计算机科学导论第二周学习总结

第四章、门和电路

4·1计算机与电学

门（gate):对电信号执行基本运算的设备。

电路（circuit):相互关联的门的组合，用于实现特定的逻辑函数。

布尔代数（bloolean algeabra):表示二值逻辑函数的数学表示法。

逻辑框图（logic diagram):电路的图形化表示。

真值表（truth table):列出所有可能的输入值与输出值的组合的表。

4·2门

非门（NOT）

有时也叫逆变器，因为对它输入的值取逆。

与门（AND）

X=A*B

或门（OR）

X=A+B

异或门（XOR）

相同输0，相异输1

与非门和或非门（NAND,NOR）

与运算和或运算的结果取逆。

4·3门的构造：

晶体管（transistor):作为导线或电阻器的设备，由输入信号和电平决定它的作用。

半导体（semiconductor):既不是良导体也不是绝缘体的材料。

4·4电路

组合电路（combinational circuit):输出仅由输入值决定的电路。

把一个门的输出作为下一个门的输入就组合成了一个电路。

时序电路（sequential circuit):输出是由输入和电路当前状态决定的电路。

电路等价（circuit equivalence):对应每个输入值组合，两个电路都有完全相同的输出。➡布尔数的运算律

加法器（adder):对二进制执行加法的电路。

半加器（half adder):计算两个数位的和并进行正确进位的电路。但是不考虑进位输入。

全加器（full adder):计算两个数位的和并考虑进位输入的电路。

✴难点：由半加器构建全加器：把从半加器得到的和与进位数相加。

多路复用器（multiplexer):使用一些输入控制信号决定哪条输入数据线发送输出信号的电路。

多路分配器（demultiplexer):它只有一个输入，根据n条控制线的值，将它发送到2的n次方个输出。

4·5存储器电路

✴重点分析;S-R锁存器

4·6集成电路

集成电路（intergrated circuit):又称芯片（chip),是嵌入了多个门的硅片。

4·7CPU芯片

每个CPU芯片都有大量的引脚，计算机系统的所有通信都是通过这些引脚来完成的，这些通信本身也是和高级电路的存储器I/Q设备连接在一起。

CPU的处理和其他设备之间的交互有时被称为属于计算机的构建体系结构（component architecture)

第五章、计算部件

5·1独立的计算机部件

✴重点：分析一则计算机广告：

部件：

1. 中央处理单元，时钟（clock)发出一定频率的脉冲
2. 总线（bus):访问输入、输出设备的，且与处理器相连
3. 缓存(cache):处理器可以直接访问。
4. 显示器
5. 图形处理器（GPU)
6. 随机访问存储器（RAM） 内存的每一个·字节都能被直接访问
7. 固态硬盘（Solid-State Disk, SSD)
8. 专业工程协会的标准代号，反应计算机的性能。

USB,HDMI,LAN10/100

计算机尺寸的计量：储存量时使用2的幂，存储时间使用了10的幂

5·2存储程序的概念

冯·诺伊曼体系结构：

可编址性（addressability):内存中每个编址位置存储的位数。

算数/逻辑单元(ALU):执行算术运算和逻辑运算的计算机部位。

寄存器(register)：CPU中的一小块存储区域，用于存储中间值和特殊值。

输入单元（input unit):接受存储在内存中的数据的设备。

输出单元(output):一种设备，用于把存储在内存中的数据打印或显示出来，或者把存储在内存或其他设备中的信息制成一个永久副本。

控制单元（Control unit):控制其他部件的动作，从而执行指令序列的计算机部件。

指令寄存器（Instruction Register, IR):存放在当前正在执行的指令的寄存器。

程序计数器(Program Counter, PC)：存放下一条将要执行的指令的地址的寄存器。

中央处理器（CPU）：算数/逻辑单元和控制单元的组合，时计算机用于解释和执行的“大脑”。

总线宽度（bus width):可以在总线上进行传输的位数。

流水线（pipelining):一种指令分解为可重复执行的小步骤的技术。

主板(motherboard):个人计算机的主电脑版。

处理周期步骤：

读取下一套指令

译解指令

如果需要，获取数据

执行指令

磁道（track):磁盘表面的同心圆。

扇区(sector):磁道的一个区。

块(block):储存在扇区中的信息。

寻道时间（seek time);读/写头定位到指定磁道的所花费的时间。

等待时间(latency)：把指定的扇区定位到读/写头之下所花费的时间。

存取速度(access time)：开始读取一个数据块之前所花费的时间，即寻道时间和等待时间之和。

传送速度(transfer rate):数据从磁盘传输到内存的速率。

柱面(cylinder):所有磁盘表面同心磁道的集合。

5·4并行计算

四种一般的形式：位级、指令级、数据级和任务级。

同步处理(synchronous processing):多处理器将同一个程序应用于多个数据集。

共享内存并行处理器(shared memory paraliel processor):多个处理器共享内存的情况。