1. 核心解构 (The Kernel)

  • 本质:存储程序 (Stored-program)

    • 定义:指令(Code)和数据(Data)在物理存储上没有区别,都以二进制形式存放在同一个存储器中。
    • 运行机制:CPU 根据 PC (Program Counter) 自动从内存取指令 译码 执行,无需人工干预。
    • 安全隐喻:既然代码和数据都是 0 和 1,如果攻击者能欺骗 CPU 把“恶意数据”当成“指令”去执行(例如修改 PC 指针指向数据区),这就构成了缓冲区溢出攻击的基础。
  • 五大部件 (The Big Five)

    1. 运算器 (ALU):算术与逻辑运算(CPU 的肌肉)。
    2. 控制器 (Control Unit):指挥交通,负责取指、译码、发出控制信号(CPU 的大脑)。
    3. 存储器 (Memory):存放数据和指令(冯氏架构的核心特征)。
    4. 输入/输出 (I/O):与外部世界的交互接口。
    • 注:现代架构简化为 CPU (ALU+Controller) + Memory + I/O + Bus。

2. 演进史中的架构哲学 (Evolution)

不要死记硬背年代,要看技术路线的斗争:

  • IBM 360 (1964):引入了兼容性 (Compatibility)系列机 概念。
    • 意义:这是资本垄断技术的开始。软件可以跨硬件运行,导致用户被锁定在 IBM 生态中(Wintel 联盟的前身)。
    • 技术点:向后兼容(Backwards Compatibility),高低端机共用一套 ISA。
  • DEC PDP-8:引入了 总线结构 (Bus)
    • 意义:解耦。允许第三方模块插入总线,降低了系统耦合度。
    • 映射:这是现代主板 PCIe 插槽、USB 接口的鼻祖。
  • 网络安全基础:Shellcode 注入原理 = 利用“存储程序”特性。
  • 分布式系统:总线结构是单机内部的“网络”,分布式系统是网络上的“总线”。

4. 期末生存指南 (Exam Survival)

  • 简答题:冯·诺依曼计算机的特点?(必背:5大部件、二进制表示、存储程序、指令=操作码+地址码)。
  • 区别:以存储器为中心 vs 以 CPU 为中心(现代计算机多以存储器/总线为中心,解决 CPU 等待 I/O 的问题)。