信息安全导论 CH1

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1、信息安全导论IntroductiontoInformationSecurity武汉学院信息系第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。计算机的发展和硬件组成计算机的基本工作过程计算机系统第1章计算机组成原理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1.1.5总线1.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

2、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计算机的发展和硬件组成1.1.1计算机的发展2.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、C

3、OBOL、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计算机的发展和硬件组成1.1.1计算机的发展3.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

4、计算机的发展和硬件组成1.1.1计算机的发展4.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

5、.1计算机的发展和硬件组成1.1.1计算机的发展内存部件：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计算机的发展和硬件组成1.1.2冯.诺依曼体系结构冯.诺依曼体系结构图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

6、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计算机的发展和硬件组成1.1.3存储器1.1计算机的发展和硬件组成1.1.3存储器存储器有两种基本的操作：一种是读操作，一种是写操作。读操作是由中央处理器将地址加载到地址寄存器中，将读命令加载到读写控

7、制线路上，在读命令的作用下，存储器将按照地址寄存器中的地址从相应的存储单元中读出内容送到数据寄存器中。写操作是由中央处理器将地址加载到地址寄存器中，将要写的数据加载到数据寄存器中，然后将写命令加载到读写控制线路上，在写命令的作用下，存储器将数据写入地址寄存器所指定的对应单元中。1.1计算机的发展和硬件组成1.1.3存储器根据存储材料及使用方法不同，存储器有各种不同的分类方法。随机读写存储器（RAM）只读存储器（ROM）顺序存储器直接存取存储器1.按存储方式分类1.1计算机的发展和硬件组成1.1.3存储器非永久记忆的存储器永久记

8、忆性存储器2.按信息的可保存性分类高速缓冲存储器主存储器外存储器3.按在计算机系统中的作用分类1.1计算机的发展和硬件组成1.1.3存储器中央处理器，通常简称CPU(CentralProcessingUnit)，是控制器和运算器的总称，主要负责指令解释和执行。1.控制器控制器