计算机概论基础知识.ppt

期末复习纲要,考试章节,概论（第1章）数据表示、存储和运算（第2、3、4章）计算机组成（第5章）计算机网络（第6章）操作系统（第7章）算法（第8章）程序设计语言（第9章）软件工程（第10章）,第1章概论（1）,1.1图灵模型1937年提出把计算机描述成：可编程的数据处理器四要素定义P2：程序、输出数据、输入数据、计算机1.2冯诺依曼模型19441945年提出4个子系统P3：存储器、算术逻辑单元、控制单元和输入/输出单元。数据和程序以位模式存储在内存中程序是由一组数量有限的指令组成,第1章概论（2）,1.3计算机组成计算机3个组成部分：硬件、数据、软件1.4历史17世纪，布莱斯帕斯卡，pascsline加减运算的计算机器17世纪，弗里德莱布尼茨，加减乘除运算的计算机器1823，查尔斯巴比奇，数据运算和解多项式方程的差分引擎1890，赫尔曼何勒里斯，读穿孔卡有编程能力的机器,第1章概论（3）,1939，约翰和利福德，ABC第一台电子计算机（解决线性方程）1939，康拉德朱斯，Z1通用计算机20世纪30年代，美国海军和IBM，MarkI巨型机阿兰图灵，Colssus计算机1946，约翰莫奇勒，ENIAC第一台通用的完全电子的计算机1950，EDVAC第一台冯诺依曼机19501959，第一代计算机，真空管19591965，第二代计算机，晶体管19651975，第三代计算机，小规模集成电路19751985，第四代计算机，大规模集成电路1985至今，第五代计算机，超大规模集成电路,第2章数字系统（1）,2.2.1十进制系统底b=10，符号09值为数码与位置量乘积之和（1999.5）10值=1103+9102+9101+9100+510-12.2.2二进制系统底b=2，符号0和1（1011101.1）2值=126+025+124+123+122+021+120+12-1=八进制系统底b=8，符号072.2.4十六进制系统底b=16，符号0F,第2章数字系统（2）,2.2.5转换二进制转十进制、八进制转十进制、十六进制转十进制十进制转二进制、八进制、十六进制方法一：整数部分除基取余，小数部分乘基取整方法二：分解为位置量与数码乘积之和二进制-十六进制：每4位二进制数码对应1位十六进制数码二进制-八进制：每3位二进制数码对应1位八进制数码m个X进制数码可表示Xm个数值（数据）源系统使用m个X进制数码目标系统使用n个Y进制数码要使目标系统可以表示源系统的所有数字，必须满足YnXm,第3章数据存储（1）,3.1数据类型计算机可以处理：数字、文本、图像、音频、视频在计算机内部的存储格式：位模式8个位=1字节，1个字=1、2、4、8或其他个字节1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB3.2存储数字整数无符号：变成二进制，不足n位左边补0符号加绝对值：变成n-1位二进制，最左位定义符号（原码）补码：变成n位二进制，正数则原样存储，负数则按位取反加1存储单元的位数限制了可以表达的整数范围，若超出这个范围将出现溢出,第3章数据存储（2）,实数一个数字的浮点表示：符号、位移量、定点数二进制数的浮点表示：符号、指数、尾数指数用余码存储，（符号+尾数）用符号绝对值存储IEEE单精度格式（余127码，8位指数，23位尾数）IEEE双精度格式（余1023码，11位指数，52位尾数）3.3存储文本分配给每个符号一个位模式（code）。ASCII位模式长度7符号09的ASCII码：(30)16(39)16符号AZ的ASCII码：(41)16(5A)16符号az的ASCII码：(61)16(7A)16,第3章数据存储（3）,3.4存储音频计算机存储音频数据必须经过：采样、量化、编码音频编码标准MP33.5存储图像光栅图（位图）扫描整个图像，分成为像素，每个像素编码为位模式（黑白、灰度、RGB色、或索引色）。JPEG标准矢量图分解图像为几何图形的组合，每个几何图形数学公式表达。与光栅图对比，优缺点P453.6存储视频图像在时间上的表示MPEG标准,第4章数据运算,4.1逻辑运算非NOT：可用于对整个位模式求反与AND：把位模式的指定位置0，掩码对应位设0或OR：把位模式的指定位置1，掩码对应位设1异或XOR：把位模式的指定位求反，掩码对应位设14.2移位运算逻辑移位：应用于无符号数的位模式算术移位：应用于有符号数的位模式算术右移保留符号位，算术左移可能修改符号位4.3算术运算整数的加减二进制补码表示的整数：转成补码相加，最左列的进位舍弃,第5章计算机组成（1）,三个子系统：CPU、主存储器、输入/输出5.1中央处理单元CPU影响一台计算机性能的关键部件算术逻辑单元ALU：进行逻辑、移位和算术运算控制单元：控制各个子系统的操作寄存器组：用来临时存放数据的高速独立的存储单元数据寄存器：存储输入数据和运算结果指令寄存器：存储指令程序计数器：存放下一条要执行的指令的内存地址,第5章计算机组成（2）,5.2主存储器是存储单元的集合，每个存储单元有唯一的地址，每次读写1个存储单元的内容（1个字）地址空间是由存储器容量决定的、可分配的地址总数内存地址用无符号二进制整数定义位数=log2(地址空间/字长)存储器类型RAM：SRAM、DRAMROM：PROM、EPROM、EEPROM高速缓冲器是位于CPU和主存之间的、用来存储经常需要访问数据的较高速存储器，可减少访问主存的次数，提高处理速度,第5章计算机组成（3）,5.3输入/输出子系统非存储设备：键盘、鼠标、监视器、打印机存储设备磁盘：磁道、扇区、性能（转速、寻道时间、传送时间）避免震动CD-ROM只读光盘CD-R可刻录光盘CD-W可重写光盘DVD数字多功能光盘,第5章计算机组成（4）,5.4子系统互联CPU和存储器通过数据总线、地址总线、控制总线直接连接I/O设备不能直接与连接CPU和内存的总线相连，必须通过输入/输出控制器（或接口）连接到总线上。每个I/O设备有一个地址，可以采用独立寻址，或存储器映射寻址5.5程序执行CPU利用重复的机器周期来执行程序中的指令取值令、译码、执行I/O设备与CPU的同步方式程序控制输入输出中断控制输入输出直接存储器存取DMA,第5章计算机组成（5）,5.7简单计算机指令集CPU可识别的所有指令，又称指令系统每条指令长度相同，由操作码、操作数构成最后一条指令往往是HALT,第6章计算机网络（1）,6.1引言为了实现资源共享和信息传输，将计算机连接成网络两个设备的连接类型：点对点、多点连接线缆：电话线、双绞线、同轴电缆、光缆网络拓扑结构：星型、总线型、环形、网状型根据覆盖范围分为：局域网、广域网、城域网、互联网6.2TCP/IP协议族网络分为5层，从上至下依次为：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层OSI模型中，网络分为7层，从上至下依次为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层6.3层每层的作用应用层地址：统一资源定位符URL传输层地址：端口号网络层地址：IP地址（点分十进制）数据链路层地址：MAC地址或物理地址,第6章计算机网络（2）,6.4因特网应用电子邮件A发邮件到邮件服务器1，邮件服务器1发给邮件服务器2，B从邮件服务器2上收邮件发邮件SMTP协议，收邮件POP协议文件传输协议FTP远程登录协议TELNET万维网WWW简单网络管理协议SNMP,第7章操作系统（1）,计算机软件分为两类：操作系统和应用程序7.1引言操作系统的定义启动过程：CPU执行ROM中的引导程序，把磁盘上的操作系统装入内存，再执行内存中的操作系统7.2演化批处理系统、分时系统、个人系统DOS、并行系统、分布式系统、实时系统,第7章操作系统（2）,7.3组成部分用户界面：命令解释程序或窗口内存管理器单道程序多道程序分区调度、分页调度、请求分页调度、请求分段调度虚拟内存,第7章操作系统（3）,进程管理器程序、作业、进程分界状态图作业的状态：保持、中止进程的状态：就绪、运行、等待作业调度器和进程调度器作业队列、就绪队列、I/O队列多个进程竞争使用资源会出现：死锁和饿死，因此必须采取进程同步措施设备管理器文件管理器7.4主流操作系统UNIX、Linux、Windows,第8章算法（1）,8.1概念算法是一种逐步解决问题或完成任务的方法算法是一组明确步骤的有序集合，它产生结果并在有限时间内终止8.2三种结构顺序、判断、循环8.3算法的表示UML、伪代码,第8章算法（2）,8.4基本算法排序：选择排序、冒泡排序、插入排序查找：顺序查找、折半查找8.5子算法将算法分为几个单元（子算法）8.6递归迭代：重复执行一组指令(或一定步骤)，每次执行时都从变量的原值推出它的一个新值。递归：算法自我调用的过程阶乘问题的迭代算法与递归算法,第9章程序设计语言（1）,9.1演化机器语言：计算机唯一识别的语言汇编语言：用带符号的指令和地址代替二进制代码。汇编程序将汇编语言翻译成机器语言。高级语言：BASIC、COBOL、Pascal、Ada、C、C+、JAVA9.2翻译将高级语言程序（源程序）翻译成机器语言程序（目标程序）两种翻译方法：编译和解释相同的翻译过程：词法分析、语法分析、语义分析、代码生成,第9章程序设计语言（2）,9.3编程模式过程式：FORTAIN、COBOL、BASIC、Pascal、C和Ada面向对象式：函数式：LISP、Scheme说明式：Prolog9.4共同概念标识符、数据类型、变量、字面值、常量输入和输出函数表达式：运算符、操作数语句赋值语句复合语句（块）控制语句：if-else、switch(case)、while、for、do-while子程序（函数）：局部变量、参数、传值、传引用、返回值,第10章软件工程（1）,10.1软件生命周期开发过程包括四个阶段：分析、设计、实现和测试。瀑布模型和增量模型10.2分析阶段面向过程分析（数据流图、实体关系图、状态图）