第一章1.2.1 黑盒模型也叫数据处理机模型1.3.1 计算机的组成部分:输入、输出、运算器、存储器、控制器(中央处理器)计算机有处理器、存储器、输入/输出三个子系统计算机之父——巴贝奇1.3.2 程序在执行之前放到存储器中,要求程序、数据采用同样的格式(程序存储原理)冯诺依曼1.4.1 ENIAC(电子数字积分计算机)第一代计算机电子管——晶体管——集成电路——大规模集成电路巨型计算机(supercomputer,超级计算机)大型计算机(mainframe computer)小型计算器(mini computer)微型计算机(Micro computer)pc机1.4.2 软件系统由系统软件和应用软件组成,系统软件(操作系统、程序语言设计系统、工具软件windows)应用软件(字处理软件、internet浏览器)计算机的物理设备称为硬件,他的主要元件是电子器件1.5 信息系统的六要素:硬件、软件、数据/信息、用户、过程/处理、通信1.6.1 因特网的主要目的是资源共享1.6.2 world wide web (WWW,简称web,万维网)链接(Link)将分隔在不同地域、不同计算机上的文档“页面”联系起来Web是基于超文本技术的第二章2.2.1 二进制中bit位是计算机处理的最小单位(1bite=8bit,1k=1024B,1M=1024K)十六进制用字母H表示二进制的乘法0*0=0,0*1=0,1*1=12.4.1 原码(机器数):在数的前面加一位符号位,0是正数,1是负数。
例如-10写作110反码:正数的反码仍为机器数,负数的反码其最高位(符号位)为1,其余各位求反。
例如,+101的反码是0101,-101的反码是1010。
“对1互补”是反码的重要特性补码:正数的补码是原码,负数的补码是反码加一(最低位加一,进位不改变符号位)补码的补码是原码2.4.2 计算机使用两种格式的数:a定点数(分为定点纯小数(小数点固定在数值部分最高位的左边)、定点纯整数(数点固定在数值部分最低位的右边))b浮点数:有阶码和尾数两部分,阶码表示小数点的位置。
浮点数的表示范围取决于阶码,精度取决于尾数2.5.1 汉字编码使用16位二进制位(2个字节)2.5.2 最基本的文本编码是ASCII(美国标准信息交换码),它是基于英文的Unicode(统一码、单一码、万国码)是能表示世界上各种语言的、符号的编码2.5.3 ASCII的7位码是标准的单字节字符编码方案,8位码是展开ASCII码2.6.1 表示图像的两种技术:位图Bitmap(用像素阵列表示图像,像素点数据大小取决于分辨率)、矢量图(显示器显示的字体)看上去更加平滑,不会产生波纹误差2.6.2 ADC模数转换器(采样、量化、编码)完成将模拟的音频信号转化成音频数据的功能2.7.1 与(AND)、或(OR)、非(NOT)这三种逻辑关系称为基本逻辑运算,结果false为0,结果true为1只有决定结果的条件全部满足,结果成立的,这种逻辑关系叫做逻辑与决定结果的条件只要满足任何一个,结果成立的,叫做逻辑或结果对条件的“否定”是逻辑非异或(双方不能同时共存)2.7.3 实现基本逻辑关系的电路是逻辑电路中的单元电路,叫做门电路。
与门、或门、非门是三中基本门电路。
逻辑电路是计算机电路的基础。
计算机电路使用的是大规模集成电路2.8.2 半加器只考虑了加数与被加数之间的加法运算,产生了向高位的进位,但忽视了来自低位的进位2.8.5 集成电路按电路内门电路的数目来划分其规模。
大规模集成电路(LSIC)集成的门电路超过1000个第三章3.1 计算机硬件由处理器、存储器、输入/输出三个子系统组成3.2.1 处理器(CPU)的结构模型:a.运算器(ALU):执行算术运算和逻辑运算的电路 b.数据寄存器:存放运算器执行运算所需的数据c.指令代码寄存器d.控制电路f.地址电路3.2.2 处理器内部三总线(Bus):地址总线(单向向外输出)、控制总线、数据总线(双向传输信号)连接主机与外设的主线叫做系统总线3.2.3 处理器的性能指标:主频、集成度、字长(处理器一次能够处理的最大二进制位数)、浮点运算(协处理器)、内部高速缓存器Cache(CPU内部存储器,解决CPU与主存之间的速度匹配问题)3.2.4 两种类型的处理器:CISC(复杂指令集计算机)、RISC(精简指令集计算机)3.3.2 主存(内存),和CPU直接连接,由半导体存储器组成,有RAM和ROM两种内存的主要部分是随机存储器(RAM)其特点是数据存取可随机进行;易失性(数据会因断电消失。
RAM可以分为静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)内存的另一部分是只读存储器(ROM),用于存放即使关机也不能丢失的数据。
PC机的开机程序——基本输入输出系统(BIOS)——就保存在ROM中3.4.1 端口(port),又称为接口,是连接输入输出设备的物理接插件3.5.2 USB(通用串行总线) ,USB自动配置设备,支持热拔插,可以连接127个设备3.5.3 高速主机与低速外设之间的矛盾,使得它们在速度上实现“匹配”,这个机制就是接口(interface)计算机输入输出方式:程序查询方式、中断方式、DMA方式(直接访问内存)、通道方式(通道称为输入输出处理器IOP)、外围处理机方式(PPU)第四章4.1 操作系统是计算机硬件和用户之间的接口,它是软件系统的核心4.2 操作系统主要有六种类型:实时系统、单用户单任务操作系统(MS-DOS)、单用户多任务操作系统(Windows)、多用户多任务操作系统(UNIX)、并行系统、分布式系统4.3.1 DOS采用字符界面,其中的命令一般是英文单词或缩写4.3.2 Windows基于图形用户界面(GUI),用户通过窗口的形式来使用计算机,故称为视窗系统4.3.3 UNIX一般用于较大规模的计算机,Linux是一种免费的Unix系统4.4 操作系统的层次结构分为内核(kernel)和用户接口(shell)两层。
操作系统的组成包括:进程管理(核心)、存储管理、文件管理、设备管理4.4.1 操作系统的内核程序是Kernel,它有三个部分组成:基本模块、设备驱动、内存管理MS-DOS的shell叫做命令解释器;Windows的shell通过“窗口管理器”实现与用户的通信4.4.3 进程管理也叫处理器管理,进程管理可归纳为:“程序”成为“作业”进而成为“进程”存放在磁盘上的是程序。
作业(job)是程序从被选中运行到运行结束的整个过程。
所有作业都是程序,但不是所有程序都是作业当作业被选中进入内存运行,这个作业就成为了进程。
所有的进程都是作业,但不是所有的作业都是进程就绪状态是指进程可以在分配给他的时间段中运行,而等待状态意味着又要某种原因进程不能在给定时间段内运行线程(thread)是进程概念的延伸4.4.4 存储器管理器(MMU),分为单道程序(MS-DOS)和多道程序多道程序按照内存和外存是否进行程序和数据交换分为非交换技术(程序全部在内存运行,不与外存交换数据)、交换技术(内存和磁盘之间不停地进行程序和数据的交换)在交换技术中,有两种交换数据的调度模式,一种是请求分页调度,另一种是请求分段调度虚拟内存,即在硬盘上开辟一个比内存更大的空间(Windows建议为内存的1.5倍)在虚拟内存中,被执行程序的大小和内存无关;映射技术使得被装载到内存中的那部分程序速度较快4.4.5 设备是指输入/输出(I/O)设备,因此设备管理也叫I/O管理设备管理将I/O设备分为块设备(磁盘)和字符设备(键盘、鼠标、行式打印机)。
时钟和视频设备不适合以上划分缓冲区即缓冲存储区,缓冲存储的作用是弥补速度差异和协调传输数据大小不一致的设备。
假脱机(spooling)是用来保存设备输出的缓冲,最常见的就是打印设备4.6.2 对文件名所用字母的大小写,MS不加区分,而UNIX系统则相反4.6.7 在外存储器中,文件被存放之前要经过一定的格式化(format)处理。
格式化处理就是将磁盘划分为能够按扇区存放数据的物理区块。
存储器的物理区块越小,存储器的使用效率就越高MS有多种文件存储结构,包括FAT(文件分配表)系统、NTFS系统(该系统支持的磁盘分区最大达16EB=2^64B;系统文件可以存放在分区的任何位置,不像FAT必须保存在引导区中即C盘中)4.5.3 Windows有注册表、服务、管理规范三种管理机制在命令行中输入regedit可以打开Windows的注册表4.6.3 “*”“?”是通配符(万能符,它们在查找文件时用于定位文件)4.6.4 MS系统可执行文件的扩展名一般为“.exe”“.com”“.bat”4.6.6 文件存取分为:a.顺序存取(一个接着一个信息单位进行存取),磁带文件的存取过程;b.随机存取(根据存储地址存取,按关键字查找),按文件名存取的方式就是随机方式第五章5.1 算法是解决问题的一系列步骤5.2 算法分为两大类:数值运算算法、非数值运算算法算法的特性: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5.3 算法的三种结构:顺序结构、循环结构(while结构,until结构(无论循环条件成立与否,A至少会被执行一次))、分支结构5.6.2 迭代(判断一个整数是否为素数),排序问题是迭代的应用5.6.3 递归是算法的自我调用(N的阶乘)5.6.4排序分为选择排序(n个数选择排序的比较次数是n(n-1)/2)和冒泡法排序5.6.5 查找分为顺序查找和折半查找(必须使用在已经怕排序的列表中)第六章6.2.1 程序是一组计算机指令的有序集合,也被认为是算法的实现6.2.2 指令就是计算机执行的最基本的操作,指令与指令系统是计算机硬件与软件的接口指令的分类:a.数据传输类指令b.算术逻辑类指令c.控制操作类指令6.3 程序设计语言:机器语言(低级语言)、汇编语言(介于高低语言之间,助记符语言,一般为英文单词或缩写)、高级语言(伪代码)只有以机器语言编写的程序才能被计算机直接执行6.3.1 一条机器指令包括: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.下一条机器指令的地址信息指令是程序的基础,及其指令一般分为三个部分,格式如下:6.3.3 高级语言有两种,它与机器无关面向过程的高级语言:BASIC语言、C语言(中级语言)、Pascal语言、Fortran语言、COBOL语言、Ada语言6.3.4 面向对象的高级语言(OOPL/OOP)是当今计算机语言的主流。
其特点是封装、继承、多态性面向对象的高级语言主要有:Visual Basic(VB)语言、Java语言、C++语言、Delphi 语言6.4 把高级语言编写的程序叫做源程序(source program),把翻译后的程序叫做目标程序(object program)翻译程序分为编译程序(Compiler,也叫编译器)和解释程序(Interpreter,也叫解释器)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,因此运行速度较慢,例如Java语言和BASIC语言编译程序将源程序一次性整体翻译成目标程序代码,生成可执行文件,例如C语言编译系统只能发现不合法的语句和表达,不能发现算法上的错误6.5.1 一般程序设计的语言的基本数据有:整型、实型、字符型(ASCII)程序中的常量有:文字常量(数字常量)、符号常量常量是程序执行中不变的量,变量的名字(也叫标识符)代表的是变量的内存位置6.5.3高级语言有:a.基本语句(赋值语句、表达式语句、复合语句、转移语句、返回语句、输入输出语句)b.分支语句(也叫选择语句、条件语句、判断语句)c.循环语句6.5.4 分支语句中,程序根据关键字switch后的表达式的值决定执行哪个分支,如果表达式的值与case后的值没有相同,则执行default后的语句。