信息系统工程概论课件2

计算机字符编码（ ASCII码）
ASCII码是“美国标准信息交换代码”的简称，用于 给西文字符编码。这种编码由7位二进制数组合而成，可以 表示128个字符，目前在国际上广泛流行。
ASCII码是7位二进制编码，而计算机的基本存储单位是 字节（byte），一个字节包含8个二进制位（bit）。因此， ASCII码的机内码要在最高位补一个0。后来，IBM公司把 ASCII码的位数增加一位，用8位二进制数构成一个字符编 码，共有256个符号。扩展后的ASCII码除了原先的128个字 符之外，又增加了一些常用的科学符号和表格线条。
计算机体系结构
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1．计算机的分类
（1）单指令流单数据流（SISD） （2）单指令流多数据流（SIMD） （3）多指令流单数据流（MISD） （4）多指令流多数据流（MIMD）
2．并行计算机系统
（1）超级标量处理机 （2）超级流水线处理机 （3）超长指令字处理机 （4）向量处理机 （5）多处理机系统 （6）大规模并行处理机 （7）对称多处理机
主板
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主板是一块带有各种插口的大型印刷电路板（PCB），集成有电 源接口、控制信号传输线路（称为控制总线）和数据传输线路（称为 数据总线）以及相关控制芯片等，它将主机的CPU芯片、存储器芯 片、控制芯片、ROM BIOS 芯片等各个部分有机地组合起来。此外 主板还有连接着软驱、硬盘、键盘、鼠标的I/0接口插座以及供插入 接口卡的I/0扩展槽等组件。通过主板，CPU可以控制诸如硬盘、软 驱、键盘、鼠标、内存等各种设备。 主板的核心是主板芯片组，包含北桥和南桥两组芯片，它们决定 了主板的规格、性能和大致功能。北桥芯片位置靠近CPU，连接着 CPU 、内存、 AGP 总线，主要决定主板的规格、对硬件的支持、以 及系统的性能。它有较高的工作频率，数据处理量非常大，发热量也 大，所以要涂抹硅胶，并覆盖有散热片或者风扇进行散热。南桥芯片 主要决定主板的功能，主板上的各种接口、 PCI 总线，以及主板上 的其他芯片都归南桥芯片控制。南桥芯片通常裸露在 PCI 插槽旁边， 块头比较大。它的数据处理量不大，不用覆盖散热片。南北桥之间有 一条通道，称为南北桥总线。南北桥总线越宽，数据传输越便捷
计算机基本输入输出系统（BIOS）
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1．BIOS的功能 （1）自诊断程序 （2）CMOS设置程序 （3）系统自举装载程序 （4）驱动程序和中断服务 2．BIOS与CMOS的区别 CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片。它存储了 计算机系统的实时钟信息和硬件配置信息等。系统在加电引 导机器时，要读取CMOS信息，用来初始化计算机各个部件 的状态。它靠系统电源和后备电池来供电，系统掉电后其信 息不会丢失。 BIOS中系统设置程序是完成参数设置的手段， 而 CMOS是系统参数存放的地方。因此，准确的说法是通过
（1）汉字输入码 ①数字编码：区位码。 ②音码：全拼、智能ABC、双拼。 ③形码：五笔字型、表形码、笔划码、首尾码。 ④音形码：自然码。 （2）汉字机内码 机内码与国家标准GB2312-80汉字字符集有简明的对应关系 （3）汉字字形码 ①点阵字型 ②矢量字形 ③轮廓字形
计算机操作系统
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操作系统（OS）是用户和计算机之间的界面。 1．操作系统的功能 （1）处理机管理（进程管理） （2）存储管理 （3）设备管理 （4）信息管理（文件管理） （5）用户管理（作业管理） 2．操作系统的分类 （1）网络操作系统 （2）分时操作系统 （3）批处理操作系统 （4）实时操作系统
输入/输出设备
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1．输入设备 输入设备的任务是把人们编好的程序和原始数据送到计算 机中，并将它们转换成计算机内部能识别和接受的信息形式。 按输入信息的形态可分为字符（含汉字）输入、图形输入、 图像输入及语音输入等。常见的有键盘、鼠标、扫描仪等。 2．输出设备 输出设备的功能可将机器运算结果以人或其它设备能接受 的形式送出计算机。目前最常用的输出设备是打印机和显示 器等。辅助存储器（磁盘、磁带等）及自动控制和检测系统 中使用的模数（A/D）转换装置等设备既可作为输入设备，也 可作为输出设备。
计算机数字编码
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1．原码：正数的符号位用0表示，负数的符号位用1表示， 数值部分保持不变。用原码进行加法可得到正确结果， 但进行减法结果不对。 2．反码：符号0表示正数，符号1表示负数。把原码对除 符号位外的其余各位逐取反就产生了反码。反码的减法 结果正确，但加法结果不对。 3．补码：符号0表示正数，1表示负数。正数的补码和原 码相同，负数的补码是将数值部分按位取反，再在最低 位加1。补码的补码就是原码。补码加法和减法结果都 正确，因此补码是最适合进行数字加减运算的。 4．移码：1表示正数，0表示负数。移码是在补码的基础 上把首位取反得到的。移码常用于表示阶码。
虚拟存储器
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1、虚拟存储技术：在内存中保留一部分程序或数据，在外存（硬盘）
中放置整个地址空间的副本。程序运行过程中可以随机访问内存中的数 据或程序，但需要的程序或数据不在内存时，就将内存中部分内容根据 情况写回外存，然后从外存调入所需程序或数据，实现作业内部的局部 转换，从而允许程序的地址空间大于实际分配的存储区域。
（1）ST506 （2）ESDI （3）IDE （4）SCSI （5）PCMCIA （6）P1394 （7）USB
计算机存储体系
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1．内存编址 2．高速缓冲存储器（Cache） 3．廉价磁盘冗余阵列RAID （1）RAID0级（无冗余和无校验的数据分块） （2）RAID1级（磁盘镜像阵列） （3）RAID2级（采用纠错海明码的磁盘阵列） （4）RAID3级和RAID4级（采用奇偶校验码的磁盘阵列） （5）RAID5级（无独立校验盘的奇偶校验码磁盘阵列） （6）RAID6级（具有独立的数据硬盘与两个独立的分布式校验 方案） （7）RAID7级（具有最优化的异步高I/O速率和高数据传输率 的磁盘阵列）
信息系统工程概论(2)
符长青博士
第2 章
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计算机系统的基本结构
计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分，硬 件部分是指计算机系统的物理设备。只有硬件系统的 计算机叫裸机，裸机是无法运行的，需要软件的支持。 硬件是基础，而软件则是指挥中枢，硬件和软件两者 的功能与质量决定了计算机系统的功能和性能。 计算机的硬件系统是计算机系统中各种物理设备 的总称，主要由主机和外设构成。主机包括中央处理 机（CPU）、主板、存储器，外设有输入设备、输出 设备等组成
Hale Waihona Puke Baidu 计算机字符编码
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1．ASCII码 2．汉字编码 （1）汉字输入码 ①数字编码：区位码。 ②音码：全拼、智能ABC、双拼。 ③形码：五笔字型、表形码、笔划码、首尾码。 ④音形码：自然码。 （2）汉字机内码 机内码与国家标准GB2312-80汉字字符集有简明的对应关系 （3）汉字字形码 ①点阵字型 ②矢量字形 ③轮廓字形
存储器
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存储器是计算机系统内最主要的记忆装置，能够把大量 计算机程序和数据存储起来，称为可写，此外也能从其中取 出数据或程序，称为可读。存储器按功能可分为主存储器和 辅助存储器。主存储器，也称为内存储器（内存），有随机 存取存储器（简称RAM）和只读存储器（简称ROM）两种， 它读写速度快，直接与CPU交换数据，一般当前运行的程序 与使用的数据存放在内存中。RAM能够随时由CPU进行读写， 但断电后其中的信息会消失。ROM是只能读出而不能随意写 入信息的存储器，断电后其中的信息不会丢失。 辅助存储器也称为外存储器（外存），计算机执行程序 和加工处理数据时，外存信息送入内存后才能使用，它读写 速度相对较慢，但容量可以很大。常用的外存是软磁盘（简 称软盘）、硬磁盘（简称硬盘）和光盘等。
3．精简指令系统计算机
精简指令系统计算机（RISC）
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精简指令系统计算机（RISC）是相对于传统的复杂指 令系统计算机（CISC）而言的，早期的CPU全部是CISC架 构，要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。 RISC则是计算机系统只有少数指令，但是每个指令的执行 时间相当短，CPU可用很高的频率来运算，提高运算速度。 RISC的特点： （1）指令数量少 （2）指令的寻址方式少 （3）指令长度固定，指令格式种类少 （4）只提供了Load/Store指令访问存储器 （5）以硬布线逻辑控制为主 （6）单周期指令执行 （7）优化的编译器
计算机总线
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总线（BUS）是一组进行互连和传输信息（指令、数据和地址）的信 号线，能分时地发送和接收各部件的信息。
有以下几种类型： （1）按功能划分 ①数据总线：用于传输数据信息。 ②地址总线：用于传送地址信息。 ③控制总线：用于传输控制信号。 （2）按位置划分 ①机内总线：总线在计算机主机内，包括两类：内部总线和外部总线 ②机外总线：主机与外部设备接口相连的总线，是外设的接口标准 （3）按范围划分 ①局部总线：在传统的ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线， 如PCI总线。 ②系统总线：计算机内部各部件(插板)之间进行连接和传输信息的一组 信号线，例如ISA、EISA、MCA、VESA、PCI及AGP等 ③通信总线：系统间或微机系统与设备之间进行通信的一组信号线
计算机接口
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根据外部设备与I/O模块交换数据的方式，系统接口 可以分为串行和并行接口两种。串行接口一次只能传送1位 信息，而并行接口一次就可传送多位信息（一般为8位倍 数）。串行通信又可以分为异步通信方式和同步通信方式两 种。并行接口数据传输效率高，控制简单，通常用于高速数 据通道街口，但是它所需连线很多，不适于远距离传输。串 行通信连线少，适合于长距离传送，但是控制复杂而且传输 速度较慢。常见的设备接口有以下几种。
MTTF 0 Rt dt
系统可靠性分析
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（1）平均无故障时间 可靠度为R(t)的系统的平均无故障时间MTTF定义为从t＝0时到故障 发生时系统持续运行时间的期望值。 （2）平均故障修复时间
可用度为A（t）的系统平均故障修复时间MTTR可以用类似于求 MTTF的方法求得。
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中央处理机（CPU）
CPU即中央处理器，是计算机的头脑，由运算器和控制器 组成，是计算机系统的核心部件。运算器又称算术逻辑部件 （ALU），是对数据进行加工处理的部件，它在控制器的作 用下与内存交换数据，负责进行各类基本的算术运算、逻辑 运算和其他操作。控制器（CU）是整个计算机系统的指挥中 心，负责对指令进行分析，并根据指令的要求，有序地、有 目的地向各个部件发出控制信号，使计算机的各部件协调一 致地工作。 CPU品质的高低，直接决定了一个计算机系统的档次。 反映CPU品质的最重要指标是主频和数据处理的位数。主频 说明了CPU的工作速度，主频越高，CPU的运算速度越快。 CPU传送数据的位数是指计算机在同一时间能同时并行传送 的二进制信息位数，即字长。例如16位机、32位机和64位机， 是指该计算机中的CPU可以同时处理16位、32位和64位的二 进制数据。
计算机字符编码（汉字编码）
《中华人民共和国国家标准信息交换用汉字编码》（GB80-2312）共收 录了汉字、图形、符号等7445个，并根据汉字的常用程度确定了一级和 二级汉字字符集。这么多的汉字都必须用不同的二进制数表示，一个字 节显然不够了，所以采用了称为国标码的编码方式。字符集中的任何一 个汉字或符号都用两个7位二进制数表示，在计算机中占2个字节，每个 字节的高位为0。
2、虚拟存储器的分类
（1）单一连续分区 （2）固定分区 （3）可变分区 （4）可重定向分区 （5）非请求分页式 （6）请求分页式 （7）段页式
2．局域性原理 3．工作集理论
计算机应用软件的概念
• 应用软件即是提供某种特定功能的软件， 它们一般都运行在操作系统之上，由专业人 员根据各种需要开发。如业务应用软件，杀 毒软件，文字处理软件，学习软件，游戏软 件，上网软件等。 软件是用户与硬件之间的接口界面。用 户主要是通过软件与计算机进行交流。一套 完整的计算机系统包含了计算机硬件系统和 软件系统，其中软件系统包括了基本输入输 出系统（BIOS），操作系统（OS）和应用软 件系统三部分。