新编计算机基础教程—周立功 1.3 计算机系统

《计算机体系结构》课程简介课程内容：《计算机体系结构》是为计算机科学与技术专业学生开设的一门选修课程。

这门课程既是计算机体系结构设计的入门课，又是计算机专业的总结型专业核心课程，体现了计算机组成原理、计算机操作系统、数据结构、微机原理等课程的综合运用。

其主要任务是较为全面系统地讲述计算机体系结构的基本概念、基本原理、量化分析和优化方法。

通过本课程的学习，使学生掌握计算机组织和系统结构的基本知识，熟悉现代计算机中各种典型系统结构的原理、组织、关键技术和定量的分析方法；了解体系结构设计的基本方法；学会分析、评价和优化计算机系统的整体性能，具有一定的选择和使用计算机系统的能力，能够正确选择和匹配应用领域与计算机系统结构，并且具备进入高性能计算领域进一步学习和深入研究的初步能力。

Brief Introduction Computer ArchitectureCourse Description:This course is the elective subject for the college students of the major of the computer science and technology. It is the prerequisite course of the computer architecture, and it is the summary of the computer curriculum. The course embodies the principle of computer composition theory, operating system, data structure and the principle of microcomputer. The basic task of this course is to introduce the basic concepts, principles, quantitative analysis and optimization methods relatively systematically.Through the study of the course, the students will master the basic knowledge of the computer organization and computer architecture, familiar with the principle, organization, key technology and quantitative analysis method of the typical architecture in modern computer. The student will understand the method of design the computer architecture, master to analysis, evaluation and optimization of computer architecture, having the ability of selection and using the computer. At last, the course will cultivate the ability of learning and research in the domain of high performance computing.《计算机体系结构》课程教学大纲一、教学内容第一章计算机系统结构的基础知识1.1 引言1.2 计算机系统结构的基本概念1.3 计算机系统的设计1.4 计算机系统的性能评测1.5 计算机系统结构的发展1.6 计算机系统结构中并行性的发展1.7 小结教学难点：计算机体系结构概念的建立、层次模型的建立。

《计算机应用基础》教材目录《计算机应用基础》教材目录第一章计算机的基本概念和组成1.1 计算机的发展历史1.2 计算机的基本组成1.2.1 中央处理器1.2.2 存储器1.2.3 输入设备1.2.4 输出设备1.2.5 辅助存储设备1.3 计算机的工作原理第二章数据表示与数据存储2.1 数字系统2.2 位和字节2.3 基本数据类型2.3.1 整型2.3.2 浮点型2.3.3 字符型2.3.4 布尔型2.4 存储单位和存储容量2.5 ASCII码和Unicode编码第三章操作系统3.1 操作系统的概念和作用 3.2 操作系统的分类3.2.1 批处理操作系统3.2.2 分时操作系统3.2.3 实时操作系统3.2.4 网络操作系统3.3 操作系统的功能和特点 3.4 常用的操作系统第四章网络基础知识4.1 计算机网络的发展历史 4.2 计算机网络的分类4.2.1 局域网4.2.2 广域网4.2.3 城域网4.2.4 互联网4.3 网络拓扑结构4.3.1 星型拓扑4.3.2 总线拓扑4.3.3 环形拓扑4.3.4 网状拓扑4.4 网络协议4.4.1 TCP/IP协议4.4.2 HTTP协议4.4.3 FTP协议第五章数据库基础5.1 数据库的概念和特点 5.2 数据库管理系统5.2.1 数据库的结构5.2.2 数据库的操作5.2.3 数据库的安全性与完整性 5.3 关系型数据库5.3.1 数据库表的创建与操作 5.3.2 SQL语言基础5.3.3 数据库查询与应用第六章算法与程序设计6.1 算法的基本概念6.2 算法设计与分析6.3 程序设计语言6.3.1 C语言6.3.2 Java语言6.3.3 Python语言6.4 程序的编写与调试第七章操作系统与应用软件7.1 常用的操作系统7.2 办公软件7.2.1 文字处理软件7.2.2 电子表格软件7.2.3 演示文稿软件7.3 图形图像处理软件7.3.1 图形编辑工具7.3.2 图像处理软件7.4 多媒体应用软件第八章计算机安全与网络攻防 8.1 计算机安全的基本概念 8.2 和恶意软件8.2.18.2.2 蠕虫8.2.38.2.4 嗅探器8.3 网络攻击与防范8.3.1 防火墙8.3.2 入侵检测系统8.3.3 安全策略附件：本文档涉及附件包括实例代码、数据表格等。

第一章思考与练习1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。

答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

3、什么叫嵌入式处理器嵌入式处理器分为哪几类嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。

嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP)嵌入式片上系统(System On Chip)4、什么是嵌入式操作系统为何要使用嵌入式操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。

其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。

再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了 32 位 CPU 的多任务潜力。

第二章1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段各自的具体任务是什么项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。

识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。

提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。

执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。

结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。

2、为何要进行风险分析嵌入式项目主要有哪些方面的风险在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。

需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险3、何谓系统规范制定系统规范的目的是什么规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。

成功心法（7）：如果提高自身的技术修养（1）凡是学过C语言的人都知道main()函数，但未必一定清楚其鲜为人知的“私隐”，下面将为此揭开其神秘的面纱。

????对于标准的C语言来说，main 是所有 C 程序中都必须包含的一个函数名字。

main()是C 程序中第一个要执行的函数，必须通过main()中的函数调用才能执行其它函数。

只有当main()执行结束时，整个程序才会执行结束。

尽管在逻辑上main()是程序中第一个要执行的函数，但在程序行文上，它不一定是第一个函数。

???????main()函数是由程序员自行编写的，但其函数说明符是由语言规定好的。

它可以定义成无参函数，详见程序清单1。

程序清单??无参数函数int main(void){????????......}????也可以带有2个特定参数 argc与argy，详见程序清单2。

程序清单2 int main(int argc,char argy[])函数int main(int argc,char argy[]){?????......}????argc与argy 特定参数名字是由语言预定义的标识符，尽管有些C编译器也允许使用其它的一些参数，但标准C只支持argc与argy。

在C语言中，编译器处理main()函数与其它函数的方式基本上是一样的，其区别主要表现在运行时，编译器可以支持argc与argy这2个特殊的参数。

????由于计算机仅认识机器码，而不认识C语言中的main()函数，因此必须有一段程序来识别C编译器编译的main()函数并调用它。

其实在C语言的标准中，有一个非常重要的概念，那就是环境。

????环境是指程序翻译与执行所在的计算背景（或称计算上下文），环境可以分为翻译环境与执行环境2类。

对于C程序员来说，一般不必关心翻译环境。

而在C语言的标准中，对执行环境的解释大致如下：????执行环境是指程序经过翻译后执行的环境，执行环境与翻译环境可以是同一环境，也可以是不同环境。

周立功“3+1”创新教育概况以“四个晋级阶梯”的人才培养模式规划四个阶段的课程体系。

下面列出了每个阶段必须开设的课程，并对每个阶段的人才培养加以说明。

大学一年级不能再相信计算机等级考试的检验结果，实际上众多已经通过2-3级计算机等级考试的大学生毕业之后还是不会设计软件，可谓教训深刻。

大学要培养会编程且能够找到工作的开发工程师。

要积极主动地帮助学生成立跨学院的计算机软件编程兴趣小组(计算机俱乐部)，同时要营造相互监督，相互比着学的氛围。

由学校提供活动场所，学生自己带电脑，充分利用课余与周末的两天时间强化计算机程序设计技术，学校安排专业教师指导和管理，并在暑期开展强化训练班培养精英人才。

争取一年后每位学生至少设计5000-10000行C语言程序代码，依此培养学生对编程的兴趣和积累一定的经验，为后续课程和参加全国大学生电子竞赛打下扎实的基础。

为了提高学生动手实践的积极性，期间一定要主办全校性的计算机程序设计大赛，评出一、二、三等奖。

大一阶段的编程实践经验就能够为学生在大三学习《单片机原理与应用》这门重要的课程，甚至是终生职业生涯中最常用的谋生手段奠定基础。

大学二年级大学二年级是学生学习专业基础理论，打好基础的关键性阶段，但需要教师创造性地给学生传授知识，这就是为什么要求教师备课的原因，现在很多的年轻教师十分不明白其中的原由。

讲授《电路分析基础》的教师不能受到老教材局限性的束缚，一定要在相关的章节联系后续内容做好铺垫性的教学。

比如讲到RC电路时，可以给学生解析单片机高、低电平复位电路的原理，RC 充电机理与波形，还要联系RC微分、积分电路等滤波电路的原理与作用。

讲授《模拟电子技术基础》AD转换器，可以重点阐述电压基准源、光电隔离器件、微功率DC/DC 电源模块与运放电路的选型与设计，如何将外部输入的5V电压衰减一倍变成AD所能够接受的2.5V 的电压，以及如何将外部的4-20mA的电流信号转化为电压信号。

周立功：如何兼顾学习ARM与FPGA对于初学者来说，要学的知识点很多，到底从哪里下手，人们常常感到非常迷茫。

大一学生先从C语言开始入门，在大一阶段由于对计算机还非常陌生，因此不可能写出一个具有完整图形界面的软件，重点以"与硬件无关的计算方法、数据结构"为基础学习C语言，至少练习编写一万行C代码，否则不会找到编程的感觉，也体会不到编程乐趣，很多人就是因为缺乏一定量的训练，所以对编程没有兴趣，以至于未到毕业时就全部忘记了，程序设计是一项实践性很强的实践活动，没有大量的实践作为基础是很难入门的，因此我认为编写一万行代码是判定是否入门的依据。

请初学者记住：当你编写了一万行代码时，这是你能够从事专业的开始，否则你不要期望在这个领域混下去。

与此同时，C语言也是学习和使用Verilog的重要基础，所以千万不可小视C语言。

更重要的是，如果你的C语言不好的话，你将来就业选择的路子就会受到很大的限制，要么只能做硬件工程师、销售工程师或者转行，别无选择！有了一万行编程的经验后，大二接着开始学习数字电路和模拟电路了，这是你的机会！将来的开发工作有几种选择，但这两门都很重要，学好了你有可能成为顶尖的高手、专家和系统级水平的人才，即便学得不太好，你也有可能成为一个优秀的工程师。

前一篇博文讲了，如果你精通了C/C++，即便你的硬件水平一般，你也可以成为一个优秀的开发工程师，即由硬件工程师负责逻辑电路和模拟电路的设计，由你来编程——你可以编写基于WinCE、Linux、Vxworks或者Windows等操作系统的程序。

那么怎样才算基本上"精通"呢？至少编写五万行代码，当你已经编写了10万行代码时，可以说你已经完全精通了，这个时候你如果有很大的造化的话，那完全取决于你当初学习的基础是否牢固了。

所以我在前面提到了，精通一门可以成为优秀的开发工程师，但绝对不可能成为系统级的开发工程师，因为你的知识结构不行。