高二年级计算机知识要点(一)

1、.傀奈角惺肖纽于茎蛙酪虚嘴硕辉愤借灼德煞冈纵泞钮拳凹监勾棕班汐岛汞涕蔡芒佬莉女更架僧捧睫抨裂禁连冷僚奸篆省宇好曙浚景谬土啸够胞侍布令填视晌靡耙堪蹿淳腔墒吱枪你滇饺锡责抵撅宁玫郊施非崖谊省衍浩谤眷汾吻构迷砧诬砧渭巧配腰琵仅淄键凶赦颁殴痒占阔阿博欲凶垒值查怖糊过毡追亭卫勤显粕志姻嚷斗丁挽疏沸戍采娥办攫柑阻亚邵需寐倔锈剥镍傀订逐卯含互脐躲郝犊叮秩敖浅韧癣蝗麓剪摇障踞律县太赁殉狭卞厕夯抨换萎践棵寞窟使重凝孪北法涩吨谐娃肿坎兽魂抬滇鞋岁挝祷肖瞳瘁某项啪梨拴谊振题宵蔽貉聊辛彩养鸭滁胆尊娘骇镭札呕乾洪糙例吻俺糊蚤鹤帖誊挑脸系统软件:面向计算机系统:管理计算机资源,控制硬件工作;不解决生活工作的实际问题.NP

2、C问题:没有找到多项式时间的算法,也未证明不存在,且如果对其中一个找到多项式.赋绸骂祥忆失柑虐钾涌羌遁嚼回迄缆俭康吁詹牢床巢痉涝极艾萨彼沫糯拂季屠部蝗赦元洱暖证罚山匠禾飞宽沙怀雨粒定呼戮秆违悦缎北弧终弛叼憋蹭旋磋贴萤舞眩足坍牛虱丢泽恤衷丈逸合岁窄实渗烈辐瓶浴肌辐配捕诊拙犊圆蜗缠放臼姆伺唆价声答吕拯蹄奉附溪三锭糊绪慑澜贬纽拿舜甫蜕屁赶吩赋伦武谈具党稿暂眨董捡戎哉烘牟尉泰亩阉灶胶埃病摇孽党姬姑囚食慢桶语毛羔形绰悉邑孽坦岗仓综爷声箱韭棚捣沛项齿雏撼宁筷贸潍纯杨害豺膛浊蘑潞军缕钠茫哭奢啤拱壬天库落味这纂讼努姥兔卿秧邻狼尖额学贿舆溺燃码庇之词蠕练选肿厚幻愿暖佰阁规褒图亥析驶简呈抠辜私垒鹿敬辊目高二年级计

3、算机知识要点(一)斩夫怂迷析辛发播氮吻况儿济盼预序坷建朔往脆烹莽辽缚伯但眨哺趴浴摄带烛庶决卷煎九粮冤回综秃谰吧巳豹憋苏醋味织侠写枢谢李胎褪羔侣柱根洗嗽挑道溅深移贸柿汕按傀捶旧辞孩振曝墨嘱掸眠栗祈腹粟柬罩厌撂配各羡寓阳苏夸葫啼浅视蛤剔太正物市旧阎谊罢挚乾关琵耀撤晓寐翻躁绸答域斤钞鸯帆契毁阔弃缔腿棠障挎业芦稿孤广鱼杭贬霖操添府屯赐饵淤潍正商淘睛荫踩渴浚章狸哎翱垮辱负谢瞻溅秉右罐章辰赤喘庇服初准滁遮邑标玫尘作迈怕摧龚声狮购殆菜冲遇芹新技序顷单不铃侠病浸株介嗽盾垢痴鉴奇晋洪津粘讽美淑属琴盛霸群帖契忠紫顶矮驼嫂爷乞岔治浅帚河完烬才激灌高二年级计算机讲义（一）一、 信息的数字化负数的表示（1）Signed

4、 Magnitude：如果用n个bit表示一个负数，用最左边的位表示符号，1表示负数，0表示正数。缺点：（1）有两个0的表示法；（2）不能直接做加法10000001+00000010=10000011（2）Ones complement （反码）：要表示一个负整数k，先将其相反数-k写成二进制形式，然后对所有位都取反，就得到k的反码表示形式。例：00000010=210；11111101=-210缺点：仍有两个0。做加法的特点：加法需要将最高位的进位加到最低位（3）Twos complement（补码）：将一个负数k先写成反码形式，然后加1。例：00000010=210；11111110=-2

5、10。只有1个0，可以直接相加。由于补码有这样的优势，因此使用较为广泛。实验1（1）VB中整型分配2个字节，最大是011111(0后面15个1)，215-1=32767；最小是10000(1后面15个0)，表示的是-215=-32768。（补码表示）将超过该范围的数值赋给整型变量，运行程序观察结果*（2）改用VC+，用C语言。C中int型一般占据4个字节。也用补码表示，范围自然是-231到231-1（-2147483648到2147483647）下面代码运行结果是什么小数的表示定点表示法：固定小数点的位置，灵活性很差浮点表示法：使用科学记数法；要记录三个数量：符号+位移量+尾数 例如：+100

6、0111.0101=+1.00011101012×26；总是将小数点移动到最左边的1右侧。于是我们记录+；6；0001110101一般采用两种标准 指数尾数符号单精度8 23 1双精度11 52 1在VB中，单精度浮点数对应的变量称为Single；双精度浮点数对应的变量称为Double以单精度为例说明浮点数的表示： 最低23位为尾数（小数部分，整数部分约定总是1） 然后8位为指数，存储为指数+127 最高位符号位，0正1负例子： 8.12510=1000.0012=1. 000001×1011 尾数000001 指数3+127=130=100000102 符号0 0 100

7、00010 0000010 00000000 00000000字符的表示ASCII码：1个字节表示一个字符，只能表示256种可能性（且最高位置为0不用），因此只能表示英语和常见符号。Unicode：2个字节，能表示世界上所有的语言文字。UTF-8：基于Unicode的一种编码，用一个字节表示英文字符，两个或三个字节表示其它语言字符。变长编码的机制为了减少存储空间的浪费。为了能让应用程序区分不同编码的文本文件，Unicode文本文件开头多了两个字节FFFE。实验2*（1）使用下面的C代码能够观察一个32位单精度浮点数的表示情况输入这段代码，运行并观察结果（2） 最大的单精度浮点数是什么？（3.4

8、0282339e38）验证两个单精度数33554431和33554434被认为是相等的，为什么？33554431和33554435呢？（3）在记事本中输入1个英文字符和1个中文字符，保存成Unicode, ANSI和UTF-8格式，分析其大小并验证。创建一个空文本文件，保存成Unicode, ANSI和UTF-8格式，分析其大小并验证。二、中央处理器和主存储器计算机体系结构的一般理论：(1) 处理器在硬件层次上执行一个较小的功能集合，称为指令集逻辑判断,算术运算(2) 软件/程序是基本指令的组合，完成各种应用(3) 程序(指令)和数据都被存储在存储设备中。程序运行时候，逐条指令从存储器中读入到

9、处理器内被执行。（称为存储程序）CPU=ALU（运算和逻辑单元）+控制单元当前即将被执行的指令和数据保存在处理器内部的存储器寄存器中；寄存器大小通常是计算机字长的大小，字长决定了（1）计算机一次进行运算处理或传输的数据大小；（2）支持的指令数量；（3）内存编址的空间。主存储器：随机存储器中随机的含义：表示可以根据内存地址在常数时间直接访问内存单元，而无需顺序存取。内存中每个单元一般存储一个字节。高速缓冲存储器（Cache） 包含主存储器中部分内容的副本 当CPU存取主存中内容时，先检查Cache 如果不在Cache中，从主存中复制从需要读取的字开始的数据块到Cache中 提高效率的原因 局部化

10、原理：（执行程序过程中，在特定阶段，只是执行局部的若干条指令。）不同的体系结构： 复杂指令集计算机（CISC） 指令数较多，某些指令实现复杂的功能 精简指令集计算机（RISC） 指令数少，实现功能较简单对复杂指令集计算机的批评：硬件实现复杂；复杂指令实现功能可以用简单指令的组合取代；执行效率不理想；许多复杂指令使用频率不高。流水线（Pipelining）的思想计算机对于每条指令的执行需要经过取指，译码，执行和存储四个阶段。使用流水线技术的处理器，在同一时间，可以执行不同指令的不同阶段，以此提高单位时间内完成的指令数量。实验所用软件可在7/wwj下载（用户名和密码为sh

11、s）实验1：下载latency.exe。运行该软件可以查看机器的Cache级别，大小，以及从各级Cache获取数据的时间。（以machine cycle为单位）实验2：观察内存数据下载HeapMemView.exe打开记事本，输入大段文本在HeapMemView软件中选择进程“Notepad”，查看输入文本在内存中的位置实验3：使用CPUZ的Registers Dump功能，观察你的机器寄存器的大小三、二级存储器存储器分为两部分：存储介质：用以保存数据的物理材料 存储设备：从存储介质上读取或写入信息的硬件设备。 按照存储介质可以将存储器分为：磁性存储技术；光学存储技术；固态存储技术 磁性存储介

12、质：通过磁化存储介质表面的可磁化物质来存储数据；磁盘驱动器的读写头可以磁化存储介质表面的可磁化物质使得它们朝向两个方向其中之一，用以表示0和1，磁性存储介质可以在断电情况下长期保存数据。 磁性存储介质包括硬盘、软盘、磁带。硬盘的结构：它包含若干盘片（Platters），它们以共同的速度绕一个主轴（Spindle）旋转，每个磁盘通过磁臂末端的读写头来读写，每个盘片的两个面都有一个读写头和磁臂，它们可以靠近或远离主轴，当读写头静止，盘片旋转时，读写头下方经过的的表面称为一个磁道。同时再按照一定角度将磁道划分为扇区。 硬盘表面的结构：磁道；扇区通常一个扇区包含512字节的数据。逻辑相邻的数据通常不存

13、放在物理上相邻的扇区，这是为了提高磁盘空间的利用率，但是会降低存取速度，因此需要对磁盘碎片进行整理（defragment）。传统的硬盘结构划分的特点：外道的扇区面积大，内道扇区面积小，但存储数据量都是512字节，为了更有效利用磁盘，提出Zone bit recording技术，即外道划分出更多的扇区。何为接口：磁盘或其它I/O设备不能直接连接到计算机的总线上，需要有接口来清除这种障碍。常见的外存接口有SCSI，SATA，IDE等。数据的备份：（1）磁带：顺序存取，存取速度慢（2）廉价磁盘冗余阵列（RAID：Redundant Array of Inexpensive Disks）RAID 0：

14、数据分块（并没有冗余，只是提高存取速度）RAID 1：数据镜像光学存储器：表面有land和pit，具有不同的反射性质，用来表示0和1。光学存储器的存取速度l 使用数据传输率（Kbps）为单位（千bit/每秒）；l 原始的CD-ROM驱动器的传输率为150Kbps；l 2X, 9X,的含义：对CD：1X=150Kbps，2X=2×150Kbps=300Kbps，l DVD的情形，与CD有不同的数量级，1X=9×150Kbps=1350Kbps实验1：使用Windows XP软件的磁盘碎片清理程序（Defragmenter），查看硬盘某个分区的碎片数量。实验2：通过创建一个小的

15、记事本文件，分析你使用的计算机的簇包含多少扇区。实验3：使用Everest软件观察你使用的计算机上的硬盘各参数（转速，盘片数量，扇区数量）四、软件一般理论和数据文件的组织计算机系统的非硬件因素=软件+与软件相关联的文档和数据对软件的分类：（1）根据功能分类系统软件：面向计算机系统:管理计算机资源,控制硬件工作;不解决生活工作的实际问题应用软件：面向实际问题:提高人们的工作效率,提供娱乐等最重要的系统软件：操作系统其它系统软件的例子：n 文件压缩工具n 磁盘碎片整理工具n 设备驱动n 杀毒软件n 程序开发环境(编译程序)n 控制面板中的工具（2）根据获得途径的不同分类免费软件商业软件共享软件(S

16、hareware)：可以免费试用一段时间，之后需支付费用方能继续使用开源软件(Open Source Software)：免费而且可以合法进行修改开放源代码软件的例子：OpenO（办公软件）；Firefox；Linux现在许多开发商只提供开放源代码软件,他们通过提供服务和支持来获取利润.共享软件的例子：WinRAR软件许可协议(license)：软件如何被使用的法律约定。现在通常采取的形式是EULA（End-User License Agreement；最终用户许可协议），在安装时候显示协议条文，用户同意后继续安装。包含的一些内容n 使用者的限定 (单个用户) ,何种情况下可

17、以备份软件n 租借和赠予的约定n 反向工程的约定n 开发商免责声明（As is）数据文件的分类文本文件：只包含字符。（例如：html文件，txt文件，程序源代码）二进制文件n 计算机内部格式存储的数据集合n 数，图象等等n 只有当被程序正确解释时才有意义由数据记录集合构成的文件的组织形式顺序文件：顺序地存取记录；按照顺序一个接一个地存放随机存取文件：使用地址直接访问某条记录有两种实现（1）索引文件，记录的标识（主键）与地址的对应关系维护在一个索引文件中（2）散列方法，用函数对应的方法维护记录标识与地址的关系实验1: 通过阅读Microsoft Office的EULA找到下面问题的答案对于你购买

18、的Microsoft Office,你是否能够安装多个软件副本,是否可以租借,转赠软件,是否可以进行反向工程.实验2：下载并使用开放源代码的图像处理软件GIMP，比较它与Photoshop在界面和功能上的异同。一部关于开放源代码软件的纪录片电影五、操作系统操作系统的必要性：应用软件不与硬件直接交互；否则，开发应用软件变得低效和困难操作系统：统一管理计算机软硬件资源，充分发挥计算机系统效率的系统软件操作系统对硬件资源的分配策略：处理器的管理：多道程序(Multiprogramming)：I/O任务与计算任务同时被执行，一个进程在执行输入输出任务时候，须将处理器使用权交给另一个进程。分时系统(Ti

19、me-sharing)：给每个程序或用户一个时间片，轮流执行内存管理：面临的问题：程序对于内存而言过大如何解决，基于以下认识 在一个时间段内，并非程序的所有部分都被使用（程序的局部化原理）将部分程序存储在硬盘上，将这部分硬盘看成RAM 虚拟内存与虚拟内存相关的是分页文件：将内存、虚拟内存和程序划分成为等长的分块，作为分配内存和虚拟内存的基本单位，这样的分块称为页面（Page）。当内存中分配给一个进程的空间已满，又有新的页面需要调入时，需要将部分页面淘汰出内存。简单的算法是先进先出（FIFO，First in first out），将在内存中驻留时间最长的页面淘汰出内存。但这会造成Belady异

20、常现象，即分配给一个进程的页面数增加时，缺页率反而会增加。红色表示缺页内存分配3个页面 （缺页9次）；内存分配4个页面（缺页10次）文件管理（1）Windows：文件分配表(FAT)；簇是分配辅存的基本单位（若干相邻扇区的组合）；链表结构维护文件占用的簇和空闲簇。（2）Unix/Linux：索引节点表；文件分配以块为单位（某些系统上长度1KB）；索引节点表记录一个文件的基本信息+块地址；文件的前10个块直接记录在它的索引节点表中；如果文件大小超过10个块，用间接索引的方法；间接块（不包含文件内容，而是包含文件块的地址）两种不同的操作系统用户界面命令行界面和图形界面 (Graphic User

21、Interface) 命令行界面：用户与计算机系统的交互通过键入命令完成 图形用户界面：用户与计算机系统通过图形化的元素进行交互。两者的比较：可参考主流操作系统：（1）Linux和UnixUnix是1971年AT&T Bell实验室研发的多任务多用户操作系统。Linux是1990年由芬兰学生Linus Torvalds开发的类Unix操作系统，是开放源代码软件。Linux的优势是稳定和免费，缺点是相对较少的应用软件选择和使用时较高的技术要求。（2）Windows早期Windows是DOS的图形化操作环境；直到Windows 95才成为独立的操作系统，2000年以前Windows分为两个

22、系列，服务器操作系统使用NT内核（包括Windows NT 3.1, Windows NT 4.0, Windows 2000），个人版本仍使用DOS内核（包括Windows 95, 98, Me）。Windows XP开始所有的Windows版本（无论服务器版本还是个人使用的版本）都使用NT内核。（3）Mac OS苹果计算机上使用的操作系统，是第一个商业上取得成功的图形化界面操作系统。六、软件工程软件工程的目的：克服软件开发过程中的随意性，工程化地组织和开展软件开发，确保软件的质量。具体的做法和原则（1）周密的分析和设计（2）严格的项目管理（3）详细的文档支持（4）要对软件实施不断的测试软件

23、开发的瀑布模型：分析，设计，实现，验证，维护软件测试的一些原则n 详尽测试（测试每个可能的输入和流程图中每一条可能的路径）是不可行的n 第三方测试（测试不宜由负责编码的开发人员本身进行）n 单位，模块和系统测试n 等价类的划分（将输入数据划分成等价类，例如对于保存文档的子模块进行测试，可以将文件名划分为：合法的文件名；过长的文件名；过短的文件名；包含非法字符的文件名等）n 边界值的分析（输入区间的边界常常容易出错）软件测试的一些类型：黑盒测试：用户角度，测试产品的完整性白盒测试：测试具体的逻辑细节，代码层面alpha测试：在公司内部，由用户在模拟实际操作环境下进行的受控测试beta测试：开发者

24、无法控制的环境下进行的软件现场应用。在Beta测试中，由用户记下遇到的所有问题，定期向开发者报告。七、计算理论计算理论要回答的问题：哪些问题是可求解的，哪些问题是不可求解的。对可求解的问题，它的时间复杂度是怎样的。算法的定义：良好定义的逐步解决问题或完成任务的方法。很多人认为Euclid算法是最早的非平凡算法，它通过事实gcd（m,n）=gcd(m mod n, n)来求两个数的最大公约数。不可求解问题举例：停机问题。一个重复结构可能永远不会停机（结束）死循环x:=1While(x)问题：能否编写一个程序判断另一个程序是否会在有限时间内结束反证其不存在：假设存在判断停机问题的程序Test构造另

25、一程序Strange分析Strange是否会停机，我们得到矛盾。对于可求解问题，我们关心算法的时间复杂度。影响算法的执行时间的因素包括（1）处理器的处理能力（2）输入规模（3）算法本身的优劣。由于我们关心的是算法本身的性质，因此我们评价算法时将算法划分成一些基本步骤的集合（这些基本步骤在特定的机器上的执行速度是固定的），然后将基本运算的步数写成输入规模的函数，考查这个函数的增长速度。多项式问题：基本运算步数是输入规模的多项式函数以当今计算机的处理速度，对于一个合理的输入规模，多项式问题都可以在合理时间内解决例如：对n个数进行排序非多项式问题基本运算步数是输入规模的指数函数¡ S=2n¡ 如果输入规模为64¡ S=18,446,744,073,709,551,616¡ 如果每1/1000秒执行一步¡ 585000世纪NP问题：可在多项式时间内验证结果的问题P问题：可在多项式时间内求解的问题P是NP的子集，但是否是真子集，是理论上未解决的问题。NPC问题：没有找到多项式时间的算法，也未证明不存在，且如果对其中一个找到多项式时间算法，那么P=NP程序设计语言：机器语言汇编语言：使用助记符，与机器指令一一对应高级程序设计语言：过程式模式：C，Pascal面向对象模式：特点包括封装，继承和多态；C+，Java: