导图社区 计算机基本概念
介绍了计算机系统基本组成、数据表示、体系结构、存储系统、输入/输出技术、总线、安全性与可靠性、系统性能评测等相关基本概念。可以用于入门了解,或复习总结。
编辑于2022-06-30 12:21:47简要列举了5种软件架构体系风格、包括组成、图示、示例代码。为软件系统的开发提供清晰、可预测和可维护的框架。
介绍归纳 C Sharp 语音的基础重点知识。包括语言基础、字面常量、程序集、不安全代码、基础类、枚举、数组、泛型、字符串、正则表达式、委托与事件、文件、异常、多线程、异步、反射、网络、绘图、WinForm、Windows、跨平台调用等内容。思维导图示例中,有示例代码,方便学习与练习。
这份思维导图归纳了一些HTML基本的元素标签、布局、表单,以及 HTML5 API 如 WebSockets、Fetch API 等内容。CSS 主要是归纳了选择器。JavaScript 主要是包含了函数与箭头函数、this 关键字、Promise 异步对象。此外还有AJAX、jQuery 与 jQuery AJAX、JSONP 等内容。导图中的注释有很多相关的详细说明与示例代码,其中后端的测试代码是用的 PHP。希望能帮到大家!
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简要列举了5种软件架构体系风格、包括组成、图示、示例代码。为软件系统的开发提供清晰、可预测和可维护的框架。
介绍归纳 C Sharp 语音的基础重点知识。包括语言基础、字面常量、程序集、不安全代码、基础类、枚举、数组、泛型、字符串、正则表达式、委托与事件、文件、异常、多线程、异步、反射、网络、绘图、WinForm、Windows、跨平台调用等内容。思维导图示例中,有示例代码,方便学习与练习。
这份思维导图归纳了一些HTML基本的元素标签、布局、表单,以及 HTML5 API 如 WebSockets、Fetch API 等内容。CSS 主要是归纳了选择器。JavaScript 主要是包含了函数与箭头函数、this 关键字、Promise 异步对象。此外还有AJAX、jQuery 与 jQuery AJAX、JSONP 等内容。导图中的注释有很多相关的详细说明与示例代码,其中后端的测试代码是用的 PHP。希望能帮到大家!
计算机
计算机系统
组成
硬件
运算器
控制器
中央处理单元
存储器
内部存储器
外部存储器
输入设备
输出设备
外部设备
软件
中央处理单元
Central Processing Unit
功能
程序控制
操作控制
时间控制
数据处理
中断响应
核心/内核的主要组成
运算器
组成
算术逻辑单元
Arithmetic and Logic Unit
累加存储器
AC
数据缓冲寄存器
DR
状态条件寄存器
PSW
控制器
控制
指令控制逻辑
指令寄存器
IR
程序计数器
PC
地址寄存器
AR
指令译码器
ID
时序控制逻辑
总线控制逻辑
中断控制逻辑
寄存器组
专用寄存器
即运算器、控制器中的寄存器。
通用寄存器
内部总线
数据表示
机器数
定义
各种数值在计算机中表示的形式
采用二进制计数制
小数点是隐含的
机器数对应的实际数值称为数的真值
分类
无符号数
表示正数
分
定点数
定点整数
纯整数
若约定小数点的位置 在机器数的最低位之后
定点小数
纯小数
若约定小数点的位置 在机器数的最低位之前
带符号数
表示
最高位表示正、负的符号位
其余位表示数值
编码
码制
原码
反码
补码
移码
浮点数
表示形式
浮点表示法
IEEE 754
校验码
基本思想
把数据可能出现的编码分为
合法编码
错误编码
码距
任意两个合法编码之间间隔的二进制位数
分类
奇偶校验码
Parity Codes
海明码
Hamming Code
循环冗余校验码
Cyclic Redundancy Check
体系结构
概述
关系
计算机体系结构
Computer Architecture
计算机的概念性结构和功能属性
计算机组织
Computer Organization
计算机体系结构的逻辑实现,即计算机组成原理(数据流和控制流的组成及逻辑设计)
计算机实现
Computer Implementation
计算机组织的物理实现
分类
宏观上按处理机数量分类
单处理系统
Unit-processing System
并行处理与多处理系统
Parallel Processing and Multiprocessing System
分布式处理系统
Distributed Processing System
微观上按并行程度分类
Flynn 分类法
按指令流和数据流的多少进行分类
单指令流、单数据流
SISD
单指令流、多数据流
SIMD
多指令流、单数据流
MISD
多指令流、多数据流
MIMD
冯泽云分类法
按计算机系统在单位时间内能够处理的最大二进制位数分
字串行位串行
WSBS
字并行位串行
WPBS
字串行位并行
WSBP
字并行位并行
WPBP
Handler 分类法
基于硬件并行程度,计算并行度分
处理机级
每个处理机中的算逻单元级
每个算逻单元中的逻辑门电路级
Kuck 分类法
按指令流和执行流及其多重性分
单指令流单执行流
SISE
单指令流多执行流
SIME
多指令流单执行流
MISE
多指令流多执行流
MIME
指令系统
概念
指令集体系结构
Instruction Set Architecture
一个处理器支持的指令和指令的字节级编码
分类
从体系结构分类的依据
操作数在CPU中的存储方式
显式操作数的数量
操作数的位置
指令的操作
操作数的类型与大小
按暂存机制分类
堆栈
Stack
累加器
Accumulator
寄存器组
a set of Registers
发展途径
CISC
Complex Instruction Set Computer,复杂指令集计算机
RISC
Reduced Instruction Set Computer,精简指令集计算机
流水处理
控制方式
顺序方式
重叠方式
流水方式
流水线的种类
流水的相关处理
并行处理
并行性
同时性
两个或两个以上的事件在同一时刻发生
并发性
两个或两个以上的事件在同一时间间隔内连续发生
分类
存储器操作并行
处理器操作步骤并行(流水线处理机)
处理器操作并行(阵列处理机)
指令、任务、作业并行(多处理机、分布处理系统、计算机网络)
存储系统
存储系统的层次结构
CPU内
通用寄存器组
Cache(高速缓存)
Cache与主存之间的交互功能全部由硬件实现。
CPU外
Cache
主存储器
联机磁盘存储器
脱机存储器
分类
按位置分
内存(主存)
外存(辅存)
按材料分
磁存储器
半导体存储器
光存储器
按工作方式分
读/写存储器
随机存储器,Random Access Memory,RAM
只读存储器
固定只读存储器
Read Only Memory,ROM
可编程的只读存储器
Programmable Read Only Memory,PROM
可擦除可编程的只读存储器
Erasable Programmable Read Only Memory,EPROM
电可擦除可编程的只读存储器
Electrically Erasable Programmable Read Only Memory,EEPROM
闪速存储器
Flash Memory
按访问方式分
按地址访问的存储器
按内容访问的存储器
按寻址方式分
随机存储器
Random Access Memory,RAM
顺序存储器
Sequentially Addressed Memory,SAM
直接存储器
Direct Addressed Memory,DAM
相联存储器
是一种按内容访问的存储器
用途
高速缓冲存储器
虚拟存储器中的段表、页表、快表存储器
关于 高速缓存
概念
用来存放当前最活跃的程序和数据
功能
存储器部分
用来存放主存的部分副本信息
控制部分
判断CPU要访问的信息是否在Cache存储器中,若在即命中。 命中时直接对Cache存储器寻址;未命中时,要按照替换原则决定主存的一块信息放到Cache存储器的哪一块里
地址映像(/映射)
CPU工作时,送出的是主存单元的地址。所以从Cache存储器读/写信息时,需要将主存地址转换成Cache存储器的地址
方法
直接映像
主存的块与Cache块的对应关系是规定的。
全相联映像
主存的块会调入Cache中的任一块。
组相联映像
组采用直接映像,块采用全相联映像。
替换算法
随机替换算法
先进先出算法
近期最少使用算法
优化替换算法
关于 虚拟存储器
Virtual Memory
概念
是现代系统提供的一种对主存的抽象
是一种逻辑存储器
实质是对物理存储设备进行逻辑优化的处理,并将统一的逻辑视图呈现给用户
使用专门的 MMU 将虚拟地址转换为主存储器的物理地址后访问主存
Memory Management Unit。 虚拟地址,Virtual Address,由CPU生成。
外存储器
磁表面存储器
磁盘
组成
盘片组
每个盘片都配有一个独立磁头。
圆柱面
所有记录面上相同序号的磁道构成一个圆柱面。
磁道
盘片上划分的许多同心圆。从外向里编号,最外一圈为0。
扇区
一个磁道沿圆周等分为若干段,每段称为一个扇段或扇区。每个扇区存放一个固定长度的数据块。
固态硬盘
光盘存储器
磁盘阵列技术
分类
独立磁盘冗余阵列
Redundant Array of Independent Disks,RAID
存储器网络
大型服务器系统中,把一个或多个服务器与多个存储设备连接起来的网络
Storage Area Network,SAN
输入/输出技术
编址方法
内存与接口地址 独立编址方法
内存与接口地址 统一编址方法
传输过程方法
直接程序控制
无条件传送
程序查询方式
中断方式
多中断信号线法
中断软件查询法
菊花链法
总线仲裁法
中断向量表法
直接存储器存取方式
Direct Memory Access
输入/输出处理机
通道
是一个具有特殊功能的处理器,又称为输入输出处理器
Input/Output Processor,IOP
外围处理机
Peripheral Processor Unit,PPU
是通道方式的进一步发展
总线
概念
总线是指计算机设备和设备之间传输信息的公共数据通道
Bus
分类
数据总线
Data Bus
传送数据信息,是双向的
地址总线
Address Bus
传送CPU发出的地址信息,是单向的
控制总线
Control Bus
传送控制信号、时序信号和状态信息等,整体是双向的
安全性、可靠性
安全
安全等级
三类安全性
技术安全性
管理安全性
政策法律安全性
安全威胁
影响数据安全的因素
内部因素
可采用多种技术对数据加密; 制定数据安全规划; 建立安全存储体系,包括容量、容错数据保护和数据备份等; 建立事故应急计划和容灾措施; 重视安全管理,制定数据安全管理规范;
外部因素
可将数据分成不同的密级,规定外部使用人员的权限; 设置身份认证、密码、设置口令、设置指纹和声纹笔迹等多种认证; 设置防火墙,为计算机建立一道屏障,防止外部入侵破坏数据: 建立入侵检测、审计和追踪,对计算机进行防卫; 建立计算机物理环境的保障、防辐射、防水和防火等外部防灾措施;
加密技术
技术关键
加密/解密算法 和 密钥管理
过程
数据加密
用 加密算法 和 加密密钥,将 明文 变换为 密文
数据解密
用 解密算法 和 解密密钥,将 密文 变换为 明文
密钥体制
对称密钥体制
对称加密算法
算法
数据加密标准
Digital Encryption Standard,DES
三重DES
3DES,TDES
RC-5
Rivest Cipher 5
国际数据加密算法
International Data Encryption Adleman,IDEA
高级加密标准
Advanced Encryption Standard,AES
非对称密钥体制
非对称加密算法
说明
密钥有两个
公开密钥
PublicKey
私有密钥
PrivateKey
用公开密钥对数据进行加密,只有用对应的私有密钥解密; 如果用私有密钥对数据进行加密,只有用对应的公有密钥解密;
算法
RSA
Rivest, Shamir and Adleman
Hash 函数
Hash(哈希)函数
概念
输入一个长度不固定的字符串,返回一串固定长度的字符串,又称 Hash值
单向Hash函数用于产生 信息摘要(Message Digest)
函数
MD5
可靠性
概述
计算机系统的硬件故障通常是由元器件的失效引起的
可靠性模型
串联系统
并联系统
N 模冗余系统
措施
提高元器件质量
发展容错技术
系统性能评测
常用方法
时钟频率
指令执行速度
等效指令速度法
数据处理速率法
核心程序法
基准测试程序
整数测试程序
浮点测试程序
SPEC 基准测试程序
TPC 基准程序