s一一18MB/s，，传送带宽传送带宽32位位n SCSI（（Small Computer System Interface））接口接口–是一种系统级接口，可以连接各种不同的设备是一种系统级接口，可以连接各种不同的设备 –一个一个SCSI接口可支持多台设备接口可支持多台设备 5．从RS232C到USB nRS232C：：通用的串行端口通用的串行端口 nUSB：：通用串行总线通用串行总线（（Universal Serial Bus））由由Intel提出的一种新型提出的一种新型接口标准，目前已是主流规范接口标准，目前已是主流规范–使所有的低速设备都可以连接到统一接口上使所有的低速设备都可以连接到统一接口上 –支持功能传递，可以相互连接成串支持功能传递，可以相互连接成串–USB接口本身就提供动力来源接口本身就提供动力来源 –具有即插即用功能具有即插即用功能–以树状结构连接以树状结构连接127个几乎目前所有种类的外设个几乎目前所有种类的外设 –最大数据传输速率为最大数据传输速率为12Mbps –USB 2.0的数据传输速率可达到的数据传输速率可达到480MbpsnIEEE 1394：：–另一个用于高速传输数据的串行接口标准另一个用于高速传输数据的串行接口标准–数据传输速率可达到数据传输速率可达到400Mbps。

计算机系统结构的分类 n按器件分：电子管；晶体管；集成电路；大规模、超大规按器件分：电子管；晶体管；集成电路；大规模、超大规模集成电路计算机等模集成电路计算机等 n按大小分：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机按大小分：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机n按用途分：科学计算、事务处理、实时控制、工作站、服按用途分：科学计算、事务处理、实时控制、工作站、服务器、家用计算机等务器、家用计算机等n按数据类型分：定点机、浮点机、向量机、堆栈机按数据类型分：定点机、浮点机、向量机、堆栈机n按处理机个数和种类分：单处理机、并行处理机、多处理按处理机个数和种类分：单处理机、并行处理机、多处理机、分布处理机、关联处理机、超标量处理机、超流水线机、分布处理机、关联处理机、超标量处理机、超流水线处理机n按指令的复杂程度分：复杂指令集计算机和简单指令集计按指令的复杂程度分：复杂指令集计算机和简单指令集计算机算机 计算机系统结构的分类 按并行度分类：比较流行和合理的分类按并行度分类：比较流行和合理的分类n指令流和数据流指令流和数据流 n单指令流单数据流计算机（单指令流单数据流计算机（SISD））n单指令流多数据流计算机（单指令流多数据流计算机（SIMD））n多指令流单数据流计算机（多指令流单数据流计算机（MISD））n多指令流多数据流计算机（多指令流多数据流计算机（MIMD）） 计算机系统结构的分类 按指令的复杂程度把计算机划分按指令的复杂程度把计算机划分n复杂指令集计算机复杂指令集计算机CISC（（Complex Instruction Set Computing））n简单指令集计算机简单指令集计算机RISC（（Reduced Instruction set Computing）） 计算机系统及应用 n计算机系统组成：计算机硬件和计算机软件n计算机软件分两大类：系统软件和应用软件n系统软件：–为运行计算机而必须的最基本的软件–功能：管理各种资源，人机交互，高级语言的解释、编译、基本的系统维护调试等n应用软件–为完成某种具体的应用性任务而编制的软件计算机系统及应用计算机系统及应用 裸机操作系统编译、汇编、支撑应用程序图图 计算机系统的层次结构计算机系统的层次结构操作系统操作系统 n不同类型的计算机操作系统也往往不同–Apple的New iMac计算机：Mac OS X–IBM RS/6000 44P Model 170 ：AIX Version 4.3n60年代初出现的监控程序是操作系统的前身 n1964年IBM公司推出 IBM OS/360n AT&T公司从60年代末到70年代初研制了UNIX操作系统 ，是操作系统发展史上的重大事件。

n单用户、单任务→向单用户、多任务→多用户、多任务n在计算机内部操作系统的管理下，各个工作都被设置成一个个相对独立的程序，也称为“进程”（Process）操作系统1 1．操作系统的基本功能．操作系统的基本功能 一、管理、调度计算机系统的资源–处理器管理 – 存储器管理–输入输出设备管理 – 信息管理二、提供友好的界面和良好的服务–操作系统是用户与计算机的接口–提供软件开发的各个阶段所需的工具软件–提供庞大的可调用的程序库–提供重用技术以方便用户调用这些软件模块 操作系统2．多道程序设计技术的基本特性 在计算机的主存中存放多道用户和任务为目标的进程，他们同时处于运行状态并共享系统的资源n原由： CPU同常用的输入输出设备（如打印机、磁盘等）之间速度的差距太大 n目的：提高CPU的利用率，充分发挥并行性n途径：直接控制输入输出工作转交给“通道”–并行性：并行运行、协调关系、避免干扰–共享性：允许共享所有系统资源操作系统3．操作系统的类型n按硬件大小：大型机操作系统、小型机操作系统和微型按硬件大小：大型机操作系统、小型机操作系统和微型机操作系统机操作系统 n按用户数：单用户操作系统和多用户操作系统按用户数：单用户操作系统和多用户操作系统n按任务：单任务操作系统和多任务操作系统按任务：单任务操作系统和多任务操作系统n按使用和技术相结合的角度：按使用和技术相结合的角度：–批处理操作系统批处理操作系统–分时操作系统分时操作系统–实时操作系统实时操作系统–网络操作系统网络操作系统计算机语言和工具类软件 n和操作系统一起用于开发应用软件的–计算机语言的编译或解释程序–连接程序、查错程序等n和操作系统一起参与管理计算机系统的软件 计算机系统的管理软件，也称为“支撑软件–系统管理工具–网络管理工具–各种驱动程序和软件开发工具等 计算机语言和工具类软件 1．计算机语言 n计算机语言：机器语言、汇编语言、高级语言n高级语言解释方式：编译和解释n程序设计的方法–“面向过程”（Process-Oriented） ：流程–“面向结构”（Structure-Oriented）：模块/实体FORTRAM、Pascal、COBOL、C–“面向对象”（Object-Oriented）：对象、实体/事件Visual Basic、Java、C++n选用高级语言计算机语言和工具类软件计算机语言和工具类软件 2 2．工具软件．工具软件 实用工具是系统软件的一个组成部分，用来帮助用户更好地控制、管理和使用计算机的各种资源。

n开发工具：用于开发程序n系统工具软件：帮助管理系统 n网络工具软件 帮助管理网络 n网络工具软件 帮助管理网络n驱动程序 帮助连接外部设备  应用软件应用软件 n应用软件进行大致的分类–信息管理类 – 字、表处理软件 –教育软件 – 游戏软件 –翻译软件 – 杀毒软件 –多媒体类 –图形图像处理类 –其他 嵌入式系统 n嵌入式系统（嵌入式系统（Embedded System））是一种小型是一种小型的计算机系统，它被嵌入在某种具体的电子设备之的计算机系统，它被嵌入在某种具体的电子设备之中n嵌入式系统一般包括硬件和软件两部分：嵌入式系统一般包括硬件和软件两部分：–硬件：包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和硬件：包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I/O端口、图形控制器等端口、图形控制器等–软件：包括操作系统软件（要求实时和多任务操作）软件：包括操作系统软件（要求实时和多任务操作）和应用程序，往往会把这两种软件组合在一起和应用程序，往往会把这两种软件组合在一起 n嵌入式系统已经被广泛应用嵌入式设备中嵌入式系统已经被广泛应用嵌入式设备中嵌入式系统嵌入式系统 1 1．嵌入式计算机系统的特点．嵌入式计算机系统的特点 （1）面向特定应用 （2）量体裁衣、高效率设计 （3）软件被固化（4）开发工具和环境 （5）较长的生命周期嵌入式系统嵌入式系统 2 2．嵌入式操作系统概述．嵌入式操作系统概述 QNXWindows CEVxWorkspSOSPalm OSOS-9DeltaSystemHopen嵌入式系统嵌入式系统 2 2．嵌入式系统的发展趋势．嵌入式系统的发展趋势 （1）嵌入式处理器向64位过渡 （2）嵌入式Linux操作系统 （3）联网成为必然趋势 （4）实现微小尺寸、微功耗和低成本 （5）提供精巧的多媒体人机界面 计算机发展趋势计算机发展趋势 n 结构的改革–流水线、平行处理n智能仿真–神经网络、模糊逻辑、多值逻辑n新材料、新技术–生物计算机、光计算机、量子计算机。