一、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)
1.簡(jiǎn)介
馮·諾依曼結(jié)構(gòu)也稱普林斯頓結(jié)構(gòu)愚臀，是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。程序指令存儲(chǔ)地址和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指向同一個(gè)存儲(chǔ)器的不同物理位置何什，因此程序指令和數(shù)據(jù)的寬度相同兔毒，數(shù)學(xué)家馮·諾依曼提出了計(jì)算機(jī)制造的三個(gè)基本原則，即采用二進(jìn)制邏輯瑟匆、程序存儲(chǔ)執(zhí)行以及計(jì)算機(jī)由五個(gè)部分組成（運(yùn)算器闽坡、控制器、存儲(chǔ)器愁溜、輸入設(shè)備疾嗅、輸出設(shè)備），這套理論被稱為馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)冕象。
2.特點(diǎn)
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)發(fā)展所遵循的基本結(jié)構(gòu)形式始終是馮·諾依曼機(jī)結(jié)構(gòu)代承。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是“程序存儲(chǔ)，共享數(shù)據(jù)交惯，順序執(zhí)行”次泽，CPU 從存儲(chǔ)器取出指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算。 主要特點(diǎn)有：
（1）單處理機(jī)結(jié)構(gòu)席爽，機(jī)器以運(yùn)算器為中心意荤；
（2）采用程序存儲(chǔ)思想；
（3）指令和數(shù)據(jù)一樣可以參與運(yùn)算只锻；
（4） 數(shù)據(jù)以二進(jìn)制表示玖像；
（5）將軟件和硬件完全分離；
（6） 指令由操作碼和操作數(shù)組成齐饮；
（7）指令順序執(zhí)行捐寥。
3.組成
（1）運(yùn)算器：計(jì)算機(jī)中執(zhí)行各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算操作的部件。運(yùn)算器的基本操作包括加祖驱、減握恳、乘、除四則運(yùn)算捺僻，與乡洼、或崇裁、非、異或等邏輯操作束昵，以及移位拔稳、比較和傳送等操作，亦稱算術(shù)邏輯部件（ALU）锹雏；
（2）控制器：由程序計(jì)數(shù)器巴比、指令寄存器、指令譯碼器礁遵、時(shí)序產(chǎn)生器和操作控制器組成轻绞，它是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即完成協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作榛丢。運(yùn)算器和控制器統(tǒng)稱中央處理器铲球，也叫做CPU。中央處理器是電腦的心臟晰赞；
（3）存儲(chǔ)器：存儲(chǔ)器分為內(nèi)存和外存稼病。內(nèi)存是電腦的記憶部件，用于存放電腦運(yùn)行中的原始數(shù)據(jù)掖鱼、中間結(jié)果以及指示電腦工作的程序然走。外存就像筆記本一樣，用來存放一些需要長(zhǎng)期保存的程序或數(shù)據(jù)戏挡，斷電后也不會(huì)丟失芍瑞，容量比較大，但存取速度慢褐墅。當(dāng)電腦要執(zhí)行外存里的程序拆檬，處理外存中的數(shù)據(jù)時(shí)，需要先把外存里的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存妥凳，然后中央處理器才能進(jìn)行處理竟贯。外存儲(chǔ)器包括硬盤、光盤和優(yōu)盤逝钥；
（4）輸入設(shè)備：輸入設(shè)備是向計(jì)算機(jī)輸入數(shù)據(jù)和信息的設(shè)備屑那。是計(jì)算機(jī)與用戶或其他設(shè)備通信的橋梁。輸入設(shè)備是用戶和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間進(jìn)行信息交換的主要裝置之一艘款。鍵盤持际，鼠標(biāo)，攝像頭哗咆，掃描儀蜘欲，光筆等都屬于輸入設(shè)備。
（5）輸出設(shè)備：是計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的終端設(shè)備晌柬，用于接收計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的輸出顯示芒填、打印呜叫、聲音空繁、控制外圍設(shè)備操作等殿衰。也是把各種計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)或信息以數(shù)字、字符盛泡、圖像闷祥、聲音等形式表現(xiàn)出來。常見的輸出設(shè)備有顯示器傲诵、打印機(jī)等凯砍。
4.作用
馮.諾依曼體系結(jié)構(gòu)是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在大多計(jì)算機(jī)仍是馮.諾依曼計(jì)算機(jī)的組織結(jié)構(gòu)拴竹，只是作了一些改進(jìn)而已悟衩，并沒有從根本上突破馮體系結(jié)構(gòu)的束縛。馮.諾依曼也因此被人們稱為“計(jì)算機(jī)之父”栓拜。然而由于傳統(tǒng)馮.諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)天然所具有的局限性座泳，從根本上限制了計(jì)算機(jī)的發(fā)展。根據(jù)馮·諾依曼體系結(jié)構(gòu)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)幕与，必須具有如下功能：把需要的程序和數(shù)據(jù)送至計(jì)算機(jī)中挑势。必須具有長(zhǎng)期記憶程序、數(shù)據(jù)啦鸣、中間結(jié)果及最終運(yùn)算結(jié)果的能力潮饱。能夠完成各種算術(shù)、邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)傳送等數(shù)據(jù)加工處理的能力诫给。能夠根據(jù)需要控制程序走向香拉，并能根據(jù)指令控制機(jī)器的各部件協(xié)調(diào)操作。能夠按照要求將處理結(jié)果輸出給用戶中狂。 將指令和數(shù)據(jù)同時(shí)存放在存儲(chǔ)器中凫碌，是馮·諾依曼計(jì)算機(jī)方案的特點(diǎn)之一 計(jì)算機(jī)由控制器、運(yùn)算器吃型、存儲(chǔ)器证鸥、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成 馮·諾依曼提出的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)勤晚，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)理念枉层。
二、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1.定義:
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是指多級(jí)層次結(jié)構(gòu)中傳統(tǒng)機(jī)器級(jí)的結(jié)構(gòu)赐写，它是軟件和硬件/固件的主要交界面鸟蜡，是讓編制的機(jī)器語言程序、匯編語言源程序挺邀，以及將高級(jí)語言源程序編譯生成的機(jī)器語言目標(biāo)程序揉忘，能在機(jī)器上正確運(yùn)行所應(yīng)看到的計(jì)算機(jī)屬性跳座。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是與匯編語言程序或機(jī)器語言程序所能實(shí)現(xiàn)的功能，以及要用到的數(shù)據(jù)類型泣矛、尋址方式等密切相關(guān)疲眷。
2．計(jì)算機(jī)組成與實(shí)現(xiàn)
(1)計(jì)算機(jī)組成，主要指的是機(jī)器級(jí)內(nèi)部數(shù)據(jù)流和控制沉的組成及邏輯設(shè)計(jì)您朽。它與指令和編程等沒有直接關(guān)系狂丝，主要是看硬件系統(tǒng)在邏輯上如何組織。計(jì)算機(jī)組成哗总；主要Li計(jì)算機(jī)操作的并行度几颜、重疊度，部件的共享度等有關(guān)讯屈，百接影響系統(tǒng)的速度和價(jià)格蛋哭。
(2)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，指的是計(jì)算機(jī)組成的物理實(shí)現(xiàn)．它著眼于用什么樣的器件技術(shù)和微組裝技術(shù)涮母。它也直接影響到系統(tǒng)的速度和價(jià)格谆趾。
3.結(jié)構(gòu)、組成與實(shí)現(xiàn)三者的相互影響
相同結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)可以因速度不同而采用不向的織成哈蝇，相同的組成也可有多種不問的實(shí)現(xiàn)棺妓。這都取決于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的性能、價(jià)格及器件技術(shù)的狀況炮赦。
結(jié)構(gòu)不同會(huì)影響到可用的組成技術(shù)有不同怜跑，而不問的組成又會(huì)反過來影響到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。因此吠勘，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)必須結(jié)合應(yīng)用來考慮性芬，要為軟件和算法的實(shí)現(xiàn)提供更多更好的硬件支持，同時(shí)要考慮可能采用和準(zhǔn)備采用哪些組成技術(shù)剧防，不能過多或不合理地限制各種組成植锉、實(shí)現(xiàn)技術(shù)的采用與發(fā)展。
組成與實(shí)現(xiàn)可以折衷權(quán)衡峭拘，它主要取決于器件的來源俊庇、廠家的技術(shù)特長(zhǎng)和性能價(jià)格比能否優(yōu)化。應(yīng)當(dāng)在當(dāng)時(shí)的器件技術(shù)條件下鸡挠，使價(jià)格不增或只增很少的情況下辉饱，去盡可能地提高系統(tǒng)購(gòu)性能。
三拣展、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
1.定義
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)互連的彭沼，自治的計(jì)算機(jī)集合。
2.功能：
數(shù)據(jù)通信(連通性)
數(shù)據(jù)在信道上進(jìn)行傳輸备埃，保證不同主機(jī)之間的連通性姓惑。
是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最重要和最基本的功能褐奴。
包括：連續(xù)控制，傳輸控制于毙，路由選擇敦冬，流量控制，差錯(cuò)控制望众，多路復(fù)用等子功能匪补。
3.組成：
(1)物理組成：
硬件
端系統(tǒng) (主機(jī))
通信處理機(jī)
通信鏈路 (光纖 雙絞線… ）
通信設(shè)備( 路由器 交換機(jī)… )
軟件
端系統(tǒng)上的各種應(yīng)用軟件。
協(xié)議
為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的一系列規(guī)則和約定的集合烂翰。
(2)功能/邏輯組成：
通信子網(wǎng)
傳輸介質(zhì)，通信設(shè)備和相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成蚤氏，為網(wǎng)絡(luò)提供數(shù)據(jù)傳輸甘耿，交換和控制能力，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信竿滨。(實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信)
資源子網(wǎng)
由主機(jī)佳恬，終端以及各種軟件資源，信息資源組成于游，負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)毁葱，向全網(wǎng)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源與服務(wù)。 (實(shí)現(xiàn)資源共享/數(shù)據(jù)處理)
4.分類：
(1)按分布范圍分類
廣域網(wǎng)WAN：(交換技術(shù))
城域網(wǎng)MAN
局域網(wǎng)LAN：(廣播技術(shù))
個(gè)人區(qū)域網(wǎng)PAN
(2)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類
總線型網(wǎng)絡(luò)
星型網(wǎng)絡(luò)
環(huán)形網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)狀形網(wǎng)絡(luò)：(常用于廣域網(wǎng))
(3)按傳輸技術(shù)分類
廣播式網(wǎng)絡(luò)：(共享公共通信信道)
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)：(使用分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機(jī)制)
(4)按使用者分類
公用網(wǎng)：中國(guó)電信贰剥，中國(guó)移動(dòng)…
專用網(wǎng)：鐵路倾剿，軍隊(duì)，銀行…
(5)按交換技術(shù)分類
電路交換網(wǎng)絡(luò)
報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)
分組交換網(wǎng)絡(luò)
四蚌成、云計(jì)算
1.概念
云計(jì)算（cloud computing前痘，臺(tái)灣譯作云端運(yùn)算），是分布式計(jì)算技術(shù)的一種担忧，其最基本的概念芹缔，是透過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計(jì)算處理程序自動(dòng)分拆成無數(shù)個(gè)較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)經(jīng)搜尋瓶盛、計(jì)算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶最欠。透過這項(xiàng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)惩猫，達(dá)成處理數(shù)以千萬計(jì)甚至億計(jì)的信息芝硬，達(dá)到和“超級(jí)計(jì)算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
2.意義
服務(wù)提供商：快速部署帆锋、縮小主機(jī)規(guī)模吵取、 提高資源利用率、提高管理效率锯厢、降低運(yùn)維成本皮官、基礎(chǔ)設(shè)施可以防止在低徒弟和能源成本的地區(qū)脯倒、提供商業(yè)連續(xù)性服務(wù)、提高管理效率捺氢、提高服務(wù)水平藻丢、復(fù)雜的體系結(jié)構(gòu)、商業(yè)規(guī)模和理念的轉(zhuǎn)變
用戶： 用戶端負(fù)載降低摄乒、降低總體擁有成本悠反、可能將應(yīng)用的開發(fā)與基本設(shè)施維護(hù)相對(duì)分離、可能將程序代碼與物理資源分離馍佑、不需要為一次性任務(wù)或罕見的負(fù)載狀況準(zhǔn)備大量設(shè)施斋否、按需擴(kuò)展資源、使應(yīng)用具有高可用性拭荤、快速部署應(yīng)用茵臭、按使用付費(fèi)
3.存在的難題
連續(xù)高可用性(Continuous high availability)
某個(gè)集群的失效處理
一致性(Consistency)
不同集群的同步
互操作性和標(biāo)準(zhǔn)化(Interoperability and standarlization)
在萌芽和成長(zhǎng)期，各廠商都試圖建立自己的接口API
所有構(gòu)件的擴(kuò)展(Scalability of all components)
信息保密(Data secrecy)
跨地區(qū)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸可能會(huì)引發(fā)法律和政治問題(Legal and political problem of data store and translation across regions)
性能問題(Performance issue)
差異化定制問題(Difficulty customizing)
組織障礙(Organizational obstacle
4.架構(gòu)
云計(jì)算平臺(tái)一般分為以下幾層：物理設(shè)施舅世，虛擬化旦委，管理，服務(wù)提供雏亚。物理設(shè)施被虛擬化缨硝，提供一個(gè)靈活的資源池體提高資源利用率。管理層負(fù)責(zé)物理資源和虛擬資源池的管理罢低、部署查辩、監(jiān)控、報(bào)警等奕短。服務(wù)提供層組合管理層的功能提供某種形式的服務(wù)宜肉。
5.未來展望
在未來的云計(jì)算平臺(tái)，幾乎每個(gè)人都將采取某種類型的混合云平臺(tái)翎碑，這成為大勢(shì)所趨谬返。大多數(shù)公司正在和云發(fā)生關(guān)聯(lián)，不管人們處于什么平臺(tái)日杈，新的云管理解決方案的目標(biāo)是控制云遣铝。混合莉擒、公共酿炸、私人甚至社區(qū)云都可以控制。未來的云計(jì)算平臺(tái)支持混合部署涨冀，可輕易實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在私有云與公有云之間相互轉(zhuǎn)移填硕。
在后PC時(shí)代，個(gè)人電腦的時(shí)代正在逐漸結(jié)束，手機(jī)等手持設(shè)備的告訴發(fā)展催生了移動(dòng)化的浪潮扁眯。圍繞 等環(huán)節(jié)的移動(dòng)程序正在致力于為用戶提供最好的設(shè)備和服務(wù)壮莹，在未來將有更多移動(dòng)設(shè)備及隨著相對(duì)應(yīng)的服務(wù)誕生。如支持iPhone, iPad, Android和Windows Phone的本地應(yīng)用程序姻檀，適用于移動(dòng)設(shè)備的各種功能命满，包括觸摸感應(yīng)、攝像頭集成绣版、郵件集成等胶台。此外，云計(jì)算平臺(tái)及數(shù)據(jù)中心可以將所有企業(yè)內(nèi)容（包括文檔杂抽、報(bào)表诈唬、賬單、網(wǎng)頁(yè)默怨、圖片讯榕、傳真，甚至多媒體音頻匙睹、視頻、等等各信息載體和模式）集中進(jìn)行管理和控制济竹，結(jié)合其強(qiáng)大的元數(shù)據(jù)搜索引擎痕檬，為各企業(yè)提供商務(wù)智能和大數(shù)據(jù)分析，同時(shí)提供網(wǎng)絡(luò)端訪問送浊，支持在線研發(fā)設(shè)計(jì)功能梦谜，真正幫企業(yè)實(shí)現(xiàn)信息化。
五袭景、物聯(lián)網(wǎng)
1.個(gè)人理解
物聯(lián)網(wǎng)如果從狹義上的字面意思理解的話唁桩，即為“萬物聯(lián)網(wǎng)”，讓所有的家電耸棒，車輛荒澡，機(jī)器設(shè)備，諸如冰箱与殃，電視機(jī)单山，空調(diào)，洗衣機(jī)幅疼，汽車米奸，工廠設(shè)備等連上網(wǎng)絡(luò)，然后通過移動(dòng)端或者PC端實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制爽篷。如果簡(jiǎn)單從字面上的來理解的話悴晰，那么構(gòu)建這樣一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)世界不是什么難事，現(xiàn)在很多智能家電逐工，電器產(chǎn)品已經(jīng)能夠連上網(wǎng)絡(luò)铡溪，也能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制漂辐。但是真正的物聯(lián)網(wǎng)世界并非如此。如果從廣義上來說佃却，物聯(lián)網(wǎng)是通過萬物采集到的信息者吁，然后對(duì)各種信息進(jìn)行綜合分析處理，產(chǎn)生結(jié)果再反饋給家電設(shè)備饲帅，實(shí)現(xiàn)無需人工操作的真正智能化世界复凳。其中涉及到大數(shù)據(jù)的綜合分析處理，才是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一個(gè)突破口灶泵，不能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的物聯(lián)網(wǎng)是“死”的物聯(lián)網(wǎng)育八，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析處理的才是“活”物聯(lián)網(wǎng)。
2.關(guān)鍵技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)赦邻，涉及電子髓棋、通信、計(jì)算機(jī)軟件等多學(xué)科技術(shù)惶洲，從信息獲取按声、傳輸、處理恬吕、應(yīng)用等方面來考慮签则，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可分四層。
(1)感知識(shí)別層：感知識(shí)別層位于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)末端铐料，是物理世界連接信息世界的紐帶渐裂，該層賦予萬物“說話”（RFID技術(shù)）、視钠惩、聽柒凉、嗅、觸等能力（傳感器技術(shù)）篓跛。
(2)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層:該層將感知層所感知到的數(shù)據(jù)通過無線通信技術(shù)接入互聯(lián)網(wǎng)膝捞，供上層使用。
(3)服務(wù)管理層:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（數(shù)據(jù)庫(kù)與海量存儲(chǔ)技術(shù)）举塔、檢索（搜索引擎技術(shù)）绑警、使用（數(shù)據(jù)挖掘與機(jī)
器學(xué)習(xí)）、數(shù)據(jù)安全等央渣。
(4)應(yīng)用決策層：智能物流计盒、智能電網(wǎng)、智能家居芽丹、智能交通等北启。
3.特征
(1)全面感知：感知層具備全面感知能力，即能夠通過傳感器、RFID咕村、定位等技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)物理场钉、化學(xué)、生理的等各種信號(hào)采集懈涛、識(shí)別與控制逛万。
(2)可靠傳輸: 物體需按照協(xié)議接入互聯(lián)網(wǎng)，才能實(shí)現(xiàn)物物的信息交換批钠，所以互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)的重要基礎(chǔ)宇植，通過有線、無線通信技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行融合埋心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)可靠傳輸指郁。
(3)智能服務(wù)：物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是提供萬物互聯(lián)，物聯(lián)網(wǎng)將大規(guī)模海量數(shù)據(jù)可靠組織起來拷呆，利用云計(jì)算闲坎、大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)為行業(yè)提供智能化服務(wù)。
4.技術(shù)難點(diǎn)
(1)邊緣計(jì)算：隨著物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展茬斧，感知層除了具備全面感知能力外腰懂，還需具備對(duì)各種傳感器數(shù)據(jù)融合、分析项秉、智能處理等能力悯恍。
(2)泛在接入：目前物聯(lián)網(wǎng)沒有相關(guān)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，終端通信方式及通信協(xié)議多樣化伙狐，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需兼容多種網(wǎng)絡(luò)、自適應(yīng)多協(xié)議瞬欧，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合贷屎。
(3)數(shù)據(jù)安全：物聯(lián)網(wǎng)廣泛接入更豐富數(shù)據(jù)的同時(shí)，如何保證數(shù)據(jù)不被濫用艘虎，隱私數(shù)據(jù)保護(hù)成為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問題之一唉侄。
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