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一、前言 在這個快速發(fā)展的社會，計算機已經(jīng)走進了每家每戶，可以說計算機也在改變著這個世界的一言一行，我們已經(jīng)習(xí)慣了有計算機的時代，它也在默默無聞的改變著我們的生活，從而它給我們帶來的便利也是不言而喻的，那么有多少人了解計算機的體系結(jié)構(gòu)呢，下面就讓我們了解一下吧。 二、計算機系統(tǒng)概述 1、計算機系統(tǒng)硬件組成 計算機系統(tǒng)是由硬件和軟件組成，它們協(xié)同運作完成了整個系統(tǒng)指令的執(zhí)行，基本硬件組成有運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備組成，其中運算器和控制器是中央處理單元（CPU）的核心部件，用于用算和控制整個系統(tǒng)的程序處理操作。 2、中央處理單元（CPU）的功能 CPU主要有程序控制、操作控制、時間控制、數(shù)據(jù)處理等功能，同時它的主要組成部件有上面提到的控制器、運算器外還有寄存器組和內(nèi)部總線組成，其中運算器它是數(shù)據(jù)加工處理部件，用于完成計算機的各種算術(shù)和邏輯運算。控制器用于控制整個CPU的工作，它決定了計算機運作過程中的自動化，寄存器組分為寄存器和通用寄存器，運算器和控制器中的寄存器是專用寄存器，其作用是固定的，通用寄存器用途比較廣泛并可由程序員規(guī)定其用途。CPU有多核和單核，CPU中心的芯片就是其核心，是由單晶硅以一定的工藝制造而出，CPU所有的命令都是由其核心執(zhí)行，CPU的制造商AMD和intel的雙核技術(shù)在物理結(jié)構(gòu)上有著一定的差異，最明顯的差異就在于AMD能夠是雙核CPU管腳、功耗指標(biāo)跟單核CPU保持一致，從單核升到雙核不需要更換電源、芯片組、主板等，只需要刷新BIOS軟件即可。而多核CPU系統(tǒng)可以滿足用戶同時進行多個任務(wù)處理的要求。單核心多線程CPU在交替執(zhí)行多個任務(wù)時會出現(xiàn)慢或者卡動的現(xiàn)象，而多核心多線程在每個核心上執(zhí)行各自的任務(wù)，不存在交替執(zhí)行問題，從而能更大程度的滿足用戶需求。 三、計算機的體系結(jié)構(gòu) 1、計算機的體系結(jié)構(gòu)概述 計算機的體系結(jié)構(gòu)分為單處理、并行處理、多處理系統(tǒng)個分布式處理系統(tǒng)。 （1）單處理系統(tǒng)是利用一個處理單元與其他外部設(shè)備結(jié)合起來，實現(xiàn)存儲、計算通信、輸入與輸出等功能系統(tǒng) （2）并行處理與多處理系統(tǒng)是將所有需要的問題結(jié)合起來，彼此之間進行協(xié)調(diào)式的通信以便達到一個問題的共同求解。 （3）分布式組處理系統(tǒng)指的是遠距離而松耦合的多計算機系統(tǒng)。 2、存儲系統(tǒng) （1）存儲器，顧名思義是用來存儲數(shù)據(jù)的硬件設(shè)備，如CPU內(nèi)部的寄存器組，高速緩存，主板上的存儲器，光盤等，不同特點的存儲器通過硬件、軟件有機的組合從而形成計算機存儲體系結(jié)構(gòu)。 （2）存儲器按照位置可分為內(nèi)存和外存，其中內(nèi)存一般設(shè)在主機或主機板上，相對于外存其特點是容量小，速度快。外存大家都很熟悉，一般就是光盤、磁盤，固態(tài)硬盤等設(shè)備，用來存放大量的數(shù)據(jù)信息。 3、高速緩存 高速緩存是用來存放當(dāng)前最活躍的程序和數(shù)據(jù)，其特點是位于CPU和主從之間，速度比一般主從快5到10倍左右，由快速半導(dǎo)體存儲器構(gòu)成。 4、虛擬存儲器 可以將主從存儲器，看做一個由若干字節(jié)構(gòu)成的存儲空間，當(dāng)需要訪問主從中的數(shù)據(jù)時，由CPU給出要訪問數(shù)據(jù)所在的存儲單元地址，然后由主從的讀寫控制部件對應(yīng)的存儲單元，對其進行讀寫操作，從實際意義上說它是一個邏輯存儲器，實質(zhì)是對物理存儲設(shè)備進行邏輯化的處理，并將統(tǒng)一邏輯視圖呈現(xiàn)給用戶。 5、外存儲器 外存儲器用來存放暫時不用的程序和數(shù)據(jù)，并且以文件形式存儲，CPU不能直接訪問外存中的程序和數(shù)據(jù)，只有將其以文件為單位調(diào)入主從可訪問。外存儲器主要由磁表面存儲器（如磁盤、磁帶等）。 6、磁盤陣列技磁盤陣列是由多臺磁盤存儲器組成的一個快速、大容量的外部存儲子系統(tǒng)，常見的磁盤陣列有: RAID-0是一種不具備容錯能力的磁盤陣列。 RAID-1是采用鏡像容錯改善可靠性的一種磁盤陣列。 RAID-2是采用海明碼進行錯誤檢測的一種磁盤陣列。 RAID-3是減少了用于檢驗的磁盤存儲器個數(shù)，從而提高磁盤陣列的有效容量。 RAID-4是一種可獨立的對組內(nèi)各磁盤進行讀寫的磁盤陣列。 RAID-5是對RAID-4的一種改造，它不設(shè)置專門的檢驗盤。 RAID-6磁盤陣列采用兩級數(shù)據(jù)冗余和新的數(shù)據(jù)編碼以解決數(shù)據(jù)恢復(fù)問題。 四、計算機的安全性、可靠性與系統(tǒng)性能評測概述 1、計算機安全概述 計算機安全是一個非常廣的課題，既包括硬件、軟件、和技術(shù)，又包括安全規(guī)劃、安全管理和安全監(jiān)督等工作，其中安全管理尤為重要，這里主要介紹下計算機的加密技術(shù)和認證技術(shù)。 （1）加密技術(shù)是常用的安全保密手段，數(shù)據(jù)加密技術(shù)關(guān)鍵在于加密和解密和對秘鑰的管理，數(shù)據(jù)加密的過程就是對原來的明文或數(shù)據(jù)按哦種加密算法進行處理，使其成為不可讀的一段代碼，一般稱為密文，密文只有輸入秘鑰后才能顯示出來。 （2）加密技術(shù)一般有對稱加密技術(shù)，其特點是文件加密和解密使用相同的秘鑰。 （3）認證技術(shù)主要是解決網(wǎng)絡(luò)通信過程中雙方的身份認證，認證涉及到加密可秘鑰的交換。這里主要介紹數(shù)字簽名。數(shù)字簽名主要有一下幾個過程 a:信息發(fā)送者使用一個單向散列函數(shù)對信息生成摘要。 b:信息發(fā)送者使用自己的私鑰簽名 c:信息發(fā)送者把信息和已簽名的信息意思發(fā)送出去。d:信息接收者使用與信息發(fā)送者使用的同一個單向散列函數(shù)對接受本身生成信息摘要。再使用信息發(fā)送者的公鑰進行驗證，看是否被修改過。 關(guān)于計算機還有很多內(nèi)容，此處只是粗略介紹，有興趣的可以關(guān)注我后一起討論美妙神奇的計算機系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。 |
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