计算机导论重要知识梳理

1、文档编码 : CZ4Y2H9V3M10 HR10Y5I6C3Z2 ZB8C7A6W1L9学习好资料 欢迎下载 第一章 运算机基础学问 第一台运算机 1946 年 eniac 进展阶段的标志 四个进展阶段 人们以电子元器件更新作为运算机更新换代的标志 ； 第一代：约 1946 到 1958 年间,这个时期构成运算机的主要规律元件是电子管,称为电子 管 时代； 其次代：约 1959 到 1964 年间；其次代运算机用晶体管代替了体积巨大的电子管,人们将 这 一时代称为晶体管运算机时代； 第三代：约 1965 到 1970 年间,此阶段以中,小规模集成电路作为运算机的规律元件；这 一 时代称为集成电

2、路运算机时代； 第四代：从 70 岁月起,随着集成电路集成度的不断提高,接受大规模,超大规模集成电路 作规律元件 , 这一时代称为大规模集成电路运算机时代 其次章 运算机进展简史 2.1 运算机原理 运算机的基本原理是存贮程序和程序把握； 预先要把指挥运算机如何进行操作的指 令序列（称为程序）和原始数据通过输入设备输送到运算机内存贮器中；每一条指令 中明确规定了运算机从哪个地址取数,进行什么操作,然后送到什么地址去等步骤 ； 运算机在运行时,先从内存中取出第一条指令,通过把握器的译码,按指令的要 求,从存贮器中取出数据进行指定的运算和规律操作等加工,然后再按地址把结果送 到内存中去；接下来,再

3、取出其次条指令,在把握器的指挥下完成规定操作；依此进 行下去,直至遇到停止指令； 程序与数据一样存贮,按程序编排的次序,一步一步地取出指令,自动地完成指 令规定的操作是运算机最基本的工作原理；这一原理最初是由美籍匈牙利数学家冯 . .诺依曼原理； 诺依曼于 1945 年提出来的,故称为冯 第 1 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 2.2 冯. 诺依曼运算机体系结构运算机的组成部分 1. 运算机由把握器,运算器,储备器,输入设备,输出设备五大部分组成 ； 2. 程序和数据以二进制代码形式不加区分地存放在储备器中,存放位置由地址确 定； 3. 把握器依据存放在储备器中地指令序列（程序）进行工作

4、,并由一个程序计数 器把握指令地执行；把握器具有判定才能,能依据运算结果挑选不同的工作流程； 人们把冯诺依曼的这个理论称为冯诺依曼体系结构；从 ENIAC 到当前最先进的 运算机都接受的是冯诺依曼体系结构；所以冯诺依曼是当之无愧的数字运算机之父； 依据冯诺依曼体系结构构成的运算机,必需具有如下功能： 把需要的程 序和数据送至运算机中； 必需具有长期记忆程序,数据,中间结果及最 终运算结果的才能； 能够完成各种算术,规律运算和数据传送等数据加 工处理的才能； 能够依据需要把握程序走向,并能依据指令把握机器的 各部件和谐操作； 能够依据要求将处理结果输出给用户； 为了完成上述 的功能,运算机必需具

5、备五大基本组成部件,包括： 输入数据和程序的 输入设备； 记忆程序和数据的储备器； 完成数据加工处理的运算器； 把握程序执行的把握器； 输出处理结果的输出设备 ； 附：非冯诺依曼体系,哈佛结构的程序和数据是分开寻址的； 如 51 单片机；有 16 根地址线,但它可以寻址 64K 的程序和 64K 的数据； 而冯诺依曼体系结构程序和数据是统一编址的； 8086 中 20 根的地址线 1MB 的空间地址和数据是共用的； 程序加数据共 1MB 2.3 cpu 组成 把握器和运算器 2.4 内存分类 随机存取储备器（ RAM） 虚拟内存 高速缓存（ Cache） 只读储备器 （ ROM） 输入输出设备

6、 键盘 定位设备 数据扫描设备 语音识别设备 / 显示器 音频输出 打 第 2 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 印机 绘图仪 系统组成 硬件系统和软件系统（系统软件与应用软件） 2.5 数值转换 同进位计数制之间的转换原就： 不同进位计数制之间的转换是依据两个有理数如相等, 就两 数的整数和分数部分确定分别相等的原就进行的； 也就是说, 如转换前两数相等, 转换后仍 必需相等； 有四进制 十进制：有 10 个基数： 0 9 ,逢十进一 , 二进制：有 2 个基数： 0 1 ,逢二进一 八进制：有 8 个基数： 0 7 ,逢八进一 十六进制： 有 16 个基数： 0 9 ,A,B,C ,D

7、,E ,F 逢十六进一 A=10,B=11,C=12,D=13,E=14,F=15 1,数的进位记数法 N=a n-1*p n-1+a n-2*p n-2+ +a2*p2+a1*p1+a0*p0 2,十进制数与 P 进制数之间的转换 十进制转换成二进制：十进制整数转换成二进制整数通常接受除 取整法；例如,将 3010 转换成二进制数； 将3010 转换成二进制数 2| 30 .0 - 最右位 2 15 .1 2 7 .1 2 3 .1 1 .1 - 最左位 3010= （ 111102 将3010 转换成八,十六进制数 8| 30 6 - 最右位 3 - 最左位 3010 =368 16| 3

8、0 14E- 最右位 1 - 最左位 （ 3010 = （ 1E16 2 取余法,小数部分乘 23,将 P 进制数转换为十进制数 把一个二进制转换成十进制接受方法：把这个二进制的最终一位乘上 20 ,倒数其次位乘上 21 , ,始终到最高位乘上 2n, 然后将各项乘积相加的结果就它的十进制表达式； 把二进制 11110 转换为十进制 第 3 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 （11110 ） 2=1*24+1*23+1*22+1*21+0*20= =16+8+4+2+0 =（ 30） 10 把一个八进制转换成十进制接受方法：把这个八进制的最终一位乘上 80 ,倒数其次位乘上 81 , ,始

9、终到最高位乘上 8n, 然后将各项乘积相加的结果就它的十进制表达式； 把八进制 36 转换为十进制 （36 ） 8=3*81+6*80=24+6= （30 ） 10 把一个十六进制转换成十进制接受方法：把这个十六进制的最终一位乘上 160 ,倒数其次位 乘上 161 , ,始终到最高位乘上 16n, 然后将各项乘积相加的结果就它的十进制表达式； 把十六制 1E 转换为十进制 （1E ）16=1*161+14*160=16+14= （ 30） 10 3,二进制转换成八进制数 1 二进制数转换成八进制数：对于整数,从低位到高位将二进制数的每三位分为一组,如 不够三位时,在高位左面添 0,补足三位,

10、然后将每三位二进制数用一位八进制数替换,小 数部分从小数点开头,自左向右每三位一组进行转换即可完成；例如： 将二进制数 1101001 转换成八进制数,就 001 101 0012 | | | 1 5 18 11010012=1518 2 八进制数转换成二进制数：只要将每位八进制数用三位二进制数替换,即可完成转换, 例如,把八进制数 643.5038 ,转换成二进制数,就 6 4 3 . 5 0 38 | | | | | | 110 100 011 . 101 000 0112 643.5038=110100011.1010000112 4,二进制与十六进制之间的转换 1 二进制数转换成十六进

11、制数：由于 2 的 4 次方 =16 ,所以依照二进制与八进制的转换方法, 将二进制数的每四位用一个十六进制数码来表示, 整数部分以小数点为界点从右往左每四位 一组转换,小数部分从小数点开头自左向右每四位一组进行转换； 2 十六进制转换成二进制数 如将十六进制数转换成二进制数, 只要将每一位十六进制数用四位相应的二进制数表示, 即 可完成转换； 例如：将 163.5B16 转换成二进制数,就 1 6 3 . 5 B 16 | | | | | 0001 0110 0011. 0101 1011 2163.5B16=101100011.010110112 第 4 页,共 10 页学习好资料 欢迎下

12、载 第三章 软硬件系统学问 3.1 总线的作用（ 运算机主要部件（处理器,主存, I/O 模块）为了 交换数据和把握信号, 需要进行互联； 最流行的方式互联是使用多条 线路组成的共享系统总线： 当代系统中通常接受层次式总线以改善性 能; 运算机系统含有多种总线,它们在运算机系统的各个层次供应部 件之间的通信线路 ） 总线的特点（ 机械特性 / 电气特性 / 功能特性 / 时间特性 ） 3.2 储备器分类（按存取方法 次序存取 直接存取 随机存取 按储备介质 半导体储备器 磁表面存 储器 光盘 ） 储备器层次结构（ 缓存 贮存层次和贮存 赋存层次 ） cpu 结构与功能 （ CPU 基本功能：

13、指令掌 握 操作把握 时间把握 数据加工 ） 3.4 输入输出接口的功能 接口的类型 （功能： 把握与定时 处理器通信 设备通信 数据缓冲 检错 ） （类型 按数据传送方式 串口和并口 ） 3.5 输入输出信息的传递把握方式 （1）程序查询方式 （2）程序中断方式 （3）直接储备器存取方 式（ DMA）（ 4） I/O 通道把握方式 3.6 操作系统概念 （ 运算机系统就是按人的要求接受和储备信息, 自 动进行数据处理和运算,并输出结果信息的系统 操作系统是运算机 第 5 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 系统中的系统软件, 是能有效地组织和治理运算机系统中的硬件和软 件资源,合理地组织运

14、算机工作流程,把握程序的执行,并向用户提 供各种服务功能,是的用户能够灵敏,便利,有效使用运算机,并使 整个运算机系统能有效地运行的一组程序模块的集合 ） 分类（单用户单任务 单用户多任务 多用户单任务 ） 特点（并发 共 享 虚拟 异步性 ） 功能（ 储备治理功能 处理机治理功能 设备治理 功能 文件治理功能 用户接口 ） 3.7 运算机网络分类 （ 依据传输技术分类 广播式网络 点对点式网络 依据掩盖范畴 lan wan can ） 运算机网络功能 （通信 资源共享 ） 运算机网络的体系结构 OSI/RM 模型（开放系统互联参考模型）组 成 （ 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层

15、表示层 应用层 ） TCP/IP 参考模型（ 主机网络层 互联层 传输层和应用层 ） 网络拓扑 结构（ 总线型拓扑,星型拓扑,环型拓扑,树型拓扑和混合型拓扑 ） IP 地址的概念 与分类（ 用小数点分开的四个十进制整数 每个十进制数编码成一个 字节 即最大 255 四种格式 A 最大 16777216 B65536 C256D） 域名 系统（ 用字母表示的运算机叫域名 网络中用于标示一台运算机名字 通常有 4 部分组成：四个部分 主机名 组织名 组织类型名 国家名 mil 军事 net 网络服务公司 org 非 com 类组织 ） 网络协议概念（ 为 运算机网络中进行数据交换而建立的规章,标准

16、或商定的集合； 据加密 数据完整性疼惜 ） 第四章 程序设计基础学问 ） 数据疼惜措施（ 数 第 6 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 4.1 程序和算法的概念 算法表示方法 为解决一个问题而实行的方法和步骤,称为算法 运算机程序是指为让运算机完成特定任务为设计的指令序列； 够懂得并执行的一些命令的集合） 算法的特点：有穷性 确定性 有效性 程序时编程者写的, 运算机能 算法的表示： 自然语言 传统流程图（次序结构 分类结构 循环结构 ）伪码 C 语言的基本结构 C 语言数据类型（整形 实型 字符型） 数 组 元 素 地 址 计 算 方 法 C 语 言 的 控 制 语 句 循 环 语 句

17、（ 课 本 P131 134） 一个 c 程序有一个或多个函数组成 一个 c 程序可以包含一个或多个源文件 每个源文件, 有 一个或多个函数组成 C 程序是由函数组成 运算方法：维的下界是不是 1, 二维数组 Amn按“行优先次序”储备在内存中, 假设每个元素占用 d 个储备单元； 元素 aij 的储备地址应是数组的基地址加上 排在 aij 前面的元素所占用的单元数；由于 i-1 行一共有 i- 1 n 个元素,第 i 行上 aij 一共有 i- 1 n+j -1 个元素； aij 位于第 i 行,第 j 列,前面 前面又有 j-1 个元素,故它前面 因此, a（ij ）的地址运算函数为： L

18、OCaij=LOCa11+i-1*n+j-1*d ； 同样,三维数组 Aijk 按“行优先次序”储备,其地址运算函数为： LOCaijk=LOCa111+i-1*n*p+j-1*p+k-1*d ； 上述争论均是假设数组各维的下界是 1,更一般的二维数组是 Ac1.d1,c2.d2 ,这里 c1,c2 不愿定是 1；aij 前一共有 i-c1 行,二维数组 一共有 d2-c2+1 列,故这 i-c1 行共有 i-c1*d2-c2+1 前一共有 j-c2 个元素； 因此, aij 的地址运算函数为： 个元素,第 i 行上 aij LOCaij=LOCac1c2+i-c1*d2-c2+1+j-c2*

19、d ； 例如,在 C 语言中,数组各维下标的下界0,因此在 C 语言中,二维数组的址运算公式为： LOCaij=LOCa00+i*d2+1+j*d ； 4.3 数据结构 概念（ 数据是信息的载体,他能够够被运算机识别,储备和加工处 第 7 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 理；在运算机科学中,所谓数据就是运算机加工处理的对象,它可以 是数值数据也可以是非数值数据； 数据结构是指相互之间存在着一种 会多种关系的数据元素的集合 ） 争论对象 基本术语 四类基本结构（ 集合结构 线性结构 树形结构 图形结构 ） 储备结构的两种方法（ 次序 / 链式 ） 线性结构有哪些 （ 线性表（如结构体数组,

20、结构体链表） 队列 ） ,一维数组,字符串,堆栈, 单链表（ 链表的链接方向是单向的,对链表的拜望要通过次序读取从头部开头 ） 栈和队列的特点 （栈 先进后出 队列 先进后出 ） 二叉树的概念和特点 （ 二叉树是有限个元素的集合, 该集合或者为空, 或者由一个称为 gender 元素及两个不相交的,被分别称为左子树和 右子树的二叉树组成,在二叉树中一个元素也称为一个节点 ） 二叉树的特点（ 1）非空二叉树只有一个根结点； 且分别称为该结点的左子树与右子树 ； 二叉树的基本性质： （ 2）每一个结点最多有两棵子树, （1）在二叉树的第 k 层上,最多有 2k-1k 1 个结点； （2）深度为 m

21、 的二叉树最多有 2m-1 个结点； （3）度为 0 的结点（即叶子结点）总是比度为 2 的结点多一个； （4）具有 n 个结点的二叉树, 其深度至少为 log2n+1, 其中 log2n 表示取 log2n 的整数部分； （5）具有 n 个结点的完全二叉树的深度为 log2n+1 ； （6）设完全二叉树共有 n 个结点；假如从根结点开头,按层序（每一层从左到右）用自然 数 1, 2, .n 给结点进行编号（ k=1,2 .n）,有以下结论：如 k=1 ,就该结点为根结点, 它没有父结点； 如 k1 ,就该结点的父结点编号为 INTk/2 ； 如 2k n,就编号为 k 的结点的左子结点编号为

22、 2k；否就该结点无左子结点 （也无右子结 点）； 如 2k+1 n,就编号为 k 的结点的右子结点编号为 2k+1 ；否就该结点无右子结点； 满二叉树是指除最终一层外,每一层上的全部结点有两个子结点,就 k 层上有 2k-1 个结点 第 8 页,共 10 页学习好资料 欢迎下载 深度为 m 的满二叉树有 2m-1 个结点； 完全二叉树是指除最终一层外, 每一层上的结点数均达到最大值, 在最终一层上只缺少右边 的如干结点； 二叉树储备结构接受链式储备结构,对于满二叉树与完全二叉树可以按层序进行次序存 储； ） 图的储备架构有（ 邻接矩阵 邻接表 ） 有何特点 查找表 静态查找表结构 次序结构 有序表的折半查找 动态查找表 4.4 编译程序概念 （ 运算机只能直接执行用机器语言编写的程序, 用 汇编语言或高级语言编写的程序需要第一转换成等价的机器机器语 言程序,运算机才能执行； 把这种转换程序统称为翻译程序；吧汇编 语言的翻译程序成为汇编程序,把高级语言的翻译程