海南大学：《信息安全导论 Introduction to Information Security》课程教学资源（课件讲稿）第1章 计算机组成原理、第2章 计算机网络概述

信息安全导论 Introduction to Information Security 海南大学

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第1章计算机组成原理 学习要点： ·计算机的硬件组成： ·计算机的冯.诺依曼体系结构； ·计算机的基本工作过程； ·计算机的硬件系统和软件系统； ·计算机的应用模式

第1章 计算机组成原理 学习要点： • 计算机的硬件组成； • 计算机的冯.诺依曼体系结构； • 计算机的基本工作过程； • 计算机的硬件系统和软件系统； • 计算机的应用模式

1.1计算机的发展和硬件组成 1.1.1计算机的发展 1.1.2冯.诺依曼体系结构 1.1.3存储器 1.1.4中央处理器

1.1 计算机的发展和硬件组成 1.1.1 计算机的发展 1.1.2 冯.诺依曼体系结构 1.1.3 存储器 1.1.4 中央处理器

1.1.1计算机的发展 ·第一代计算机（大约从1946年到1959年) 第一代计算机的硬件主要采用电子管。这时的计算机体积 非常庞大，价格也很高，运算速度每秒仅几千次，使用机器语言 与符号语言（汇编语言）编写程序。计算机只能在少数尖端领域 中应用，主要用于军事和科学计算

1.1.1 计算机的发展 • 第一代计算机 （大约从1946年到1959年） 第一代计算机的硬件主要采用电子管。这时的计算机体积 非常庞大，价格也很高，运算速度每秒仅几千次，使用机器语言 与符号语言（汇编语言）编写程序。计算机只能在少数尖端领域 中应用，主要用于军事和科学计算

1.1.1计算机的发展 ·第二代计算机（大约从1959年到1965年) 第二代计算机的硬件主要采用晶体管，采用磁芯作为存储器， 外部设备采用磁盘、磁带，运算速度每秒几十万次。晶体管的体 积较电子管的体积小，体积的缩小及相关技术的发展，带来了计 算机运算速度的提高，存储容量的增大，功耗的降低以及可靠性 的提高。在软件方面提出了操作系统的概念，开始使用FORTRAN、 COBOL、Lisp等高级程序语言。第二代计算机不仅用于科学计算， 还用于数据处理和事务处理，并逐渐应用于工业控制领域

1.1.1 计算机的发展 • 第二代计算机 （大约从1959年到1965年） 第二代计算机的硬件主要采用晶体管，采用磁芯作为存储器， 外部设备采用磁盘、磁带，运算速度每秒几十万次。晶体管的体 积较电子管的体积小，体积的缩小及相关技术的发展，带来了计 算机运算速度的提高，存储容量的增大，功耗的降低以及可靠性 的提髙。在软件方面提出了操作系统的概念，开始使用FORTRAN、 COBOL、Lisp等髙级程序语言。第二代计算机不仅用于科学计算， 还用于数据处理和事务处理，并逐渐应用于工业控制领域

1.1.1计算机的发展 ·第三代计算机（大约从1965年到1971年) 第三代计算机的硬件主要采用中、小规模集成电路，用半 导体存储器代替了磁芯存储器。集成电路是把若干个元件集成 在一个指关节大小的半导体基片上，并进行封装，具有一定功 能的电子电路。在这个时期计算机系统软件也有了很大发展， 出现了操作系统和结构化程序设计的方法。计算机向标准化、 多样化和通用化方向发展，并开始应用于各个领域

1.1.1 计算机的发展 • 第三代计算机 （大约从1965年到1971年） 第三代计算机的硬件主要采用中、小规模集成电路，用半 导体存储器代替了磁芯存储器。集成电路是把若干个元件集成 在一个指关节大小的半导体基片上，并进行封装，具有一定功 能的电子电路。在这个时期计算机系统软件也有了很大发展， 出现了操作系统和结构化程序设计的方法。计算机向标准化、 多样化和通用化方向发展，并开始应用于各个领域

1.1.1计算机的发展 ·第四代计算机（20世纪70年代开始) 第四代计算机的硬件主要采用大规模与超大规模集成电路， 可以把整个处理器制造在一个指甲大小的芯片上，因此计算机的 体系结构和构成方式有了很大的发展，出现了个人计算机PC。计 算机的各种性能都得到了大幅度的提高，运算速度从每秒几百万 次到亿万次以上。操作系统不断完善，出现了C语言、C+等语言， 计算机软件产业高度发展，出现了文字处理软件、电子制表软件 和数据库管理系统，计算机不断进入人们生产、生活的各个方面， 计算机的发展逐渐进入了以计算机网络为特征的时代

1.1.1 计算机的发展 • 第四代计算机 （20世纪70年代开始） 第四代计算机的硬件主要采用大规模与超大规模集成电路， 可以把整个处理器制造在一个指甲大小的芯片上，因此计算机的 体系结构和构成方式有了很大的发展，出现了个人计算机PC。计 算机的各种性能都得到了大幅度的提高，运算速度从每秒几百万 次到亿万次以上。操作系统不断完善，出现了C语言、C++等语言， 计算机软件产业高度发展，出现了文字处理软件、电子制表软件 和数据库管理系统，计算机不断进入人们生产、生活的各个方面， 计算机的发展逐渐进入了以计算机网络为特征的时代

1.1.2冯.诺依曼体系结构 中央处理器 √内存部件：存放数据和指令 输入 输出 √算术逻辑部件：对数据执行算术运算和逻 设备 控制器 设备 辑运算 算术逻辑部件 控制部件：控制其他部件的动作 辅助存 输入部件：接收要存储在内存中数据 储设备 输出部件：把存储在内存中的数据打印或 内存部件 显示出来

1.1.2 冯.诺依曼体系结构  内存部件：存放数据和指令  算术逻辑部件：对数据执行算术运算和逻 辑运算  控制部件：控制其他部件的动作  输入部件：接收要存储在内存中数据  输出部件：把存储在内存中的数据打印或 显示出来

1.1.3存储器 存储器是计算机的重要组成部分，分为内存（主存）部件和外存（辅 存)部件。其功能是存储信息，保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤， 均为用0或1表示的二进制代码。 用一个具有两种稳定状态的物理器件表示二进制0和1，这种器件称为 存储单元，它所表示的是二进制数的一位。位(bt)是二进制数的最基本单 位，也是存储器存储信息的最小单位。这些位被组合成8位字节(Byte),字 节被组合成字。一个二进制数由若干位组成，当一个数作为一个整体存入或读 出时，这个数称为存储字。 程序和数据以二进制的形式存放在存储体中，它是存储器的核心部 分。为了区分存储体中的所有单元，必须将它们逐一编号

1.1.3 存储器 存储器是计算机的重要组成部分，分为内存（主存）部件和外存（辅 存）部件。其功能是存储信息，保存或“记忆”解题的原始数据和解题步骤， 均为用0或1表示的二进制代码。 用一个具有两种稳定状态的物理器件表示二进制0和1，这种器件称为 存储单元，它所表示的是二进制数的一位。位（bit）是二进制数的最基本单 位，也是存储器存储信息的最小单位。这些位被组合成8位字节（Byte），字 节被组合成字。一个二进制数由若干位组成，当一个数作为一个整体存入或读 出时，这个数称为存储字。 程序和数据以二进制的形式存放在存储体中，它是存储器的核心部 分。为了区分存储体中的所有单元，必须将它们逐一编号

1.1.3存储器 存储器数据寄存器 存储体 读写控制线路· 读写指令 存储器地址寄存器 地址代码 图1-2.存储器的基本结构

1.1.3 存储器