第1章 计算机基础(第2讲)

第1章计算机基础 主讲 肖威 网络技术 3 微处理器的技术特点 重点 理解 1 微处理器的发展 微处理器的主流芯片一直是英特尔体系结构的x86处理器芯片以及奔腾处理器芯片 1 2计算机硬件系统 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 奔腾芯片具有10大技术特点 超标量 Superscalar 技术 超流水线 Superpipeline 技术 分支预测 双高速缓存的哈佛结构 指令与数据分开 固化常用指令 采用PCI标准的局部总线 错误检测及功能的冗余校验技术 内置能源效率技术 支持多重处理 1 2计算机硬件系统 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 超标量 Superscalar 技术 内置多条流水线能同时执行多个处理 实质是以空间换取时间 奔腾由两条整数指令流水线 U指令流水线和V指令流水线 和一条浮点指令流水线组成 1 2计算机硬件系统 超标量 处理器的内核中一般有多个执行单元 或称功能单元 如算术逻辑单元 位移单元 乘法器等等 未实现超标量体系结构时 CPU在每个时钟周期仅执行单条指令 因此仅有一个执行单元在工作 其它执行单元空闲 超标量体系结构的CPU在一个时钟周期可以同时分派 dispatching 多条指令在不同的执行单元中被执行 这就实现了指令级的并行 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 超流水线 Superpipeline 技术 超流水线细化了流水并提高主频 实质是以时间换取空间 经典奔腾的每条长整数流水线都分为4级流水 即指令预取 译码 执行和写回结果 每条浮点流水线分为8级流水 前4级与整数流水线相同 后4级则包括2级浮点操作 1级四舍五入及写回浮点运算结果 1级为出错报告 1 2计算机硬件系统 注意 超标量和超流水线的含义和区别 超流水线 比如 本来由5个步骤完成的工作 细化为10个步骤来完成 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 分支预测 为了保持流水线的较高吞吐率 奔腾芯片内置了分支目标缓存器 双高速缓存的哈佛结构 指令与数据分开 有两个8KB 可扩充为12KB 的超高速缓存 一个用于缓存指令 另一个用于缓存数据 提高访问缓存的命中率 指令与数据分开存储的结构称为哈佛结构 对于保持流水线的持续流动有重要意义 1 2计算机硬件系统 分支预测 当包含流水线技术的处理器处理分支指令时无法确定该指令的下一条指令 分支预测用于预测应当执行的下一条指令 并提前加载该指令 以提高整体执行速度 双高速缓存的哈佛结构 指令与数据分开 奔腾处理器当中有两个高速缓存 一个用于存储指令 一个用于存储数据 这就大大提高了高速缓存的命中率 从而不必去搜索整个存储器 就能得到所需要的指令与数据 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 固化常用指令 奔腾把一些常用指令 MOV ADD INC及DEC 固化为硬件实现 提高指令执行速度 增强的64位数据总线 奔腾的内部总线为32位 它与存储器之间的外部总线却是64位 它还使用了总线周期通道技术 能在第一周期完成之前就开始第二周期的运行 从而使内存子系统有更多的时间对地址进行译码 1 2计算机硬件系统 固化常用指令 将常用指令由微代码操作改为由硬件实现 提高执行速度 增强的64位数据总线 处理器内部32位 处理器与内存之间总线采用64为 提高指令与数据的供给能力 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 采用PCI标准的局部总线 局部总线技术的两个标准 一个是PCI标准 另一个是VESA标准 错误检测功能及冗余校验技术 具有内部错误检测功能和功能冗余校验技术 1 2计算机硬件系统 采用PCI标准的局部总线 PCI标准比VESA标准有很多优势 能容纳更先进的硬件设计 支持多处理 多媒体以及数据量很大的应用 使主板与芯片集的设计大大简化 错误检测及功能冗余校验技术 可在内部多处设置校验 以保证数据传送的正确 通过双工系统运算结果的比较 判断系统是否出现异常操作 3 微处理器的技术特点 重点 理解 2 奔腾芯片的技术特点 内置能源效率技术 当系统不进行工作时 自动进入低耗电的睡眠模式 而只需毫秒级的时间 系统就能恢复到全速状态 支持多重处理 多重处理是指多CPU系统 高速并行处理技术中常用多CPU系统 奔腾适用于多机环境下的数据交换和任务分配 1 2计算机硬件系统 重点掌握 牢记以上10个技术特点各自的特征 内置能源效率技术 系统不工作时 进入睡眠模式 节能 支持多重处理 多个CPU芯片组成多重处理系统 通过协作共同解决一个复杂的问题 历年真题 11年9月 关于计算机芯片技术的描述中 错误的是 A 奔腾芯片是32位的B 安腾芯片是64位的C 哈佛结构把指令缓存与数据缓存分开D 超流水线采用多条流水线执行多处理 3 微处理器的技术特点 重点 理解 3 安腾芯片的技术特点 从奔腾到安腾 Itanium 标志着英特尔体系结构从IA 32向IA 64的推进 两者的区别 奔腾是32位处理器 主要用于台式机和笔记本电脑 而安腾是64位处理器 主要用于服务器和工作站 286 386采用的是传统的复杂指令系统 即CISC技术 奔腾采用类似RISC技术 精简指令系统 而安腾则采用EPIC ExplicitlyParallelInstrutionCompting 简明并行指令计算 技术 1 2计算机硬件系统 熟记 奔腾和安腾的区别以及CISC RISC和EPIC的中文含义 4 主板与插卡 基础 识记 1 主板的组成 主板 Mainboard 又称主机板或母板 Motherboard 它是计算机主机的主要部件 通常由5个部分组成 CPU 存储器 总线 插槽以及电源 1 2计算机硬件系统 4 主板与插卡 基础 识记 2 主板的种类 主板的分类方法很多 处在不同的角度 就有不同的说法 常用 常考的有10种分类方法 见下表 1 2计算机硬件系统 重点牢记 主板不同分类方法 如按照芯片集可分为哪几类主板 历年真题 06年9月 关于主板的描述中 下列哪一个是错误的 A 按CPU插座分类有Slot主板 Socket主板B 按主板的规格分类有TX主板 DX主板C 按数据端口分类为SCSI主板 EDO主板D 按扩展槽分类有PCI主板 USB主板 解题思路 主板分类方法很多 按CPU插座分类 如Socket7主板 Slot1主板等 按主板的规格分类 如AT主板 Baby AT主板 ATX主板等 按数据端口分类 如SCSI主板 EDO主板 AGP主板等 按扩展槽分类 如EISA主板 PCI主板 USB主板等 4 主板与插卡 基础 识记 3 网卡简介 网卡是组网的关键部件 也称为适配卡 AdapterCard 网卡一方面与计算机连接 另一方面与传输电缆连接 其主要功能 实现与主机总线的通信连接 解释并执行主机的控制命令 实现数据链路层的功能 如形成数据帧 差错校验 发送和接收等 实现物理层的功能 如对发送信号的传输驱动 对进来的信号的侦听与接收 对数据缓存以及串行 并行转换等 1 2计算机硬件系统 熟记 网卡的3项功能 1 软件的分类 基础 识记 计算机系统是由硬件系统与软件系统两大部分组成的 硬件系统是物质基础 软件是灵魂 硬件具有原子的特性 而软件具有比特的特性 两者有本质区别 软件 程序 软件由程序与相关文档组成 软件是程序以及开发 使用和维护程序所需的所有文档的总和 广义地说 所有使用软件的技能也属于软件的范畴 1 3计算机软件系统 1 软件的分类 基础 识记 1 按照用途分类 分为系统软件和应用软件两大类 系统软件是贴近硬件的低层软件 操作系统 高级语言编程环境都是系统软件 应用软件按照具体用途的不同 可分为字处理软件 数据库软件 搜索引擎软件 压缩软件 多媒体软件 防病毒软件等 1 3计算机软件系统 硬件 系统软件 应用软件 1 软件的分类 基础 识记 2 按照授权分类 分为商业软件 共享软件 自由软件3大类 商业软件 Commercial ware 必须购买才能使用 称为正版软件 共享软件 Shareware 软件作者保留版权 但允许他人自由复制使用 大多数有功能限制和日期限制 自由软件 Freeware 版权仍属于原作者 但使用者可以自由复制 自由修改 如著名的Linux操作系统 1 3计算机软件系统 熟记 软件的不同分类 历年真题 10年3月 通过购买才能获得授权的正版软件称为软件 商业 2 程序 文档与软件开发 基础 识记 1 程序与文档 程序是由指令序列组成的 它告诉计算机如何完成一个具体的任务 文档是软件开发 使用和维护中的必备资料 它记录了软件在开发前期的设计 后期的测试 每个阶段的许多工作记录 1 3计算机软件系统 2 程序 文档与软件开发 基础 识记 2 软件开发 在软件的生命周期中 通常分为3个阶段 每个阶段又分为若干个子阶段 计划阶段 分为问题定义和可行性研究两个阶段 开发阶段 分为前期和后期 在开发前期分为需求分析 总体设计 详细设计3个阶段 形成的文档有软件需求说明书 软件设计规格说明书 在开发后期分为编码 测试两个阶段 形成的文档有产品发布的批准报告 有效性审查报告 项目小结报告 用户文档 安装手册 测试报告及资料清单 运行阶段 主要任务是软件维护 1 3计算机软件系统 重点牢记 软件生命周期的3个阶段以及每个阶段中划分的小阶段 注意不要混淆 熟记 各阶段形成的文档名称 2 程序 文档与软件开发 基础 识记 2 软件开发 软件开发阶段见表1 4 表1 4软件的开发子阶段 1 3计算机软件系统 2 程序 文档与软件开发 基础 识记 3 编程语言 编程语言分为机器语言 汇编语言和高级语言 机器语言 机器语言编写的程序能被计算机直接执行 它是由能被计算机识别的二进制代码 和 1 组成 机器语言因为不需要翻译 所以执行速度快 但是这种语言难记难学 汇编语言 汇编语言则由人们熟悉的英文助记符和十进制数代替二进制编码 汇编语言和机器语言都属于低级语言 但计算机不能识别英文助记符和十进制数 所以计算机不能直接执行汇编语言 必须通过汇编程序翻译成机器语言 计算机才能执行 高级语言 高级语言和自然语言差不多 计算机不能直接执行 必须通过解释程序翻译成机器语言才能执行 把高级语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具有两种类型 解释程序与编译程序 解释程序 把源程序输入一句 翻译一句 执行一句 并不形成整个目标程序 编译程序 把输入的整个源程序进行全部翻译转换 产生出机器语言的目标程序 然后让计算机执行从而得到计算结果 1 3计算机软件系统 熟记 3种语言的区别 三种语言对比 机器语言汇编语言高级语言 执行速度由快到慢 接近自然语言程度由低到高 历年真题 11年9月 关于软件概念的描述中 正确的是 A 汇编语言是符号化的机器语言 可在机器上直接运行B 程序由指令序列组成 用自然语言直接编写C 系统软件最核心部分是操作系统D 软件按授权方式分为正版软件和盗版软件 1 多媒体的基本概念 基础 识记 1 多媒体技术的概念 多媒体就是对文本 声音 图形 图像 动画 视频等多媒体信息通过计算机进行数字化采集 处理 压缩 解压 编辑 传输 存储 播放的一体化集成技术 1 4多媒体技术基础 1 多媒体的基本概念 基础 识记 2 多媒体的基本组成 多媒体技术来自不同的技术领域 组织形态及方法有不同的侧重 概括地说 可将其划分为偏硬件技术和偏软件技术 多媒体硬件系统的基本组成有 具有光驱CD ROM 这是多媒体硬件系统的一个重要标志 具有A D 模数 转换和D A 数模 转换的功能 能让语音的模拟信号和数字信号相互转换 从而使多媒体硬件系统具有高质量的数字音响功能 具有清晰度比较高的显示器 具有数据压缩与解压缩的硬件支持 1 4多媒体技术基础 2 数据压缩与解压缩技术 重点 理解 1 多媒体的数据量 多媒体计算机能够处理图形 图像 音频 视频 其数字化后的数据量十分庞大 是海量数据 2 压缩的基础是数据冗余 多媒体信息存在许多数据冗余 这为数据压缩创造了前提条件 压缩的理论基础是信息论 从信息论的角度来看 压缩就是去掉信息中的冗余 即去掉确定或可推知的信息 而保留不确定的信息 1 4多媒体技术基础 2 数据压缩与解压缩技术 重点 理解 3 压缩方法的种类 按照压缩前后图像的差别可分为 有损压缩 产生失真 压缩比大 和无损压缩 可逆 按照压缩的原理可分为 熵编码 无损压缩 源编码 有损压缩 和混合编码 具体的压缩编码方法有 信息熵编码法 EntryopyCoding 属于无损压缩 如哈夫曼编码 游程编码和算术编码 其中 哈夫曼编码最著名 信息熵编码法也是一种统计编码 预测编码法 PredictionCoding 常用的预测编码有微分脉码调制 DPCM 和 DM 调制等 变换编码法 TransformationCoding 常用的变换编码有离散傅立叶变换 离散余弦变换 离散哈达码变换等 矢量量化编码法 VectorQuantizationCoding 以矢量为单位量化 信息熵编码 只压缩冗余 不损伤信息熵 预测编码 去除相邻像素之间的相关性和冗余性 只对新信息进行编码 1 4多媒体技术基础 变换编码 将原始数据从初始空间或时间域进行数学变换 变换为更适合于压缩的抽象域 矢量量化编码 先对数据进行分组 每组数据构成一个矢量 再以矢量为单位进行量化 2 数据压缩与解压缩技术 重点 理解 3 压缩方法的种类 1 4多媒体技术基础 历年真题 11年9月 关于数据压缩的描述中 错误的是 A 多媒体信息存在许多数据冗余B 图像压缩允许采用有损压缩C 熵编码法属于无损压缩D 哈夫曼编码属于有损压缩 历年真题 09年3月 关于多媒体的描述中 错误的是 A 多媒体的数据量很大 必须进行压缩才能使用B 多媒体信息有许多冗余 这是进行压缩的基础C 信息熵编码法提供了无损压缩D 常用的预测编码是变换编码 2 数据压缩与解压缩技术 重点 理解 4 国际压缩标准 目前常用的压缩标准有以下3种 JPEG标准 定义了连续色调 多级灰度 彩色或单色静止图像等国际标准 MPEG标准 它是关于运动图像压缩编码的国际标准 包括视频 音频和系统3部分 它要考虑到音频和视频的同步 国际电信联盟ITU T关于视频编码的H 26x系列建议 包括H 261 H 262 H 263 H 264等 其中 H 261的目标是在ISDN上开展可视电话和电视会议 H 261的标准速率为P 64kps H 262等用于MPEG 2标准 H 263适合可视电话 H 264与MPEG 4类似 1 4多媒体技术基础 历年真题 10年3月 JPEG是一种图像压缩编码的国际标准 静止 历年真题 08年9月 MPEG压缩标准包括MPEG视频 MPEG 和MPEG系统3个部分 音频 3 超媒体与流媒体的概念 基础 识记 1 超文本的概念 传统文本是线性的 而超文本是非线性的 读者可以根据自己的需求和兴趣阅读内容 超文本就是收集 存储和浏览离散信息以及建立和表现信息之间关系的技术 2 超媒体的组成 超媒体是一种典型的数据管理技术 它是由称为结点和表示结点之间联系的链组成的有向图 网络 用户可以对其进行浏览 查询 修改等 1 结点 Node 是表达信息的基本单位 一个结点可以是文本 图形 动画 图像 音频 视频 2 链接 Link 是建立结点之间信息联系的指针 它定义了超媒体的结构 提供浏览 查询结点的能力 是超媒体的特征 1 4多媒体技术基础 熟记 结点和链接的概念 练习 以下可以作为结点的是 A 文本B 音频C 视频D 以上都可以 3 超媒体与流媒体的概念 基础 识记 3 流媒体技术 1 流媒体 StreamingMedia 又称流式媒体 是一种新的媒体传送方式 它是把整个音频 视频 A V 及3D等多媒体文件经过特殊压缩 形成一个个压缩包 由视频服务器向用户计算机连续 实时地依次传送 这种对多媒体文件边下载 边播放的传输技术称为流媒体技术 2 流媒体技术的3个特点 连续性 实时性 时序性 3 流媒体服务模式 客户机 服务器 C S 模式 1 4多媒体技术基础 历年真题 09年9月 关于流媒体的描述中 正确的是 A 流媒体播放都没有启动延时B 流媒体内容都是线性组织的C 流媒体服务都采用客户机 服务器模式D 流媒体数据流都需要保持严格的时序关系 解题思路 流媒体数据流有3个特点 连续性 实时性 时序性 即其数据流具有严格的前后时序关系 对于选项C 传统的流媒体服务大都是客户机 服务器模式 而近年来 P2P技术引入到流媒体传输中 形成了P2P流媒体服务模式 3 超媒体与流媒体的概念 基础 识记 4 多媒体软件 1 多媒体播放软件 常用的多媒体播放软件有WindowsXP自带的WindowsMediaPlayer 苹果公司的QuickTimePlayer 此外还有RealPlayerV11 暴风影音3 15万能版 RealONEPlayerV2 0 豪杰超级解霸3500V2 1 金山解