计算机网络基础知识归纳

第1章微型计算机系统概述本章主要内容：11半导体存储器的分类绪论2微型计算机系统的硬件组成3微型计算机系统的工作原理4微型计算机系统的启动过程5微型计算机系统的EDA设计方法第1章微型计算机系统概述1.1绪论微型计算机（简称微机）：将计算机的核心器件中央处理器（运算器和控制器）集成在一块半导体芯片上，配以存储器、I/O接口电路及系统总线等设备的计算机。微型计算机系统：以微型计算机为主体，配上系统软件和外设之后，就构成了微型计算机系统。第1章微型计算机系统概述微机的分类以微处理器型号为标志划分：286计算机386计算机486计算机Pentium计算机PentiumⅡ计算机PentiumⅢ计算机Pentium4计算机……第1章微型计算机系统概述微机的分类按计算机运算部件处理的数据位数来划分：8位计算机16位计算机32位计算机64位计算机……位数越多计算机运算速度越快。第1章微型计算机系统概述微型计算机系统的组成计算机硬件是计计算机软件是指在计算机系统中所有微型计算机系统算机中运行的各种程实际物理装置的序及其处理的数据和总称，是计算机相关的文档，是计算完成各项工作的计算机硬件计算机软件机的“灵魂”。物质基础。CPU系统软件应用软件内存操作系统文字处理硬盘…………鼠标……第1章微型计算机系统概述1.2微型计算机系统的硬件组成与工作原理1.2.1微型计算机系统的硬件组成冯•诺依曼的“存储程序和程序控制”的设计思想：微型计算机系统的硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大基本部件组成。计算机内部采用二进制数据格式表示数据和指令。程序将被事先存入主存储器中，计算机在工作时能在不需要操作人员干预的情况下，自动逐条取出指令并执行。第1章微型计算机系统概述1.2.1微型计算机系统的硬件组成运算器（ALU）：运算器的核心是算术逻辑单元，是完成各种算术和逻辑运算的部件。控制器（CU）：发出各种控制信息，使计算机各部件协调工作的部件。存储器（M）：记忆程序和数据的部件。输入设备（IN）：将程序和数据输入的部件。输出设备（OUT）：将结果数据和其它信息输出的部件。第1章微型计算机系统概述1.2.1微型计算机系统的硬件组成计算机五大部件之间有两类信息在流动：数据信息：用双线表示，包括原始数据、中间结果、计算结果和程序指令；控制信息：用单线表示，它是由控制器发出，指挥和协调其它各部件动作的信号。不论是数据还是控制命令，计算机中都是用“0”和“1”表示二进制信息。计算机工作时将存放在存储器中的程序逐条取出到控制器，控制器执行指令时发出控制信号到运算器、存储器、输入设备、输出设备。第1章微型计算机系统概述1.2.1微型计算机系统的硬件组成现代微型计算机系统硬件组成：第1章微型计算机系统概述1、微处理器微处理器包含运算器和控制器，微处理器的性能基本决定了计算机的性能，是微型计算机的核心。随着微电子技术的发展，微型计算机的发展基本遵循摩尔定律。年，Intel公司研制成功了第1台微处理器Intel4004；1973年，Intel公司又研制成功了8位微处理器Intel8080；年，Intel公司推出了首枚16位微处理器8086；同年，IBM公司基于Intel8088芯片推出的IBM-PC计算机，使微型计算机进入到了一个迅速发展的使用时期。8086微处理器将在第3章介绍。第1章微型计算机系统概述2、协处理器协处理器用于特定任务的处理，以减轻系统微处理器的负担，是微型计算机系统的选配硬件。例如，数字协处理器可以控制数字处理；图形协处理器可以处理视频绘制。常见的协处理器有Intel8087。8087协处理器将在第3章简单介绍。第1章微型计算机系统概述3、内存储器也称主存或内存，用于存放计算机正在运行的程序和用到的数据等内存储器分为随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）两大类。随机存储器：RAM接受程序的控制，可由用户写入数据或读出数据，但是断电后数据会消失。RAM可以用来临时存放程序、输入数据和中间结果等。只读存储器：ROM中的信息由厂家预先写入，一般用来存放自检程序、配置信息等。通常只能读出而不能写入，断电后信息不会丢失。内存储器将在第6章介绍。第1章微型计算机系统概述4、总线控制逻辑微型计算机系统采用总线结构总线是连接计算机各组成部件的公共数据通路。在微型计算机系统中，总线分为：片内总线：连接CPU内部的各个部件；片级总线：连接CPU、存储器及I/O接口等电路，构成所谓的主机板；系统总线：用来连接外部设备。系统总线的直观形式就是主板上的扩充插槽。第1章微型计算机系统概述4、总线控制逻辑主板与外部设备之间的数据传输必须通过系统总线，所以系统总线包含的信号线必须满足下列各种输入/输出操作的需要：（1）访问分布于主板之外的存储器；（2）访问I/O接口；（3）适应外部中断方式；（4）适应存储器直接与外部设备交换信息。总线控制逻辑的任务就是产生和接受这些操作所需要的信号。总线的相关概念将在第12章介绍。第1章微型计算机系统概述5、外存储器也称辅存或外存，用来存储大量暂时不参加运算或处理的数据和程序，是主存的后备和补充。常见的外存储器主要有：硬盘：安装在主机箱内，常见容量有：80GB、120GB、250GB等。光盘：信息读取要借助于光驱，其容量为650MB。DVD光盘：存储密度高，存储容量大，容量一般为4.7GB。优盘：是利用闪存在断电后还能保持存储的数据不丢失的特点而制成的，特点是重量轻、体积小。移动硬盘：可以通过USB接口即插即用，特点是体积小、重量轻、容量大、存取速度快。第1章微型计算机系统概述6、输入输出接口、鼠标等鼠标、外存、打印机、显示器等称为外部设备，简称外设，包括输入设备和输出设备两类。CPU与外设之间交换的信息有：数据信息、状态信息和控制信息。在微型计算机系统中，CPU通过输入输出接口（I/O接口）与外设交换信息。I/O接口电路的功能有连接外设和系统总线，完成信号转换、数据缓冲、与CPU进行信号联络等工作，使CPU和外设协调工作。I/O接口的概念将在第7章介绍，常用接口芯片在第9、第10以及第11章介绍。第1章微型计算机系统概述1.2.2微型计算机系统的工作原理1、指令、指令系统和程序指令：指令是指示计算机执行某种操作的命令，它由一串二进制代码组成。一条指令通常由操作码和操作数两个部分组成。操作码操作数指明该指令要完成的操指明操作对象本身作的类型或性质，如取或操作对象所存储数、加法、减法或逻辑的位置：寄存器名乘等。或存储单元地址。第1章微型计算机系统概述1、指令、指令系统和程序指令系统：一台计算机所能识别和执行的全部指令的集合，称为该计算机的指令集合或指令系统。不同计算机的指令系统包含的指令种类和数目也不同。指令系统是表征一台计算机性能的重要因素，它的格式与功能不仅直接影响到机器的硬件结构，而且也直接影响到系统软件，影响到机器的适用范围。第1章微型计算机系统概述1、指令、指令系统和程序程序：计算机根据人们预定的安排自动地进行数据的快速计算和加工处理。人们预定的安排是通过一个指令序列来表达的，这个指令序列就称为程序。一条指令规定计算机执行的一个基本操作，一个程序规定计算机完成的一个完整任务。8086的指令系统和程序设计将在第4和第5章介绍。第1章微型计算机系统概述2、机器语言、汇编语言和高级语言机器语言：计算机能够直接识别的数据是由二进制数0和1组成的代码；机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言；一条机器指令控制计算机完成一个基本操作；用机器语言编写的程序是计算机惟一能够直接识别并执行的程序，而用其他语言编写的程序必须经过翻译才能变换成机器语言程序，所以，机器语言程序被称为目标程序。第1章微型计算机系统概述2、机器语言、汇编语言和高级语言汇编语言：为了便于记忆和书写，每条二进制代码指令都可以用字母或符号来表示，称为汇编语言；汇编语言能够直接访问与硬件相关的存储器或I/O端口；用汇编语言编写的程序称为汇编源程序，要翻译成机器语言程序才可以由计算机执行。这个翻译的过程称为“汇编”，这种把汇编源程序翻译成目标程序的语言加工程序称为汇编程序。第1章微型计算机系统概述2、机器语言、汇编语言和高级语言高级语言：高级程序设计语言接近人类自然语言的语法习惯，易被用户掌握和使用。目前广泛应用的高级语言有多种，如C++、JAVA等。高级语言程序“看不见”机器的硬件结构，不能用于编写直接访问机器硬件资源的系统软件或设备控制软件。为此，一些高级语言提供了与汇编语言之间的调用接口。用汇编语言编写的程序，可作为高级语言的一个外部过程或函数，利用堆栈来传递参数或参数的地址。第1章微型计算机系统概述3、微型计算机系统的工作原理微型计算机的工作就是运行程序，运行程序就是依次逐条从存储器中取出预先存放的指令并完成指令规定的动作。微机系统的基本工作原理是存储程序和程序控序程制。指令1①任务启动时，②CPU从内存中执行该任务的程指令2逐条读取该程序CPU器储存内序和数据从外存的指令及相关的成批传送到内存指令k数据③CPU逐条执外存储指令n行指令,按指令据数器数据1④将指令的运算要求完⑤任务完成后，成对数将处理得到的全数据2处理结果送回内据的运部结果成批传送存保存算和处到外存以长久保数据m理存第1章微型计算机系统概述1.3微型计算机系统的启动过程RAM⑤装入引导程序硬盘⑦装入操作系统⑥⑧④执运读行行出CMOS引引操导导作③从何处启程序程系显示初始界面动？序统CPUROM②执行自举程序BIOS①执行加电自检程序第1章微型计算机系统概述DOSDOS（DiskOperatingSystem）是磁盘操作系统的简称，MS-DOS则是最普遍使用的PC兼容DOS。MS-DOS采用模块结构，它由五部分组成：ROM中的BIOS模块IO.SYS模块MSDOS.SYS模块COMMAND.COM模块引导程序。第1章微型计算机系统概述1.4微型计算机系统的EDA设计方法目前进入我国并具有广泛影响的EDA软件有Protel、PSPICE、MultiSIM10、Modelsim和Proteus等。是英国LabcenterElectronics公司开发的EDA工具软件，由广州风标电子技术有限公司作为中国的销售代理。Proteus软件可以实现原理图布图、PCB自动或人工布线和SPICE电路仿真，仿真处理器及其外围电路并实时使用RAM、ROM、键盘、马达、LED等。Proteus软件的使用及微机原理实验仿真将在第8和13章介绍。第1章微型计算机系统概述第二章WindowsXP操作系统操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件，是控制计算机所有操作的软件。1.操作系统的类别经过多年的发展，操作系统多种多样。为提高大型计算机系统的资源利用率，操作系统从批处理，多道程序发展为分时操作系统。为了满足计算机处理实时事件的需要，就有实时操作系统。为适应个人计算机系统的需要又出现了桌面操作系统。为适应并行系统的需要，就有了多处理器操作系统。为满足网络和分布计算的需要，就有了网络操作系统和分布式操作系统。此外，还有为支持嵌入式计算机的嵌入式操作系统。操作系统的主要功能：处理器管理、内存管理、设备管理、文件管理、作业管理操作系统的五大类型:批处理系统（DOS）、分时操作系统（windows、UNIX）、实时操作系统（LINUX）、网络操作系统（Netware/WindousNT）、分布式系统（Amoeba）典型操作系统A.UNIXUnix是一个通用、交互式、分时多用户并支持网络的操作系统，是可以运行在各种机型(从微机到巨型机在内)上的通用操作系统。主要适用于网络、大中小型机。缺点：软件少，价格贵，难掌握。B.DOSDOS是单用户、单任务和字符界面的操作系统，主要为16位微型计算机而设计，DOS目前仍在一些微型计算机上运行，但属于淘汰产品。C.Windows界面图形化，操作便捷采用多任务机制支持网络功能出色的多媒体功能硬件更容易使用具有众多应用程序的支持D．LinuxLinux是一个免费、源代码开放、自由传播