大学计算机基础复习大纲.docVIP

大学计算机基础复习大纲第一章、 概述：1.1计算机的定义和特点：定义：计算机是一种能够按照事先储存的程序，自动，高速的进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子装置。数值计算+逻辑运算特点：1.运算速度快2.计算精度高3.记忆力强4.具有逻辑判断能力5.可靠性高、通用性强计算机的发展历程 ：算盘-加法机-乘法机-图灵机-冯洛伊曼结构计算机（ABC | ENIAC）;第一代：电子管计算机（1946-1958） 用电子管作为基本电子元件，磁性存储材料，机器语言编程。 体积大，耗电多，速度慢，价格高。 EDVAC,EDSAC,UNIVAC等。 第二代：晶体管计算机（1958-1964） 使用晶体管制作CPU。 使用高级编程语言（Fortran等）。第三代：集成电路计算机（1964-1971） 使用中小规模集成电路（Small Scale Integration, SSI; Medium Scale Integration, MSI）。 操作系统的形成，BASIC语言发明。 第四代：大规模集成电路计算机（1971-至今） 使用大规模、超大规模集成电路（LSI,VLSI）。计算机的分类:按计算机的用途及其使用的范围分类 通用机解决多种问题的计算机 专用机解决某个或某类问题的计算机按计算机的规模和处理数据的能力分类巨型机大型机小型机微型机工作站及服务器1.2计算机思维的定义和内涵计算思维的定义：算思维是运用计算机科学的基础知识去求解问题、设计系统和理解人类行为涵盖了计算机科学之广度的一系列思维活动。 计算思维的特征： 概念化，不是程序化。根本的，不是刻板的技能。 是人的，不是计算机的思维。 是思想，不是人造物。 是数学和工程思维的互补与融合。 是面向所有的人，所有地方的。 计算思维的本质： 计算思维的本质是抽象（Abstraction）、自动化（Automation）和结果分析（Analysis）。它反映了计算的根本问题，即什么能被有效地自动进行。计算思维的内涵计算思维是通过约简、嵌入、转化和仿真等方法，把一个困难的问题阐释为如何求解它的思维方法。 计算思维是一种递归思维，是一种并行处理，是一种把代码译成数据又能把数据译成代码的编码解码方法，是一种多维分析推广的类型检查方法。 计算思维是一种采用抽象和分解的方法来控制庞杂的任务或进行巨型复杂系统的设计，是基于关注点分离SoC（Separation of Concerns）的方法。 计算思维是一种选择合适的方式陈述一个问题, 或对一个问题的相关方面建模使其易于处理的思维方法。 计算思维是按照预防、保护及通过冗余、容错、纠错的方式，并从最坏情况进行系统恢复的一种思维方法。 计算思维是利用启发式推理寻求解答，在不确定情况下的规划、学习和调度的思维方法。 计算思维是利用海量数据来加快计算，在时间和空间之间、在处理能力和存储容量之间进行折中的思维方法。第二章、 计算机系统：2.1 图灵机的模型和算法冯诺依曼机：组成部件:运算器，控制器，存储器，输入/输出设备内容 地址 数据线，另一端不运算器相连 地址线 数据线，另一端不控制器相连 存储器结构：存储器是可按地址自动存取内容的部件。地址和内容皆使用二进制编码。地址编码长度决定可用存储容量（寻址长度，操作系统位数）。最小信息单位：位,(bit,一个0/1）； 基本存储单位：1字节(Byte)=8位； 字、字长：运算器一次读写若干字节的位数，性能指标（CPU位数）。机器指令执行过程：2.2 现代计算机的组成内存和外存的种类和区别内存：寄存器随机存储器RAM（Random Access Memory）：半导体材料，具有电易失性，临时保持信息，读写速度基本与CPU速度相匹配只读存储器ROM（Read Only Memory）：半导体材料，永久存储，只读不写高速缓冲存储器（Cache）: CPU和内存之间的高速缓冲存储器（Cache）存储体系的作用和目标 多级缓存:外存：硬盘、U盘（闪存Flash Memory）、固态硬盘闪存(Flash Memory）内存读写速度快，但保存时间不长；外存读写速度慢，但保存时间长。“以批量换取速度、以空间换取时间”来实现存储器与CPU之间速度的匹配，可使用户感觉到读写速度很快同时容量又很大。 计算资源的按需优化配置，降低成本。操作系统的三方面作用 1）操作系统是用户不计算机硬件之间的接口 操作系统是对计算机硬件的第一次扩充。 2）操作系统为用户提供了虚拟机（Virtual Machine） 应用程序接口API（Application Program Interface），将对硬件控制的具体细节封装起来，通过软件来扩展计算机的基本功能，称为虚拟计算机。 3）操作系统是计算机系统的资源管理者 操作系统的重要任务之一就是有序地、优化地管理计算机中各种资源，跟踪资源的使用情况，监视资源的状态，满足用户对资源的需求，协调各程序对资源的使用冲突，最大限度地实现各类资源的共享，提高资源利用效率等。2.3 不同层级的软件1）机器语言 根据二进制和编码，及其计算逻辑，人们设计了CPU。 CPU能够识别和执行一组用二进制和编码表达的指令集合，称为指令系统。 这种用指令系统所提供的指令来编写程序的语言称为机器语言。所有程序都需要转换成机器语言程序，计算机才能执行。2）汇编语言将二进制和编码方式的指令“对应成”便于记忆和书写的符号，让人们用符号编写程序，再“翻译”成机器语言程序，于是出现了汇编语（Assembly Language）。3）高级语言针对汇编的缺点，人仧设计了一套类似于自然语言方式，以语句和函数为单位书写程序的规范/标准，称为高级语言。用高级语言编写的程序称为高级语言源程序从用机器语言、汇编语言、高级语言编程到用语言积木块编程的模式，就是计算机语言的功能扩展路线图针对不同需求，采用不同的语言2.4 主板的组成部分，南北桥职责，主板常见架构和区别主板的架构是决定主板的大小、形状、布局、电源规栺等的通用标准 ATX, Micro-ATX, BTX（少见）.主板搭载的附加功能 通常会搭载网卡（Intel）、声卡(Realtek)等。 有的会搭载显卡（NVIDIA）。I/O接口Cpu 性能指标主频、外频和前端总线频率 字长 Cache容量、速度 核心数内存发张：一般说的内存都是指SDRAM: Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步劢态随机存储器，从収展到现在已经经历了五代，分别是：第一代SDR SDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3 SDRAM，第五代DDR4。 SDRAM在一个时钟周期内叧传输一次数据，它是在时钟的上升期迚行数据传输. （SDRAM和DDR区别）而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此称为双倍速率同步动态随机存储器。 （SDRAM和DDR区别）DDR2不上一代DDR内存技术标准最大的不同就是，虽然同是采用了在时钟的上升/下降延同时迚行数据传输的基本方式，但DDR2内存却拥有两倍于上一代DDR内存预读取能力（即：4bit数据预读取）。 DDR3相对DDR2来说核心同频率下数据传输量将会是DDR2的两倍（8bit预读取），同时更加省电。DDR4为16位预读取。双通道的概念和要求双通道即在主板上使用两个独立的存储控制器，分别进行读写操作。双通道的要求位2个控制器容量相同，速度相同。第三章、 信息在计算机中的表示：3.1 逻辑推理所谓逻辑是指事物因果之间所遵循的规律，是人的一种抽象思维，是人通过概念、判断、推理、论证来理解和区分客观世界的思维过程。逻辑的表达形式是命题不推理 命题由语句表述，是语句的含义 推理是对语句表达内容为真戒假的一个判断。3.2 计算机使用二进制的原因因此，计算机之所以青睐二迚制是因为： （1）电路容易实现 电路只要能识别低、高就可以表示0和1。 （2）物理上最易实现存储。 只需要通过磁极的取向、表面的凹凸、光照的有无等来表示0和1。 （3）便亍迚行加、减运算和计数编码。 （4）便逻辑辑判断（是戒非）。 （5）用二进制表示数据具有抗干扰能力强，可靠性高等优点。 因为每位数据叧有高低两个状态，当受到一定程度的干扰时，仍能可靠地分辨出它是高还是低。 3.3 进制转换与小数点保留原码补码和反码单精度和双精度浮点数编码具有三个主要特征： 唯一性 唯一性是指每一种组合确定的唯一的含义 公共性 公共性是指所有相关者都讣同、遵守和使用这种编码 规律性。 规律性是指编码应有一定的觃律，便于计算机和人能识别和使用ASCII 长度汉字区位码，国标码和机内码以及字形码的关系 3.5 压缩的基本方法：对连续的 1 编码 音频采样的概念和数据质量的关系有损压缩和无损压缩的区别 3.6 语义网的发起人 共享开发的互联网精神第四章、 操作系统基础：4.1 操作系统的定义和目标 按照部署平台分类： 大型机操作系统（ZOS-IBM） 服务器操作系统 (OSX Server, Windows Server, Debian/Linux) 桌面操作系统 (Windows, Macos, Ubuntu) 手机操作系统（Android，IOS，Windows Phone） 嵌入式操作系统 (Tiny OS) 云操作系统/分布式操作系统批处理的优缺点单道程序系统（单道批处理） 这时计算机系统运行的特征：单道顺序地处理作业 即：主存中只存放一道用户作业在其中运行，用户作业仍然是一道一道作业顺序处理。 处理器交替执行监控程序和用户程序。 单道批处理的主要问题：CPU和I/O设备使用忙闲不均 对计算为主的作业，外设空闲； 对I/O为主的作业，CPU空闲；多道程序系统（多道批处理） 在计算机主存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制之下，相互穿插地运行。 操作系统的常见结构：4.2 操作系统的主要功能管理系统资源 处理器管理 存储管理 设备管理 文件管理 为用户使用计算机提供友好界面进程管理包括进程控制、进程同步、进程调度、进程通信。进程控制块 (PCB：process control block) 系统定义的数据结构，描述进程与其他进程、系统资源的关系以及进程在各个不同时期所处的状态。 OS根据PCB中的信息对进程实施管理和控制。 程序：描述进程本身所应完成的功能 数据：程序/进程操作的对象 PCB：是进程存在的唯一标志。线程的概念： 线程有时被称为轻量级进程（Lightweight Process, LWP）； 是程序中一个单一的顺序控制流程，是程序执行流的最小单元。 多个线程可以并发执行。线程的特性 ：轻型实体 线程中的实体基本上不拥有系统资源，只是有一点必不可少的、能保证独立运行的资源。线程的实体包括程序、数据和TCB。线程是动态概念，它的动态特性由线程控制块TCB（Thread Control Block）描述。 独立调度和分派的基本单位 在多线程OS中，线程是能独立运行的基本单位，因而也是独立调度和分派的基本单位。由于线程很“轻”，故线程的切换非常迅速且开销小（在同一进程中的）。 线程的特性 可幵发执行 在一个进程中的多个线程之间，可以并发执行，甚至允许在一个进程中所有线程都能并发执行；同样，不同进程中的线程也能并发执行，充分利用和发挥了处理机与外围设备并行工作的能力。 共享系统资源 在同一进程中的各个线程，都可以共享该进程所拥有的资源，这首先表现在：所有线程都具有相同的地址空间（进程的地址空间），这意味着，线程可以访问该地址空间的每一个虚地址；此外，还可以访问进程所拥有的已打开文件、定时器、信号量机构等。由于同一个进程内的线程共享内存和文件，所以线程之间互相通信不必调用内核。树状目录结构： 使用路径来描述文件存放的位置，以便访问它。 绝对路径：从磁盘根目录开始，依序列出文件夹至该文件。 Test.doc C:User1Test.doc 相对路径：从当前目录开始，依序列出文件夹至该文件。 假定当前目录为System32，Data.mdb .User1