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2019-2020-1学期 20192423《网路空间安全专业导论》第二周学习总结

一、内容总结

第四章：

1. 门和电路的三种表示法：布尔表达式、逻辑框图、真值表
   布尔代数：表示二值逻辑函数的数学表示法
   逻辑框图：电路的图形化表示
   真值表：列出了所有可能的输入值和相关的输出值的表
2. 门：非门、与门、或门、异或门、与非门、或非门。
   非门：接受一个输入值，生成一个输出值。对输入值求逆，有时又叫作逆变器。X＝A’
   与门：接受两个输入信号，生成一个输出信号。输出值由输入值决定。如果与门的两个输入信号都是1，那么输出是1；否则，输出是0.X＝A·B
   或门：接受两个输入信号，生成一个输出信号。如果这两个输入值都是0，那么输出是0；否则，输出是1。X＝A+B
   异或门：接受两个输入信号，生成一个输出信号。如果异或门的两个输入相同，则输出为0；否则，输出为1。X=A⊕B
   （当两个输入信号都是1时，或门生成1，而异或门生成0）与非门：接受两个输入信号，生成一个输出信号。与门的对立门，如果让与门的结果经过一个逆变器（非门），得到的输出和与非门的输出一样。X=（A·B）’
   或非门：接受两个输入信号，生成一个输出信号。或门的对立门，如果让或门的结果经过一个逆变器（非门），得到的输出和与或门的输出一样。X=（A+B）’
3. 门的处理：

• 非门将对它的唯一输入值求逆
• 如果两个输入值都是1，与门将生成1
• 如果一个输入值是1，或者两个输入值都是1，或门将生成1
• 如果只有一个输入值是1，而不是两个，异或门将生成1
• 与非门生成的结果和与门生成的相反
• 或非门生成的结果和或门生成的相反

4. 门的构造
   门使用晶体管建立输入值和输出值之间的映射。
   晶体管：作为导线或电阻器的设备，由输入信号的电平决定它的作用。具有三个接线端，即源极、基极和发射极。
   工作原理：如果基极信号是高电平，源极信号将被接地，从而关闭了晶体管。如果基极信号是低电平，则源极信号仍然是高电平，晶体管将被打开。
5. 电路：组合电路、时序电路
   组合电路：输出仅由输入值决定的电路
   时序电路：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路
   电路等价：对应每个输入值组合，两个电路都生成完全相同的输出。
   布尔代数性质：
   1）交换律：AB=BA（与门）、A+B=B+A（或门）
   2）结合律：（AB）C=A（BC）（与门）、（A+B）+C=A+（B+C）（或门）
   3）分配律：A（B+C）=（AB）+（AC）（与门）、A+（BC）=（A+B）（A+C）(或门)
   4）恒等：A1=A（与门）、A+0=A（或门）
   5）补：A（A’）=0（与门）、A+（A’）=1（或门）
   6）德·摩根定律：（AB）’=A’ORB’（与门）、（A+B）’=A’B’（或门）
   加法器：对二进制执行加法运算的电路
   半加器的功能是将两个一位二进制数相加。它具有两个输入和两个输出（分别是和、进位）。
   全加器将两个一位二进制数相加，并根据接收到的低位进位信号，输出和、进位输出。全加器的三个输入信号为两个加数A、B和低位进位Cin。
   多路复用器是一种设备，能接收多个输入信号，按每个输入信号可恢复方式合成单个输出信号。复用器是一种综合系统，通常包含一定数目的数据输入，有一个单独的输出。
6. S-R锁存器：. S‘=0，R‘=1：无论触发器原来处于何种状态，由于S=1，则Q=1，Q非=0，触发器处于“1”态触发器的状态是由S所决定的。
   S‘=1，R‘=0：无论触发器原来处于何种状态，由于R=1，则Q=0，Q非=1，触发器处于“0”态。触发器的状态是由R所决定的。
   S‘=1，R‘=1：触发器维持原来状态不变。
7. 集成电路：又称芯片，是嵌入了多个门的硅片。

第五章：

1. 计算机部件

• 处理器：作为计算机系统的运算和控制核心，是信息处理、程序运行的最终执行单元。
• 时钟：集中生成一系列电脉冲，用来保证所有动作的协调
• 前端总线：处理器和外界的主要连接线
• 缓存：通常集成在处理器芯片内部的小型、快速的存储介质。
• 显示器：具有LED背光的液晶屏幕
• 图形处理器：一种专门在个人电脑、工作站、游戏机和一些移动设备上图像运算工作的微处理器
• 随机存储器/主存储器（RAM）：是与CPU直接交换数据的内部存储器。它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
• 二级存储器/辅助存储器（硬盘驱动器）：除计算机内存及CPU缓存以外的储存器，此类储存器一般断电后仍然能保存数据。常见的辅助储器有硬盘、软盘、光盘、U盘等。
• DVD驱动器：也叫光驱，是电脑用来读写光盘上内容的激光仪器。如果是普通DVD驱动器，可以用来读取光盘上的数据，如果是带刻录的功能的光驱，还可以往可读写光盘中写入数据。
• 无线网络： 802.11：是现今无线局域网通用的标准，它是由电气和电子工程师协会（IEEE）所定义的无线网络通信的标准。 蓝牙：另一种形式的无线网络，适合于更近的范围，信号也要相对弱一些。
• 接口列表：USB:通用串行总线。HDMI：高清晰度多媒体接口。以太网电缆：能连接路由器或电缆调制解调器，使电脑能够访问有线网络。火线：提供快速电子数据传输，通常被用来连接高清摄像机和高性能磁盘驱动器。
• 计量单位： 计算机最小存储计量单位是：BIT（位） 计算机最基本存储计量单位是：Bytes(字节) 其他常用单位：1KB（1千字节）、1Mb(1兆字节)、1GB（1千兆字节）、1TB（1千G） 常用单位之间以210 为进制单位即1024为进制。 常用单位之间的换算： 1K=1Kb=1024b=8×1024 Bit 1M=1Mb=1024K=1024Kb=1024×1024B 1G=1Gb=1024M=1024Mb=1024×1024KB=10243B

2. 冯·诺伊曼体系结构
   1）组成部件：

• 算术逻辑单元: 用于完成各种算术运算、逻辑运算和数据传送等数据加工处理。

• 控制单元: 用于控制程序的执行，是计算机的大脑。控制器根据存放在存储器中的指令序列进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行。控制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的工作流程。

（算术逻辑单元和控制单元组成计算机的中央处理器。）

• 内存单元: 用于记忆程序和数据，程序和数据以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址确定。

• 输入单元： 用于将数据或程序从外部世界输入到计算机中。

• 输出单元: 用于把存储在内存中的数据打印出来或显示出来，或者把存储在内存或其他设备中的信息制成一个永久副本。
  2）读取-执行周期

• 读取下一条指令：给程序计数器加1，把下一条指令的地址存入程序计数器。

• 译解指令：指令将被译解成控制信号。

• 如果需要，获取数据：被执行的指令要完成，有可能需要额外的内存访问

• 执行指令：执行指令将信号发送给算术逻辑单元以执行处理。
  （当执行完成时，下一个周期开始）

3. 内存

• RAM和ROM：RAM是每个存储单位都能被直接访问的内存。ROM中的内容不能更改，存储操作不能改变它们。
• U盘：U盘也被称为“闪盘”，可以通过计算机的USB口存储数据。
• 磁盘：磁盘是由涂有磁性材料额铝合金原盘组成的，而每个硬盘都由若干个磁性圆盘组成。
• 磁带：它存储容量很大，但查找速度很慢，一般仅用作数据后备存储。
• 光盘：光盘指的是利用光学方式进行信息存储的圆盘。它应用了光存储技术，即使用激光在某种介质上写入信息，然后再利用激光读出信息。光盘存储器可分为:CD-ROM、CD-R、CD-RW、和DVD-ROM等。

4. 嵌入式系统
   1）概念：指代任一项编程的，为了完成某一特殊用途的，作为大型系统一部分的计算机。
   2）使用方向： 个人通信与娱乐系统：手机、数码相机、音乐播放器、可穿戴电子产品、PSP游戏机
   家电类产品：数字电视、扫地机器人、智能家电
   办公自动化：打印机，复印机、传真机

5.并行体系结构

并行性是指计算机系统具有可以同时进行多于两个运算或操作。并行体系结构是指许多指令能同时进行的体系结构，一般从时间和空间两方面考虑。

• 数量级并行：它的出现是因为可以同时操作许多数据项。

• 任务级并行：它的出现是因为创建了一些能够单独处理但大量采用并行方式执行的工作任务。

• 指令级并行：在编译器的帮助下，利用流水线之类的思想适度开发数据级并行，利用推理执行之类的思想以中等水平开发数据级并行。

二、学习心得

通过对第四章，第五章的自学过程，我对门电路和计算机硬件组成部分有了基本的认识和理解。除了对知识的掌握以外，在学习过程中，我意识到思考以及多方资料查找的重要性，并不只是学会单纯地提出问题，而是学会自我思考，并将思考过程中的要点记下。

三、提出问题

1、 SR锁存器中如果将S、R均设为0，如何实现存储功能？
解决过程：多方查找（附网址：https://www.zhihu.com/question/276534936/answer/390084768）

2、RAM与ROM的区别在哪？
解决过程：多方查找（附网址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/39808152）

3、德·摩根定律第二部分是如何得出的？

2019-2020-1学期 20192423《网路空间安全专业导论》第二周学习总结

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