电工与电子技术电子商务电子课件数据与计算（第4版）Ch1 计算系统ppt

1、电子课件数据与计算（第4版）Ch1 计算系统Chapter 1Computing System2019.8数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIOverview计算机系统计算机简史计算机模型计算机组成操作系统网络数据与信息review数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算系统Computation System = Computer + Data数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI1.1 计算机系统Computer SystemQuestion 1Whats the computer？Question 2Whats Can

2、 Do？（and How to do？）Question 3Whats in the computer？数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIThe GoalOff-TopicAdvanced Education，Include学习计算机的基本知识了解计算机技术如何影响着社会如何影响着人类的生活网络如何改变着世界理解计算机处理问题的方法和过程一种科学素质提升个人能力学习计算机Magic, Interesting, Abstract, Difficult数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI1.1.1计算机设备台式机，桌面机, PC数据与计算 Edit

3、ion 4，CS of ZJu，PHEI计算机设备 移动终端，也是个人机数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机全球最强超级计算机“神威-太湖之光”数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机-大型机数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIComputer冯 诺依曼：自动计算系统（Auto Computing System）计算机系统：硬件 + 软件数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIServerPCNotebookLaptopPadSmart

4、phone程序和软件SoftwareProgramSystem SoftwareApplication Software除硬件外的所有与计算机相关的文档、程序、语言等都被归类为软件，因此软件也是一个系统，也是非常复杂的一个系统数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机的发展 - 硬件第一代计算机 电子管典型机 ENIAC数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机的发展 - 硬件第二代计算机 晶体管火柴棒典型机 IBM7094数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIMoores Law： Fun FactsThe number

5、of transistors incorporated in a chip will approximately double every 24 months.Gordon Moore, Intel co-founderFrom 数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机的发展 - 硬件第三代 集成电路(SSL)主板数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI程序设计范式操作系统软件发展高级语言机器码01010001汇编语言数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机模型Model：抽象表达，展示功能黑盒模型数据与计算 Editio

6、n 4，CS of ZJu，PHEI计算机模型具有程序能力的数据处理机 Data Processor with Program 数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机模型现代计算机模型-冯诺依曼模型数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI冯诺依曼机器五个组成部分ALU，Controller，Memory，Input/OutputALU + Controller CPU(中央处理器) 其他结构哈佛结构，数据与程序分别存储并行处理流水线二进制程序和程序运行的数据以同样的格式存储程序存储原理程序在运行之前就已经被存放到存储器中程序长度有限数据与计算 E

7、dition 4，CS of ZJu，PHEI计算机组成数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI处理器系统CPU（Processor，处理器）VLSI，高集成度；多核-一个硅片上集成多个处理器主频：Hz字长：处理器传输和运算的数据长度CISC and RISC数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI存储器子系统数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI内存（Memory）外存（Storage）功能特点特点功能运行程序（易失性）速度很快速度很慢存储程序和数据(持久性)容量小容量大价格贵价格便宜体积小体积大/较大存储器子系统内、外存结构内存

8、：运行程序外存：存放程序和数据字节存储模式以字节（Byte，8位二进制）为基本单位组织和处理数据、存储容量：KB，MB，GB工作原理CPU从外存中调入程序代码到内存执行执行结束，将程序和结果再保存到外存数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI内存 memory运行程序RAM(Random Access Memory)存储芯片，有时也称内存为RAMROM：Read Only MemoryFlash Memory：闪存，U盘，固态硬盘的技术数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI存储器子系统-外存天才设计权衡速度和容量：高性价比计算机成为了大众消费品外存使用

9、专门接口电路与主机连接磁盘，固态硬盘（ SSD，半导体 ）磁道：存储数据扇区：数据存储以扇区为单位分配数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI缓存 Cache-伟大的技术系统性的速度鸿沟CPU速度飞快，内存慢，外存更慢计算机的性能瓶颈存储器的时空局限性如果CPU访问某存储器单元，可能很快再次访问这个单元，也可能很快访问它的附近单元使用缓冲存储器数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI输入输出子系统端口(连接)接口(缓冲)PC机端口便携机端口USB Port数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIUSB： Another great t

10、echnologyUniversal Serial Bus输入输出接口的一个突破性技术进步几乎统一了外设与主机的连接标准适用于计算机和数码产品的各类设备只要设备是USB接口，插上计算机就可以被识别和使用USB标准USB 2.0： 60MB/sUSB 3.0： 500MB/s数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机启动Power OnBIOS，基本输入输出系统3. 操作系统数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI操作系统 OSOperating System软件的核心计算机环境、平台、生态-重要性常用的OSWindows，MacOSiOS , And

11、roid UNIX/Luinx/BSD定义调度计算机的所有资源帮助用户使用计算机数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI操作系统-功能数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIOS 设计目标大型机操作系统注重性能和资源利用率PC机操作系统为了方便用户使用计算机手持式设备的操作系统强调可用性嵌入式系统（如电器、汽车）设计成无须用户干预，多半是打开或关闭某个功能的操作而以计算机的角度来看，操作系统管理并分配资源、调度和运行程序，帮助用户使用计算机数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIOS-计算机的核心硬件资源：CPU、内存、外存、外设、接

12、口、缓存软件资源：不可计数，目前我国移动App数量450万OS：大型、复杂软件，Windows10有5千万行代码调度CPU、存储器、外设目标资源的有效使用数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEICPU 调度也称为CPU管理、进程（Processing）管理为每个程序分配一个时间片CPU轮流执行程序CPU运行速度极快运行多个程序看上去像多个程序“同时运行”多任务功能Windows taskmgrDemonstration Apple：Activity Monitor数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI内存调度内存管理程序只是在需要运行时才被装载到内存中

13、给各个程序分配内存空间跟踪每一个程序驻留在内存的具体位置和它所用到的内存单元数量特点运行的程序数量上动态的：确保程序运行时的空间可用内存空间不能同时容纳程序需要的全部空间：缓存严格的内存保护策略数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI设备管理为各种设备提供统一的管理策略确保各个活动程序的窗口完整性接收来自键盘和鼠标的输入，转换为相应的数据和操作命令传递给应用程序设备驱动程序：让设备自行工作磁盘管理：归类到文件系统数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI多系统和虚拟机多系统一台计算机运行多个操作系统怪物为其他操作系统工作-虚拟机数据与计算 Edition

14、4，CS of ZJu，PHEI操作系统结构内核：直接操作计算机硬件外壳：用户界面GUI（Graphic User Interface）数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI操作系统-文件系统用户：操作系统最重要的就是文件系统数据组织和表示的最主要的方法是一种抽象的、易于理解的数据组织形式文件存储在存储器上的数据的有序集合，并标记文件名文件系统所有文件的集合，and操作系统对文件的管理操作系统对文件“按名存取”Windows文件扩展名指示文件的类型数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIWindows 文件扩展名扩展名文件类型扩展名文件类型.exe可执

15、行（程序）文件.docWord文档文件.com命令（程序）文件.docxMS Office高版本文档文件.bat批(处理)文件，可执行.xls, .xlsxExcel工作簿文件.sys系统文件.ppt, .pptxPowerPoint演示文稿文件.cC语言源程序文件.javaJava语言源程序文件.txt文本文件.obj目标文件也可以是文本型的脚本文件，通常是编程语言或命令集数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI计算机网络两台计算机的互联0101010101100011111资源共享数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI互联网和WebInternet

16、(互联网，因特网)唯一覆盖全球的最大网络开放性：入网机器都是主机(Host)丰富的资源虚拟社会Web(万维网)WWW，Web综合信息服务超文本浏览器数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI数据和信息Data and InformationInformation System硬件软件数据用户过程通信ERP企业资源管理数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEI数据和信息当你看久了互联网，互联网就会回看着你重要的文字：计算机和手机上网的所有操作、甚至去了什么地方，见了什么人，几乎每一件事都有迹可寻：网络尽一切可能收集用户的各种信息，并存放起来，也许是永久性的存放。其实，这些信息往往都是你“奉送”给网络的信息的定义（Claude E. Shannon）信息是用来消除随机不确定性的东西Another：计算思维计算思维是什么计算思维不是什么是概念化不是程序化是根本的不是刻板的技能是人的思维不是计算机的思维是思想不是人造物是数学与工程思维的互补与融合不是空穴来风面向所有的人，所有的地方不局限于计算学科数据与计算 Edition 4，CS of ZJu，PHEIReviewWhats Computer?Whats Computing System?Computer SystemHardware SystemSoftware SystemComputing