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第一章1.计算机由五部分构成：输入、运算器、存储器、控制器、输出2.计算机三个子系统：处理器子系统、存储器子系统、输入输出子系统3.输入输出通常被称为人机交互4.哈佛结构将数据和程序分开存放5。程序存储原理：程序被要求在执行前存放在存储器中，还要求程序和数据采用同样的存储格式6.计算机系统是由计算机硬件和软件组成的 计算机硬件系统包括：处理器系统（主机）、存储器系统、外部设备（输入设备、输出设备） 计算机软件系统包括：A.系统软件（操作系统、编程语言/计算机语言系统、工具软件）、B.应用软件7.计算机硬件史 第一代计算机：电子管 第二代计算机：晶体管 第三代计算机：集成电路（IC） 第四代计算机（微型计算机、个人计算机）：大规模集成电路8.计算机的类型 巨型计算机（超级计算机） 大型计算机 小型计算机 微型计算机9.硬件的三个子系统 计算机三个子系统：处理器子系统、存储器子系统、输入输出子系统 存储器子系统：存储数据、程序和参与运行程序10.计算机软件11.计算机如何运行事实上，只要通电启动，机器就开始执行程序，直到关机为止计算机通电后，CPU执行启动程序BIOS（基本输入/输出系统），其基本任务就是把存放在磁盘中的操作系统调入内存执行，此后将在操作系统的管理下直接操控计算机的硬件。12.信息系统 信息系统的基本功能是为需要者提供特定的信息，支持用户迅速、有效地输入、存储、处理和获取信息。 信息系统有以下6个要素： 硬件 软件 数据/信息 用户 过程 通信13.HTML:制作web的超文本置标语言14.web浏览器为用户访问因特网提供了简单的方法，该系统基于超文本技术。 超文本（Hypertext）还包括视频、音频、动画、图片等其他数据。15.计算机互联形成了网络，主要目的是资源共享。第二章1.数据的表示形式除了传统数字外，还有图形、文本等其他非数字形式2.在计算机中，数据是以数字表示的，有两种形式：可以直接进行数学运算的数制 用来表示对象属性的码制3.正数的反码是它的原码，负数的反码最高位（符号位）为1，其余各位按位求反 正数的补码等于它的原码，负数的补码等于它的反码加14.定点数和浮点数 定点纯小数把小数点固定在数值部分最高位的左边 定点纯整数把小数点固定在数值部分最低位的右边 浮点数分为阶码和尾数两部分，阶码表示小数点在该数中的位置5.编码和文本 基础文本编码是ASC码（美国标准信息交换码），适用于英文，有两种形式：七位码（标准）和八位码（完整） Unicode码是能表示世界上各种语言文字、符号的编码 计算机的基本信息单位为字节，1字节有八个二进制位6.逻辑运算和门电路 1为真，0为假 基本逻辑关系P30（计算）与、或、非、异或“与”相当于相乘“或”只要有1即结果为1，否则为0“异或”两边相同为0，不同为1第三章1.连接计算机三个子系统的是总线（bus），总线由CPU控制（内部总线） 外部总线连接外部设备与主机，且是“系统”级的，因此也称为系统总线。 USB（通用串行总线）是一种总线标准，也是一种接口技术，是一种基于串行数据的传输模式，使用4线结构，最多可连接127个设备。 处理器系统2.中央处理器（CPU）包括 运算器（ALU） 控制器：中央控制单元，负责指令读取、解释、执行 寄存器组：CPU内部的一些变量3.处理器的结构模型 (1)内部总线内部三总线：数据总线、控制总线、地址总线数据总线传输数据，包括程序代码和运算需要和产生的数据控制总线发出信号确定数据总线上的数据传输的方向地址总线上的信号是输入/输出接口的地址或者存储器的单元地址(2)处理器的组成处理器可分为五部分：运算器:执行算术运算和逻辑运算的电路部件数据寄存器：存放运算器执行运算所需的数据。数据在执行运算前已经被存入其中。指令代码寄存器：存放处理器执行操作需要的指令代码。指令也是二进制码，指令代码存放在指令代码寄存器中，控制电路的输入。控制电路：对指令代码进行译码并产生运算器执行运算的信号，发出到存储器进行数据读/写的信号及其他各种控制信号地址电路：负责产生并输出地址信号，在控制信号的作用下，指定存储器或者外部设备进行相关的数据传输操作。4.处理器的技术指标 主频：CPU运行速度的参数 字长：处理器一次能够处理的最大二进制数的位数 协处理器 内部高速缓存器（cache） 集成度5.两种处理器系统CISC 复杂指令集计算机RISC 精简指令集计算机存储器系统（存储器的一个重要特征：数据的无限可复制性）6.内存（主存）有两种(1)RAM(随机存储器)：分为静态RAM（SRAM）和动态RAM（DRAM）DRAM的芯片集成度高，存取速度较SRAM较慢(2)ROM(只读存储器)存储的数据不会因断电而丢失。BIOS被保存在ROM中ROM有多种：一次性写入的不可改写的PROM可擦除的ROM(EPROM,通过紫外线将ROM数据擦除，重新写入新数据)EEPROM（电可擦除ROM），闪存为一种EEPROM7.外存（辅存） 按介质分有磁盘、光盘和半导体的固态存储器 (1)磁盘磁盘上的磁道是同心圆结构，数据存储在磁道上。盘片又被划分为若干个扇型的区域，程序代码和数据以扇区为存储单位。(2)光盘 光盘的凹坑使反射光方向改变，反射信号很小，因此该状态作为数据为0；激光射在空白处，得到全反射，其状态为数据1类型CD-ROM 只读光盘CD-R 一次性写入光盘CD-RW可重写光盘DVD-ROM 通用DVDDVD-R 仅能写一次DVD-RAM 可重复使用(3)固态存储器SSD固态硬盘，是一种闪存，为全电路结构8.存储器的主辅结构主辅结构存储系统的工作原理是：程序和数据存储在外存中，被执行的程序和数据从外存中调入内存运行，运行结束，程序和数据被重新存入外存。 虚拟内存：在硬盘上开辟一个区域来“模拟内存”，其结构与内存相同。输入/输出（I/O）系统（人机交互系统）9.I/O操作都是在主机的控制下，由外部设备（外设）完成的，外设与主机之间是通过接口和总线连接的。10.端口PC主要有五种端口：键盘端口、鼠标端口、并行端口、串行端口、USB端口11.并行和串行 外设与主机的数据传输模式主要有两种：并行（字节模式，一次传输八位）速度更快 串行（位模式，一次传输一位）串行成本低，适合长距离传输，发展更快。 第四章1.操作系统是计算机硬件与其他软件之间的接口，能有效地对计算机软件、硬件资源进行管理和使用，使用户能方便地操作计算机（兼顾了系统和用户两方面） 多用户多任务操作系统允许多个用户使用同一台主机 并行系统：多处理器，是目前超级计算机的主要体系结构之一 分布式操作系统：地理位置上分散的、具有独立功能的计算机系统互联采用的操作系统，具有网络的信息交换和资源共享功能2.操作系统的结构 内核(kernel)：是系统的核心，就是直接与机器的硬件相关的程序。 外壳(shell):是用户使用计算机的接口（界面），负责接收用户和应用程序的操作命令，并将这个命令解释后交给内核去执行，因此外壳也称为命令解释器3.操作系统的功能 (1)进程管理 进程指正在执行中的程序。 进程管理器的任务是对正在运行的程序进行管理。 死锁：如果某个进程占有另一个进程所需的资源，同时请求对方的资源，且在得到所需资源前不释放其占有的资源，就会导致死锁的发生。 线程：进程为一个程序，线程是进程中的环节，是进程的一部分 (2)存储器管理 （存储器管理器MMU） 存储器管理器负责调度内存、监控内存运行状态，管理内存、外存之间的数据交换。 内存与外存的数据交换：非交换技术是将程序一次全部调入内存。MMU将程序或数据从外存装载到内存。 (3)设备管理 提供设备调度、建立缓冲区等服务(4)文件管理 文件：文件是一个存储在存储器上的数据的有序集合，并标记以一个文件名。文件系统：是所有文件的集合，以文件形式管理计算机中所存储的程序和数据 文件扩展名：Microsoft系统的文件扩展名指示文件的基本属性，一个被取名并保存在外存上的文件往往是根据其扩展名确定其类型和用途的。 Windows注册表中有一个能被其识别的文件类型的清单。运行注册表编辑器regedit.exe可以打开注册表 通配符：*表示它所在位置为任意个任意字符，？代表它所在位置为一个任意字符。 文件存取有两种方式：A.顺序存取：指只能按照一个接着一个信息单位（或数据单位）进行存取。最典型的是磁带文件的存取过程。B.随机存取：随机存取文件是先要查找文件的存储地址，再按址存取。文件按名存取就是随机方式。 文件的存储结构 A.磁盘的格式 磁盘格式是计算机外部存储器的标准。磁盘格式化也要将整个磁盘划分若干个区块，基本单位就是扇区，文件是按扇区存放数据的。为了检索方便，将若干个相邻扇区组成簇 Microsoft的磁盘格式有FAT（文件分配表）和NTFS 第五章1.算法的特性： 确定性 有穷性 有效性 可以有零个或多个输入 有一个或多个输出2.算法的分类 按照算法设计的对象，可以分为两大类：数值算法和非数值算法3.算法的三种结构 顺序结构 分支结构 循环结构 A.while结构 如果开始时循环条件就不成立，则循环体A不会被执行 B.do-while结构 无论是否成立，A至少会被执行一次4.算法的表示 自然语言 流程图 伪代码（不是计算机语言，不能被计算机执行）5.算法举例 查找 A.顺序查找 B.折半查找排序 A.选择法排序（比冒泡要快） B.冒泡法排序迭代 递归6.算法的方法学贪心算法 分治 动态规划 回溯法7.数据表达和数据结构 (1)数据元素是数据的基本单位，数据元素之间存在着某种关联。 (2)数据结构包括逻辑结构、存储结构和对数据的操作，按照它的结构形式，也可以分为链、表、堆、队、树等。 (3)基本数据结构有三种 线性结构：线性结构中的数据元素存在一对一的关系 树状结构：一对多的关系 图状或网状结构：多对多的关系 第六章1.程序和指令 (1)程序 程序可以理解为按预先设计的步骤执行。程序是为解决某些问题而设计的，而算法就是为解决问题而设计的步骤，所以程序就是算法的实现。 (2)指令和指令系统指令是计算机硬件和软件的接口，即软件和硬件通过指令交汇。指令的分类：A.数据传输类指令 B.算术逻辑类指令 C.控制操作类指令2.程序设计语言(1)指令是程序的基础，也是计算机的机器语言。(2)机器语言叫做“低级语言”，使用类似于伪代码那样的语言叫做“高级语言”，介于高级和低级之间的符号语言，即汇编语言。(3)机器语言 指令系统就是机器语言，只有以机器语言编写的程序能被计算机直接执行。使用其他语言编写程序最终都要被转换为二进制指令代码，二进制代码文件也叫作目标文件。 指令要包含的信息：A.操作类型 B.操作数或操作数的存储地址 C.操作结果的存储地址 D.下一条指令的地址信息 指令格式：一般分为三部分 A.操作码 B.操作数或地址码 C.下一条指令的地址(4)汇编语言一种CPU的汇编语言程序不能在另一种CPU上执行。 (5)面向过程的高级语言 BASIC语言 C语言 Pascal语言 Fortran语言 COBOL语言 Ada语言(6)面向对象的高级语言 面向对象的编程（OOP）。编程者适用对象的属性和行为构造程序，而不需知道对象的细节。 OOP的特点如下：封装：class把对象的属性和操作结合在一起，构成一个独立体继承：新建的类可以继承已经存在的类。多态性：某些对象可以有多种操作行为。常见的OOP语言：Visual Basic语言Java语言C+语言其他：Delphi、PB等3.翻译系统 计算机只能执行机器语言程序，所以必须将其他语言的程序“翻译”为机器指令程序。 用高级语言编写的程序通称为源程序，把翻译后的机器语言程序称为目标程序。 关系： 源程序翻译系统目标程序 根据功能的不同，翻译程序分为编译程序 解释程序 编译程序：如果翻译的结果是生成可执行文件，那么这个系统是编译型 解释程序：解释程序对源代码中的程序进行逐句翻译，翻译一句执行一句，因此程序运行速度较慢4.高级语言的概念 (1)分支语句 程序根据关键字switch后表达式的值决定执行哪一个分支。 (2)循环语句 当循环次数无法确定时，使用while或者do-while语句，同时在循环体中必须有改变循环条件的操作，否则会导致循环不能被终止。 for语句常用于循环次数已经确定的情况。5.软件工程 (1)软件生命周期 软件生命周期法从总体上包括软件分析、设计、实现（开发软件）和维护等过程(2)软件开发模型 瀑布模型 软件开发过程从问题描述到运行维护，自上而下，如瀑布流水一般。缺点是缺乏灵活性。 增量模型 增量模型又称演化模型。开发人员先开发出一部分程序向用户展示，用户提出意见不断修改。 适用于软件需求不明确，设计方案有一定风险的软件项目。 RAD模型强调极快的开发周期，以较短的开发周期开发软件，主要用于大型信息系统的开发。 第七章1.数据库系统 数据库系统是由数据库及使用数据库的用户或程序组成的系统用户数据库应用程序数据库管理系统（DBMS）数据库（数据存储） 数据库系统包括两部分：A.数据库管理系统和数据存储 B.用户或数据库应用程序 数据库管理系统是软件和数据的结合，是进行数据库创建、管理、维护的软件系统。 应具备如下功能： A.数据定义 B.数据操纵 C.数据控制 D.存储过程 数据库产品 （大）DB2、Oracle、SQL sever/（中小）FoxPro、（小）Access/（自由）My SQL、SQLite2.关系型数据库（主流） 关系就是表 关系模型使用元组定义一个表的行（也叫记录），所有行的数目叫做基数。关系中的列叫做属性，表示一列数据的属性，属性的数目（表的列的总数）叫做度。 关系的集合运算并、交、差、积是集合运算 专用的关系运算：选择、连接、投影、除 四种 关系运算也需要语言即SQL。SQL（结构化查询语言）是关系型数据库的标准语言。 SQL与数据库管理系统的功能对应，也有四部分： A.数据查询语言DQL B.数据操纵语言DML C.数据定义语言DDL D.数据控制语言DCL SQL是非过程化的、结构化的语言，SQL的查询语句是SELECT第八章1.通信基础 (1)数据传输速率 计算机是二进制系统，因此网络传输速率也以二进制位为度量单位，即bps（比特率） 网络传输另一个参数为波特率，定义为每秒钟传输的脉冲数。波特率一般是指信号传输，要大于比特率 (2)带宽 是指通信信道的传输能力 网络的主要技术指标是带宽和传输速率(3)通信介质 信道是指信号的通道，信道与介质相关。常见的介质分为有线和无线两类。有线的也叫有向的，如导线和光缆；无线的也叫无导向的，如无线电波和光。有线介质： A.双绞线 B.同轴电缆 C.光缆或光纤无线传输： A.无线电波 B.红外线传输 C.卫星通信 (4)通信理论基础为了传输计算机的数字信号，就需要借助于传统的通信设备：将数字信号调制为可以经通信介质传输的模拟信号，在接收端将模拟信号转换回数字信号，这个过程叫做解调。把两个过程合在一起就是调制解调，完成这个功能的设备是调制解调器。 (5)网络类型局域网LAN 管理和构成局域网的各种配置方式叫做拓扑结构城域网MAN广域网WAN 如Internet2.组建网络(1)网络设备网卡（NIC）交换机（switch）和集线器（hub）路由器（router）网关（gateway） 三种类型：协议网关、应用网关、安全网关（如防火墙）(2)网络模型 OSI模型（开放系统互连参考模型） 分为： 物理层（最低层） 数据链路层（使相邻节点间的数据可传输） 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层（最高层，网络系统和用户的接口，其任务是向用户提供各种直接的服务）(3)网络协议 列举一部分网络协议： DHCP（动态主机配置协议） DNS（域名协议） TCP（传输控制协议）/IP：因特网的基础协议 IPv6 POP3（接受）/SMTP（发送）：邮局协议 PPP：使用电话拨号上网的用户需使用，点对点协议 Telnet协议，远程网络登录时遵守的协议(4)局域网协议和组网技术 局域网的组网技术目前主要是以太网 ATM（异步传输模式） VPN(虚拟专用网络)3.因特网 (1)因特网不是网络，而是网络应用。因特网始于1969美国一项研究计划ARPANET (2)TCP/IP（传输控制协议/互连协议） 四层结构： 网络接口层 网络层 传输层 应用层 （与OSI的对应关系重要图见P153） (3)IP地址 主要有ABCDE五类，ABC分别用于大中小规模的网络，D作为网络广播使用，E类保留 按IP地址第一字节划分：1-127为A类；128-191为B类；192-223为C类 其中预留A类的10、B类地址的172.16-172.31和C类的192.168.0-192.168.225为内网或VPN IP地址分为固态和动态两种 动态地址使用DHCP，如公共网和WiFi (5)IPv6采用128位二进制编码，是IPv4的7.91028倍 (6)内网（Intranet） (7)子网 A类子网掩码默认为255.0.0.0 B类 255.255.0.0 C类255.255.255.0 (8)URL(统一资源定位器) (9)补充： 查IP地址：ipconfig/all ping命令：测试对方及其与本机是否联通/查IP地址第九章1.高性能计算 (1)并行计算 在传统意义上是指一台配有多处理机（并行处理）的计算机，构成具有超级计算能力的计算机系统，这是获得高性能计算的主要手段。 (2)分布式计算一个分布式系统是为解决单个问题而紧密结合在一起工作的多处理机的集合，对另一些用户来说，一个分布式系统可能意味着一个由地理上分散的、各自独立的计算机组成的网络，这些计算机连接在一起以实现对不同资源的共享。(3)集群计算 集群计算也是基于并行系统和网络的，它作为并行计算和网络技术在高性能计算机体系结构中是最成功的集成和运用，也是目前性价比最好的系统。集群系统由高速网络连接起来的高性能工作站或微机组成。(4)云计算 云计算，这里的云就是指因特网，是网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化等传统计算机和网络技术发展融合的产物。2.人工智能 人工智能（AI）是指解释和模仿人类的智能，行为及其规律 (1)推理：知识表达 语义网络是一种知识表达法 搜索树也是一种知识表达结构，如二叉树 (2)专家系统 专家系统是一种智能计算机软件系统，它能像某一领域专家那样向用户提供解决问题的方法 专家系统有用编程语言创建的，更多的是使用专家系统工具创建。从处理问题的方法来看，传统的软件系统使用算法来解决问题，而专家系统是靠知识和推理来解决问题的，所以专