计算机概论基础知识

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1944~1945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1950~1959，第一代计算机，真空管1959~1965，第二代计算机，晶体管1965~1975，第三代计算机，小规模集成电路1975~1985，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0~9值为数码与位置量乘积之和（1999.5）10值=1×103+9×102+9×101+9×100+5×10-12.2.2二进制系统底b=2，符号0和1（1011101.1）2值=1×26+0×25+1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1==93.52.2.3八进制系统底b=8，符号0~72.2.4十六进制系统底b=16，符号0~F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Yn≥Xm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=1024GB3.2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0~9的ASCII码：(30)16~(39)16符号A~Z的ASCII码：(41)16~(5A)16符号a~z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MP33.5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P453.6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14.2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、DRAMROM：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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++、JAVA9.2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：Prolog9.4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）面向对象分析（用例图、类图、用例图）10.3设计阶段★面向过程设计（结构图）模块化：耦合、内聚面向对象设计（细化类图）第10章软件工程（2）10.4实现阶段用C++、JAVA等语言编码10.5测试阶段白盒测试：路径测试、语句测试、条件测试、数据流测试、循环测试黑盒测试：穷尽测试、随机测试、边界测试10.6文档用户文档、系统文档、技术文档祝各位考试顺利！1月6日14:00-16:00答疑地点229其他时间：软件楼[e-mail]