第5章 计算机系统硬件与软件

1、1/70,公共计算机教学与研究中心,大学计算机基础,曹成志,tsaocao163.com,2/70,课程介绍,非计算机专业本科学生必修课，4学分 理论讲授14周，共计14*4=56学时 实验16学时，共计8次实验课，实验内容参看大学计算机基础实验指导与自测参考书,3/70,成绩：百分制，其中课堂出勤及作业10分上机实验10分期末考试80分 期末考试形式：在计算机中答题，题型为填空、单选和多选题三种。 考试时间：预计第十六周,课程介绍,4/70,课程内容,计算机与社会信息化 微型计算机及常用软件 操作系统基础知识 计算机网络基础 信息安全与社会责任 算法与数据结构基。

2、机械CAD/CAM,第2章 CAD/CAM系统的硬件和软件,主要内容,CAD/CAM系统构成CAD/CAM系统类型,按计算机的连接方式划分,按计算机的类型划分,CAD/CAM的软件系统CAD/CAM软件选择的一些原则,系统软件,支撑软件,应用软件,CAD/CAM系统组成,CAD/CAM系统的体系结构,CAD/CAM系统由硬件和软件两大部分构成。硬件由计算机及外围设备组成，是CAD/CAM系统的物质基础。软件是指计算机程序及相关文档，是信息处理的载体。,图2-1 CAD/CAM系统体系结构,计算机类型,大型计算机,小型计算机,工程工作站,个人计算机,大型机CAD/CAM系统,小型机CAD/CAM系统,工作站CAD/CA。

3、第7章 计算机系统安全知识,7.1 计算机系统安全威胁 7.2 计算机系统安全概念 7.3 反病毒技术 7.4 反黑客技术 7.5 防火墙技术,第7章 计算机系统安全知识,7.6 入侵检测技术 7.7 数据加密技术 7.8 安全认证技术 7.9 法律规章与职业道德 7.10 本章小结,7.1 计算机系统安全威胁,恶意软件 有恶意目的的软件。 非法入侵 非法用户通过技术手段或欺骗手段或二者结合的方式，以非正常方式侵入计算机系统或网络系统，窃取、篡改、删除系统中的数据或破坏系统的正常运行。 网络攻击 通过向网络系统或计算机系统集中发起大量的非正常访问，而使其无法响。

4、,CAD/CAM工作站的硬件设备,网络化CAD系统,第2章 CAD/CAM系统硬件和软件,CAD/CAM系统组成,CAD/CAM系统的软件体系结构,CAD/CAM系统软硬件选型,CAD系统设计原则,CAD/CAM系统组成,第2章 CAD/CAM系统硬件和软件,工作站内部结构,第2章 CAD/CAM系统硬件和软件,CAD/CAM系统硬件应具备的基本功能 （1）计算功能 （2）存储功能 （3）输入输出功能 （4）交互功能,第2章 CAD/CAM系统硬件和软件,CAD/CAM工作站的硬件设备,第2章 CAD/CAM系统硬件和软件,CAD/CAM系统的软件体系结构,系统软件UNIX Windows Macintosh,第2章 CAD/CAM系统硬件和软件,CAD/CAM系。

5、第5章 标量处理机,5.1 先行控制技术 5.2 流水线技术 5.3 相关性分析技术 5.4 超标量处理机 5.5 超流水线处理机 5.6 超标量超流水线处理机,5.1 先行控制技术,5.1.1 指令的重叠执行方式 5.1.2 先行控制方式的原理 5.1.3 处理机结构 5.1.4 指令执行序列 5.1.5 先行缓冲栈 5.1.6 缓冲深度的设计方法,5.1.1 指令的重叠执行方式,1.顺序执行方式 执行n条指令所用的时间为：如果每段时间都为t，则执行n条指令所用的时间为：T3 n t主要优点：控制简单，节省设备 主要缺点：速度慢，功能部件的利用率低,2.一次重叠执行方式 如果两个过程的时间相等，。

6、第13章,计算机系统的测试与优化,第13章 计算机系统的测试与优化,第13章 系统的测试与优化,13.1常见的计算机系统测试软件 13.2 计算机系统的优化 13.3 本章小结,本章重点内容,掌握计算机系统测试的几款软件,掌握计算机系统优化的几款软件,13.1 常见的计算机系统测试软件,PC Booster、PC Wizard、HWMonitor 、D3DGear、 PC Booster 等较著名。系统测试软件SiSoft Sandra Professional Home2009和超级系统检测软件Everest较常用。13.1.1 系统测试工具 SiSoft SandraProfessional Home 200913.1.2 超级系统检测软件Everest13.1.3 Windows优化。

7、计算机组成与结构,湖南大学计算机与通信学院,10-1,第十章 输入输出结构,10.1 异步数据传输 10.2 可编程I/O 10.3 中断 10.4 直接存储器访问 10.5 I/O处理器 10.6 串行通信 10.7 实例：串行通信标准,计算机组成与结构,湖南大学计算机与通信学院,10-2,为了有效地执行功能，计算机除了能实现与存储器的交互，还应能与外部世界和设备交互信息，所有这些与计算机进行交互的设备可以归类为输入输出设备（I/O设备）,举例： 输入设备：键盘、鼠标、扫描仪 输出设备：显示器、打印机 输入/输出设备：硬盘、调制调解器,计算机组成与结构,湖南大学计算。

8、计算机组成与结构,湖南大学计算机与通信学院,8-1,第 八 章运 算 方 法,计算机组成与结构,湖南大学计算机与通信学院,8-2,本章我们详细说明几种常用数据格式的算术运算算法和它们的硬件实现。包括定点数表示及其加、减、乘、除过程和硬件实现，二十进制（或BCD）码的格式和操作。,接下来讨论一些提高算术操作性能的专用硬件，包括流水线、查找表、华莱士树 。,最后介绍浮点数的格式和它们的算术操作。包括浮点数的格式，性质，以及加、减、乘、除过程和硬件实现，还有IEEE 754 浮点数标准。,执行算术和逻辑运算的指令以及微操作是任何CPU的。

9、1,5.1 DVI系统 5.2 将多媒体和通讯功能集成到CPU芯片中,第五章 多媒体计算机硬件及软件系统结构,2,DVI系统获得Comdex 91 最佳展示奖 最佳多媒体产品奖,DVI系统如何解决计算机综合处理声、文、图信息？,一、DVI系统概述和总体结构,3,DVI系统解决计算机综合处理声、文、图信息： 采用PLV(Product Level Video)视频压缩编码算法 设计了二个专用芯片82750PB (PA) 像素处理器82750DB (DA) 显示处理器,4,82750LH 主机接口门阵82750LV VRAM/SCSI/Capture 接口门阵 82750LA 音频子系统接口门阵,设计制造了三块门阵电路,5,AVE Audio video Engine A。

10、1,Mpact芯片内部结构由以下部件组成,五个接口控制器 一个多通道SRAMCPU,2,五个接口控制器,存储器接口 PCI总线接口 视频接口 显示接口 外设接口,3,Mpact芯片内部结构由以下部件组成,五个接口控制器一个多通道SRAMCPU,4,一个多通道SRAM,4KB的SRAM SRAM上有8个通道,4个为写通道 4个为读通道,5,Mpact芯片内部结构由以下部件组成：,五个接口控制器一个多通道SRAMCPU,6,Mpact的CPU由四个ALU、一个运动估计单元（匹配和搜索算法）和指令解码控制器组成,7,2. Mpact PCI总线评价卡,EVB-101工作原理图,8,Rambus DRAM芯片结构,RDRAM比 VRAM快3-5倍 DR。

11、1,3. Mpact的支撑软件 Mediaware,模 块 结 构,MRK,2,二）Trimedia芯片、参考板及其软件开发环境,1. Trimedia 处理器,TM- 1000 功 能 模 块 图,4,TM-1000是Philips公司于1996年底推出的新一代媒体处理芯片（Media Processor）。它是一款针对实时处理音频、视频、图象和通讯数据流的通用微处理器，内部集成了一个极高性能的CPU，一些周边的I/O单元和协处理单元。综合运用内嵌DSP（Digital Signal Processing）的方案和通用CPU的高度可编程特性，使它以极高的性价比实现了高性能的多媒体功能。,5,2. Trimedia 设计参考板,框 图,6,这块PCI多媒。

12、4.1 计算机的发展 4.1.1 计算机的创始与发展 1.从原始计数法到计算机 手 石头 算盘 机械加法器 电子计算机 2.电子计算机 第一代：真空管 第二代：晶体管 第三代：集成电路 第四代：大规模集成电路 第五代：第五代计算机是把信息采集、存储、处理、通信与人工智能结合在一起的智能计算机系统。,第4章 计算机系统,第五代计算机能进行数值计算或处理一般的信息，主要能面向知识处理，具有形式化推理、联想、学习和解释的能力，能够帮助人们进行判断、决策、开拓未知领域和获得新的知识。人机之间可以直接通过自然语言（声音、文字）或图形图。

13、第5章 存储层次 讲解者：刘东波 联系方式：15574884845,Cache性能分析 降低Cache不命中率的方法 本讲小结,本讲主要内容,重点与难点,重点 根据平均访存时间公式和CPU执行时间公式进行Cache性能分析 降低Cache不命中率的6种方法 难点 Cache性能分析 伪相联Cache工作原理,5.2.7 Cache的性能分析,不命中率 与硬件速度无关 容易产生一些误导 平均访存时。

14、第八章 计算机系统结构,8.1 超标量处理机和超流水线处理机 8.2 向量处理机 8.3 并行处理机 8.4多处理机 8.5互连网络 8.6计算机系统结构新发展,8.1 超标量处理机和超流水线处理机,8.1.1 超标量处理机超标量（superscalar）机器最早在1987年提出，它是为改善标量指令执行性能而设计的机器。超标量方法是高性能通用处理器发展的一个方向，其本质是在不同的流水线中执行不相关指令的能力。 TI的SPARC系统由CPU芯片(TMS390Z50)和cache控制器芯片(TMS390Z55)组成，如图8.1所示。在片上有8个功能部件：3个ALU、移位器、加载/存储部件、转移部件、。

15、第8章 并行计算机系统,8.1 并行性的概念8.2 向量处理机8.3 阵列处理机8.4 多处理机系统8.5 机群系统8.6 网格计算,计算机系统性能和容量的快速增长，除了归功于底层VLSI技术的发展之外，另一个重要因素在于计算机体系结构的不断改进，而并行性则是其中的一个主要方面,8.1 并行性的概念,8.1.1 并行性分类8.1.2 提高并行性的技术途径8.1.3 并行性的发展8.1.4 并行计算机体系结构分类,所谓并行性，是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性它包括同时性与并发性两种含义同时性（Simultaneity）是指两个或两个以上的事件在同一时刻发生。

16、计算机系统安全原理与技术(第2版),第3章 计算机硬件与环境安全,计算机系统安全原理与技术(第2版),本章主要内容,3.1 对计算机硬件的安全威胁 3.2 计算机硬件安全技术 3.3 环境安全技术,计算机系统安全原理与技术(第2版),计算机硬件及其运行环境是计算机网络信息系统运行的基础，它们的安全直接影响着网络信息的安全。由于自然灾害、设备自然损坏和环境干扰等自然因素以及人为的窃取与破坏等原因，计算机设备和其中信息的安全受到很大的威胁。本章讨论计算机设备及其运行环境以及计算机中的信息面临的各种安全威胁和防护方法，并介绍利用硬。

17、第3章 计算机硬件与软件,3.1 计算机系统体系结构,计算机由软件和硬件组成。,图 31 计算机系统总体结构,3.2 计算机硬件,计算机可以分为个人计算机、工作站、小型机、大型机、超级计算机。,图 32 个人计算机的组成,3.2 计算机硬件（续）,计算机硬件的功能包括输入（input）、处理（process）、输出（output）三个环节。,图 33 计算机硬件结构,3.2 计算机硬件（续）,图 34 基于总线的硬件结构,3.2 计算机硬件（续）,3.2.1 中央处理器 中央处理器（Central Processing Unit ，CPU）可以控制数据的算术和逻辑运算，它们也引导和控制数据在不同。

18、第 5 章 流水和指令级高度并行的超级机,5.1 重叠方式 5.2 流水方式 5.3 向量的流水处理与向量流水处理机 5.4 指令级高度并行的超级处理机,5.1 重叠解释方式,5.1.1重叠原理与一次重叠指令的重叠解释使机器语言程序的执行速度会比采用顺序解释的有较大的提高。顺序解释指的是各条指令之间顺序串行(执行完一条指令后才取下条指令)地进行，每条指令内部的各个微操作也顺序串行地进行。,图 5.1 对一条机器指令的解释,解释一条机器指令的微操作可归并成取指令、分析和执行三部分，时间关系如图5-1所示。取指令是按指令计数器的内容访主存，取出。

19、,管理信息系统,教师：王长全 副教授 信箱：abc7010126.com山东大学威海分校商学院,管理信息系统 双学位课程,第二篇 技术篇,管理信息系统,5.1 硬件的概念,第5章 计算机硬件和软件,计算机硬件 中央处理器 主存储器 辅助存储器 各种I/O设备 总线,5.2 中央处理器,1. 微处理器一般功能 进行算术逻辑运算 可接收和发送数据 可暂存少量数据 提供控制信号 对指令解码,Intel CPU,2. CPU 主流产品,CPU字长 CPU在一个指令周期内能并行处理的二进制位数称作字长。 如16位CPU、32位CPU、64位CPU等。 CPU主频 CPU的时钟频率，CPU运算时的晶片振荡频率，。