計算機系統原理(重點大學計算機教材·計算機系統原理):目錄,內容選讀,

《計算機系統原理》一書，從硬體和軟體兩個方面闡述計算機系統的工作原理，內容包括：計算機系統概述、數字電路分析與設計、運算方法與運算器、指令系統與彙編語言程式設計、存儲器、控制器、輸人輸出系統、匯流排、作業系統。其中，控制器部分通過一個實例，在整合前面各章所學知識的基礎上，從整體上闡述計算機的工作原理；輸入輸出部分偏向於從微機接口與套用的角度來介紹，作業系統則從資源管理的角度進行闡述。該書可作為高等院校非計算機專業學生的教材，也適合計算機專業非硬體類學生學習。

基本介紹

書名：計算機系統原理
作者：劉真周麗濤
ISBN：9787111247814
定價：35.00 元
出版社：機械工業出版社
出版時間：2008
開本：16K

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內容選讀

1．1．1計算機的產生與發展

計算機（俗稱電腦）國際術語計算機,是20世紀最偉大的科學技術發明之一

它的發明者是約翰·阿塔那索夫教授。它是一種不需要人工直接干預，能夠快速對各種數字信息進行算術和邏輯運算的電子設備，以微處理器為核心，配上大容量的半導體存儲器及功能強大的可程式接口晶片，連上外設（包括鍵盤、顯示器、掃瞄器、印表機和軟碟機、光碟機等外部存儲器）及電源所組成的計算機，稱為微型計算機簡稱微型機或微機，有時又稱為PC（Personal Computer）或MC（Micro computer）。微機加上系統軟體，就構成了整個微型計算機系統（MSC，簡稱微機系統）。

計算機對人類的生產活動和社會活動產生了極其重要的影響，並以強大的生命力飛速發展。它的套用領域從最初的軍事科研套用擴展到社會的各個領域，已形成了規模巨大的計算機產業，帶動了全球範圍的技術進步，由此引發了深刻的社會變革。計算機已遍及學校、企事業單位，進入尋常百姓家，成為信息社會中必不可少的工具。它是人類進入資訊時代的重要標誌之一。

計算機按其規模和性能一般可分為超級計算機、工業控制計算機、網路計算機、個人計算機、嵌入式計算機五類。運算速度在每秒幾億次以上的稱為超級計算機，其生產難度大，成本高，因此它是衡量一個國家計算機技術水平的重要標誌。世界上只有幾個國家具有研製巨型計算機的能力，我國就是其中之一。個人計算機是20世紀70年代出現的一種新機型，是微處理器（MPU）為核心組之為“電腦”。當今，計算機有朝著巨型化和微型化兩個方向發展的趨勢。

發展的四個階段

1.第1代計算機：電子管數字計算機（1946—1958年）

硬體方面，邏輯元件採用真空電子管，主存儲器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器採用磁帶。軟體方面採用機器語言、彙編語言。套用領域以軍事和科學計算為主。特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以後的計算機發展奠定了基礎。

2.第2代計算機：電晶體數字計算機（1958—1964年）

硬體方面，邏輯元件採用電晶體，主存儲器採用磁芯，外存儲器採用磁碟。軟體方面出現了以批處理為主的作業系統、高級語言及其編譯程式。套用領域以科學計算和事務處理為主，並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。

3.第3代計算機：積體電路數字計算機（1964—1970年）

硬體方面，邏輯元件採用中、小規模積體電路（MSI、SSI），主存儲器仍採用磁芯。軟體方面出現了分時作業系統以及結構化、規模化程式設計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化。套用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。

4.第4代計算機：大規模積體電路計算機（1970年至今）

硬體方面，邏輯元件採用大規模和超大規模積體電路（LSI和VLSI）。軟體方面出現了資料庫管理系統、網路管理系統和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一台微處理器在美國矽谷誕生，開創了微型計算機的新時代。套用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。

2．3．2觸發器

觸發器（trigger）是個特殊的存儲過程，它的執行不是由程式調用，也不是手工啟動，而是由事件來觸發，比如當對一個表進行操作（ insert，delete， update）時就會激活它執行。觸發器經常用於加強數據的完整性約束和業務規則等。觸發器可以從 DBA_TRIGGERS ，USER_TRIGGERS 數據字典中查到。

觸發器可以查詢其他表，而且可以包含複雜的SQL語句。它們主要用於強制服從複雜的業務規則或要求。例如：您可以根據客戶當前的帳戶狀態，控制是否允許插入新訂單。

觸發器也可用於強制引用完整性，以便在多個表中添加、更新或刪除行時，保留在這些表之間所定義的關係。然而，強制引用完整性的最好方法是在相關表中定義主鍵和外鍵約束。如果使用資料庫關係圖，則可以在表之間創建關係以自動創建外鍵約束。

DML觸發器

當資料庫中表中的數據發生變化時，包括insert,update,delete任意操作，如果我們對該表寫了對應的DML觸發器，那么該觸發器自動執行。DML觸發器的主要作用在於強制執行業務規則，以及擴展Sql Server約束，默認值等。因為我們知道約束只能約束同一個表中的數據，而觸發器中則可以執行任意Sql命令。

DDL觸發器

它是Sql Server2005新增的觸發器，主要用於審核與規範對資料庫中表，觸發器，視圖等結構上的操作。比如在修改表，修改列，新增表，新增列等。它在資料庫結構發生變化時執行，我們主要用它來記錄資料庫的修改過程，以及限制程式設計師對資料庫的修改，比如不允許刪除某些指定表等。

3．2．1邏輯運算

邏輯運算又稱布爾運算布爾用數學方法研究邏輯問題，成功地建立了邏輯演算。他用等式表示判斷，把推理看作等式的變換。這種變換的有效性不依賴人們對符號的解釋，只依賴於符號的組合規律。這一邏輯理論人們常稱它為布爾代數。20世紀30年代，邏輯代數在電路系統上獲得套用，隨後，由於電子技術與計算機的發展，出現各種複雜的大系統，它們的變換規律也遵守布爾所揭示的規律。邏輯運算 (logical operators) 通常用來測試真假值。最常見到的邏輯運算就是循環的處理，用來判斷是否該離開循環或繼續執行循環內的指令。

3．2．2算術運算

算術運算就是數的加、減、乘、除以及乘方開方等數學運算，區別於幾何運算。

而對於算術來說，它是數學中最古老,最基礎和最初等的部分.它研究數的性質及其運算.把數和數的性質,數和數之間的四則運算在套用過程中的經驗積累起來,並加以整理,就形成了最古老的一門數學——算術

3．4．2內部匯流排

將處理器的所有結構單元內部相連。它的寬度可以是8、16、32、或64位。

如在CPU內部，暫存器之間和算術邏輯部件ALU與控制部件之間傳輸數據所用的匯流排稱為片內匯流排(即晶片內部的匯流排)。

目前比較流行的幾種內部匯流排技術：

----1．I2C匯流排

----I2C（Inter-IC）匯流排10多年前由Philips公司推出，是近年來在微電子通信控制領域廣泛採用的一種新型匯流排標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡化，器件封裝形式小，通信速率較高等優點。在主從通信中，可以有多個I2C匯流排器件同時接到I2C匯流排上，通過地址來識別通信對象。

----2．SPI匯流排

----串列外圍設備接口SPI（serial peripheral interface）匯流排技術是Motorola公司推出的一種同步串列接口。Motorola公司生產的絕大多數MCU（微控制器）都配有SPI硬體接口，如68系列MCU。SPI匯流排是一種三線同步匯流排，因其硬體功能很強，所以，與SPI有關的軟體就相當簡單，使CPU有更多的時間處理其他事務。

----3．SCI匯流排

----串列通信接口SCI（serial communication interface）也是由Motorola公司推出的。它是一種通用異步通信接口UART，與MCS-51的異步通信功能基本相同。

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