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计算机及其组件理论：05 分教科书...
计算机及其组件理论：05 分教科书问题 A. 多项选择题 1. 未处理的事实、数字和符号的集合称为 ____________。 (a) 信息 (b) 软件 (c) 数据和信息 (d) 以上都不是 答案。 (d) 以上都不是，因为正确答案是数据 2. ______________ 是数据的处理形式，组织得有意义且有用。 (a) 信息 (b) 软件 (c) 数据 (d) 以上都不是 答案。 (a) 信息 3. 硬件是计算机中具有可以看到和触摸的物理结构的任何部分。 (a) 对 (b) 错 (c) 不确定 (d) 以上都不是 答案。 (a) 对 4. 计算机硬件的组件是 ____________________________。 (a) 输入设备和输出设备 (b) 系统单元和存储设备 (c) 通信设备 (d) 以上所有 答案。 (d) 以上所有 5. __________ 设备接受来自用户的数据和指令。 (a) 输出 (b) 输入 (c) 硬件组件 (d) 存储 答案 (b) 输入 6. 哪种磁盘由涂有磁性材料的圆形薄塑料外壳组成？ (a) 硬盘 (b) 光盘 (c) DVD (d) 软盘 答案 (d) 软盘 7. ___________ 磁盘用于在更短的时间内以非常高的速度存储超过 25 GB 的数据。 (a) 数字多功能 (b) 紧凑 (c) 蓝光 (d) 以上都不是 答案 (c) 蓝光 8. 随机存取存储器和只读存储器是 _______________ 的例子。 (a) 主存储器 (b) 辅助存储器 (c) 辅助存储器 (d) 主存储器和辅助存储器 答案 (a) 主存储器 9. 哪种系统只使用数字 0 和 1？ (a) 位 (b) 二进制数系统 (c) 辅助数系统 (d) 半字节 答案(a) 位 10. 软件主要有两种类型，即 _________ 和 __________。 (a) 通用和定制 (b) 操作系统和实用软件 (c) 应用软件和系统软件 (d) 以上都不是 答案。 (c) 应用软件和系统软件 11. Gimp、Adobe Photoshop、Corel Draw、Picasa 等是 _________ 软件的例子。 电子表格 (a) 文字处理器 (b) 桌面出版 (c) 演示文稿 答案。 (b) 桌面出版 12. 哪一代计算机使用高级语言（例如 FORTRAN 和 COBOL）并且使用晶体管而不是真空管？ (a) 第一代 (b) 第二代 (c) 第三代 (d) 第五代
计算机是一种先进的电子设备，它从用户那里获取原始数据作为输入，并在一组指令的控制下对其进行处理（c
计算机的下一个组件是控制单元，它的作用就像主管一样，确保事情以正确的方式完成。控制单元负责使用时间信号协调各种操作。控制单元确定计算机程序和指令的执行顺序。诸如处理存储在主存储器中的程序、解释指令以及发出信号让计算机的其他单元执行这些指令。当多个用户同时访问计算机时，它还充当接线员。因此，它在执行输入和输出时协调计算机外围设备的活动。
计算机框图并解释其各个组件
计算机的下一个组件是控制单元，它的作用就像主管一样，确保事情以正确的方式完成。控制单元负责使用时间信号协调各种操作。控制单元确定计算机程序和指令的执行顺序。诸如处理存储在主存储器中的程序、解释指令以及发出信号让计算机的其他单元执行这些指令。当多个用户同时访问计算机时，它还充当接线员。因此，它在执行输入和输出时协调计算机外围设备的活动。
电脑简介
• 速度：计算机可以非常快速地处理数据，每秒可处理数百万条指令。一些原本需要数小时甚至数天才能完成的计算，使用计算机只需几秒钟即可完成。例如，计算和生成组织中数千名员工的工资单，需要分析大量与不同地方的温度、压力和湿度相关的数据的天气预报等。 • 准确性：计算机具有很高的准确性。例如，计算机可以准确地给出任何两个数相除的结果，精确到小数点后 10 位。 • 勤奋：长时间使用计算机时，计算机不会感到疲倦或疲劳。它可以从头到尾以相同的速度和准确性执行长时间的复杂计算。 • 存储能力：计算机可以存储大量数据和信息，并在需要时检索。有限量的数据可以临时存储在主存储器中。软盘和光盘等辅助存储设备可以永久存储大量数据。 • 多功能性：计算机本质上是多功能的。它可以轻松地执行不同类型的任务。一会儿您可以使用计算机准备信件文件，一会儿又可以播放音乐或打印文件。计算机也有几个限制。计算机只能执行已编程的任务。
重新思考现代基于 DRAM 的系统中生产者与消费者的关系
摘要 半个世纪以来，商品 DRAM 的代际改进早已巩固了其作为整个计算行业主存储器的普及地位。然而，克服当今 DRAM 技术扩展挑战需要 DRAM 生产者和消费者共同推动的新解决方案。在本文中，我们观察到，行业范围的 DRAM 标准所规定的生产者和消费者之间的关注点分离正在成为解决扩展相关问题的负担。为了理解这个问题，我们研究了使用系统-内存协作克服 DRAM 扩展挑战的四个关键方向：（i）改善内存访问延迟；（ii）减少 DRAM 刷新开销；（iii）安全防御 RowHammer 漏洞；（iv）解决日益恶化的内存错误。我们发现，在这四种情况下，阻碍进步的最重要障碍是消费者对 DRAM 可靠性缺乏了解。基于对 DRAM 可靠性测试的分析，我们建议修改关注点分离以纳入生产者和消费者之间有限的信息透明度。最后，我们建议分两步实施此次修订，首先通过众包和出版的方式立即发布信息，最终对 DRAM 标准进行大规模修改。
计算机硬件和网络问题库
91. 磁盘在制造时记录的内容无法更改（a）仅内存（b）只写（c）只读（d）仅运行 92. 当电源关闭时，缓存和主存储器将不能保存其内容（a）动态（b）静态（c）易失性（d）非易失性 93. ……….. 是将磁盘划分为磁道和扇区的过程（a）跟踪（b）格式化（c）崩溃（d）分配 94. 以下哪种不是访问模式（a）随机（b）顺序（c）连续（d）直接 95. ……目录对于每个磁盘都是必需的（a）根（b）裸（c）子（d）以上都不是 96. 经常访问的信息保存在（a）硬盘（b）高速缓存（c）闪存（d）只读存储器中 97. 计算机用来存储信息的主要设备是（a）电视（b）仓库（c）办公桌（d）硬盘 98. 保存信息的可移动磁盘是（a）软盘（b）硬盘（c）便携式（d）以上都不是 99. 计算机内存通常以（a）千字节（b）兆字节（c）千兆字节（d）太字节 100. 存储器由（a）一组电线（b）一组电路（c）大量单元（d）以上都不是）组成
从根本上理解和解决 RowHammer
我们概述了困扰现代 DRAM（动态随机存储器访问）芯片的 RowHammer 漏洞的最新发展和未来发展方向，几乎所有计算系统都使用 DRAM 芯片作为主存储器。RowHammer 是一种现象，即反复访问真实 DRAM 芯片中的某一行会导致物理上相邻的行发生位翻转（即数据损坏）。自 2014 年最初的 RowHammer 论文发表以来，许多研究都表明，这种现象会导致严重且广泛的系统安全漏洞。最近对 RowHammer 现象的分析表明，随着 DRAM 技术的不断扩展，问题变得越来越严重：较新的 DRAM 芯片在设备和电路级别上更容易受到 RowHammer 的攻击。对 RowHammer 的更深入分析表明，问题有很多方面，因为漏洞对许多变量都很敏感，包括环境条件（温度和电压）、工艺变化、存储的数据模式以及内存访问模式和内存控制策略。因此，设计出完全安全且非常高效（即性能、能耗和面积开销低）的 RowHammer 保护机制已证明非常困难，DRAM 制造商所做的尝试也表明缺乏安全保障。在回顾了利用、理解和缓解 RowHammer 的各种最新进展之后，我们讨论了我们认为对解决 RowHammer 问题至关重要的未来方向。我们主张在两个主要方向上加大研究和开发力度：1）在现场部署的尖端 DRAM 芯片和计算系统中，更深入地了解该问题及其诸多方面；2）通过系统内存协作设计和开发极其高效且完全安全的解决方案。
基于FPGA的混合内存仿真系统
摘要 — 混合存储器系统由新兴的非易失性存储器 (NVM) 和 DRAM 组成，已被提出用于满足应用程序日益增长的存储器需求。相变存储器 (PCM)、忆阻器和 3D XPoint 等新兴 NVM 技术具有更高的容量密度、最小的静态功耗和更低的每 GB 成本。然而，与 DRAM 相比，NVM 具有更长的访问延迟和有限的写入耐久性。两种存储器类别的不同特性指向包含多种主存储器类别的混合存储器系统的设计。在新架构的迭代和增量开发中，模拟完成的及时性对于项目进展至关重要。因此，需要一种高效的模拟方法来评估不同混合存储器系统设计的性能。混合存储器系统的设计探索具有挑战性，因为它需要模拟整个系统堆栈，包括操作系统、内存控制器和互连。此外，用于内存性能测试的基准应用程序通常具有更大的工作集，因此需要更长的模拟预热期。本文提出了一种基于 FPGA 的混合存储系统仿真平台。我们的目标是移动计算系统，该系统对能耗敏感，并且可能会采用 NVM 来提高能效。在这里，由于我们的平台专注于混合存储系统的设计，因此我们利用板载硬 IP ARM 处理器来提高模拟性能，同时提高结果的准确性。因此，用户可以使用 FPGA 逻辑元件实现其数据放置/迁移策略，并快速有效地评估新设计。结果表明，与软件 Gem5 相比，我们的仿真平台在模拟时间上加快了 9280 倍。索引术语 — 硬件仿真、FPGA 加速器、内存系统、NVM
计算机与信息技术概论ppt
早期计算历史跨越数千年，算盘是最早用于计算的设备之一。巴比伦人在公元前 300 年创造了早期版本，而后来的版本则在公元 1200 年左右出现在中国和日本。在 17 世纪，布莱斯·帕斯卡和威廉·莱布尼茨等发明家开发了机械计算器，包括帕斯卡的齿轮式机器。查尔斯·巴贝奇于 1822 年设计了第一台机械计算机差分机。虽然他的设计由于资金问题而从未完成，但它为更复杂的设计奠定了基础。算法和编程的概念在这一时期开始形成。洛夫莱斯伯爵夫人奥古斯塔·艾达·金（拜伦）通常被认为是第一位程序员，她在 1843 年开发了一种名为 Ada 的计算机语言。她写了关于查尔斯·巴贝奇的分析机的笔记，该机旨在使用打孔卡进行计算。随着技术的进步，计算设备也在不断发展。第一台电子计算机出现于 20 世纪中叶，ENIAC（电子数字积分计算器）是 1946 年开发的第一台大型数字计算机。真空管最初用作电子开关，但后来被晶体管取代。晶体管的发明导致了集成电路的发展，集成电路涉及在单个硅片上放置多个晶体管设备。微处理器通过将中央处理器 (CPU) 封装到单个芯片上，彻底改变了计算方式。这标志着第四代计算机的开始，并为我们今天使用的现代计算系统铺平了道路。计算的历史丰富多彩，跨越了几个世纪和大洲。从算盘等古老设备到现在主宰我们生活的复杂机器，每一项创新都建立在上一项创新的基础上，从而带来了我们在现代技术中看到的令人难以置信的进步。英特尔公司推出了第一款微处理器芯片 Intel 4004，其工作频率为 108 kHz，包含大约 2300 个晶体管，相当于 15 台 IBM 个人电脑。 1981 年 8 月 12 日，IBM 发布了其新计算机 IBM PC。2004 年，IBM 将其 PC 业务出售给联想。苹果电脑公司由史蒂夫·乔布斯和史蒂夫·沃兹尼亚克于 1975 年创立，并于 1984 年推出了带有图形用户界面 (GUI) 的 Macintosh。笔记本电脑从 1981 年亚当·奥斯本的 Osborne 1 发展到 1988 年康柏的彩屏笔记本电脑，随后是 2008 年最薄的笔记本电脑 MacBook Air 和 2011 年戴尔 XPS 15Z。微软继续更新 Windows，推出其最新版本“Windows 8”。Linux 操作系统作为 MS Windows 的开源替代品而广受欢迎。最大的 PC 制造商惠普计划出售其 PC 部门，而苹果仍然是个人电脑的主要参与者，尤其是在创意市场。谷歌成为互联网解决方案的重要参与者。从 1990 年到今天，计算机的发展趋势是速度更快、体积更小、更可靠、更便宜、更易于使用。第五代计算设备专注于人工智能、并行处理以及开发响应自然语言输入并具有学习和自我组织的设备。计算机是一种数字设备，可以对其进行编程以将信息从一种形式转换为另一种形式，并且只理解两种状态（开/关或 0/1）。传统计算机包括 NASA 等组织使用的超级计算机和 20 世纪 50 年代为大型企业推出的大型计算机。个人计算机是小型、独立的设备，使用微处理器拥有自己的 CPU。硬件是指计算机的物理组件，而软件则由告诉计算机做什么的程序（指令）组成，存储在硬盘、CD-ROM、软盘或磁带等介质上。处理器是计算机的大脑，包括系统板、接口板和扩展槽。计算机的大脑是 CPU（中央处理器），这是一个或多个集成电路上的复杂电子电路，用于执行软件指令并与其他系统部件（尤其是 RAM 和输入设备）通信。CPU 是计算机的心脏。RAM（随机存取存储器）是一种临时存储器，以电子方式存储 ON 和 OFF 位，但断电时，RAM 中的所有内容都会丢失。它是易失性的，用于存储软件和数据。ROM（只读存储器）是用于永久存储启动指令和其他关键信息的集成电路。用户无法更改或删除此信息；它由制造商固定。ROM 也称为 ROM BIOS（基本输入输出系统软件）。ROM 包含启动指令和输入输出设备的低级处理，例如与键盘和显示器的通信。计算机经历了几代：第一代（1940-1956 年）使用真空管作为电路，使用磁鼓作为存储器。UNIVAC 和 ENIAC 是第一代计算机的代表。第二代计算机（1956-1963 年）使用晶体管，允许使用符号或汇编语言以文字指定指令。在此期间开发了 COBOL、FORTRAN、ALGOL 和 SNOBOL 等高级编程语言。与第一代计算机相比，第二代计算机的优势包括耗电量更少、体积更小、硬件故障更少、编程更简单。第四代计算机的性能和效率比前代计算机更高。这些系统使用微处理器，将数千个集成电路封装在单个硅片上，从而提高了处理速度。半导体存储器的集成实现了更快的数据传输速率，使硬盘更小、更便宜、更宽敞。此外，软盘和磁带的使用促进了计算机之间的数据移植，而图形用户界面 (GUI)、鼠标和手持设备的开发进一步提升了用户体验。在此期间，出现了 MS-DOS、MS-Windows、UNIX 和 Apple 专有系统等新操作系统，并辅以文字处理软件包、电子表格软件和图形工具。计算机的发展导致了更快、更大的主存储器和辅助存储器的发展。这使得可以在各种环境中使用的通用计算机得以创建。图形用户界面 (GUI) 简化了计算机的使用，使其可供更广泛的受众使用。因此，计算机成为办公室和家庭环境中日常生活中不可或缺的一部分。网络功能进一步推动了计算机的广泛采用，这促进了资源共享和硬件和软件的有效利用。第五代计算机正在以人工智能为核心进行开发。虽然仍处于开发阶段，但语音识别等应用程序已经在今天使用。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格，计算机大致可分为四类。这些分类包括：1. 主存储器：接受数据或指令 2. 二级存储器：存储数据 3. 处理：处理数据 4. 输出：显示结果 5. 控制单元：控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制，从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格，计算机大致可分为四类。这些分类包括：1. 主存储器：接受数据或指令 2. 二级存储器：存储数据 3. 处理：处理数据 4. 输出：显示结果 5. 控制单元：控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制，从而实现高效的处理和输出。目标是创建能够响应自然语言输入并能够学习和自我组织的设备。第五代计算机的两种主要编程语言是 LISP 和 Prolog。根据计算机的速度、数据存储容量和价格，计算机大致可分为四类。这些分类包括：1. 主存储器：接受数据或指令 2. 二级存储器：存储数据 3. 处理：处理数据 4. 输出：显示结果 5. 控制单元：控制和协调计算机内的所有操作 数据和指令的流动由控制单元控制，从而实现高效的处理和输出。
MAD：加速全同态加密的内存感知设计技术
云计算使个人和公司更容易获得大型计算和内存资源。然而，它也引发了人们对用户与远程云服务器共享的数据的隐私担忧。全同态加密 (FHE) 通过对加密数据进行计算为该问题提供了解决方案。不幸的是，所有已知的 FHE 构造都需要一个噪声项来确保安全，而且这种噪声在计算过程中会增加。要对加密数据执行无限制计算，我们需要执行一个称为引导的定期降噪步骤。此引导操作受内存限制，因为它需要几 GB 的数据。与未加密数据相比，这导致操作加密数据所需的时间增加了几个数量级。在这项工作中，我们首先对 CKKS FHE 方案中的引导操作进行了深入分析。与其他现有工作类似，我们观察到 CKKS 引导表现出较低的算术强度（<1 Op/byte）。然后，我们提出了内存感知设计 (MAD) 技术来加速 CKKS FHE 方案的引导操作。我们提出的 MAD 技术与底层计算平台无关，可以同样应用于 GPU、CPU、FPGA 和 ASIC。我们的 MAD 技术利用了几种缓存优化，可以实现最大限度的数据重用并执行操作的重新排序，以减少需要传输到/从主存储器的数据量。此外，我们的 MAD 技术包括几种算法优化，可减少数据访问模式切换的次数和昂贵的 NTT 操作。将我们的 MAD 优化应用于 FHE 可将引导算法强度提高 3 × 。对于逻辑回归 (LR) 训练，通过利用我们的 MAD 优化，现有的 GPU 设计可以在相同的片上内存大小下获得高达 3.5 × 的性能提升。类似地，现有的 ASIC 设计在 LR 训练和 ResNet-20 推理方面分别可获得高达 27 倍和 57 倍的性能提升，