计算机导论复习

1、临阵磨枪 不快也光2 1945年美籍匈牙利科学家冯诺依曼(Von Neumann)提出了一个“存储程序”的计算机方案。这个方案包含3个要点：采用二进制数形式表示数据和指令。将指令和数据存放在存储器中。计算机硬件由控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分组成。冯诺依曼(Von Neumann)3计算机的产生1945年, 美国数学家冯.诺依曼博士发表电子计算工具逻辑设计论文，提出二进制表达方式和存储程序控制计算机构想。1945年秋制成的ENIAC，通常被认为是世界上第一台计算机，并于1946年公诸于世。1946年, 美国宾西法尼亚大学研制成功电子数字计算机 ENIAC。重30吨，耗电150

2、kW，占地170平米，用电子管18800个，每秒5000次加法。4计算机的发展 按采用的主要逻辑元件划分为四代：第一代：采用电子管的计算机第二代：采用晶体管的计算机第三代：采用集成电路的计算机第四代：超大规模集成电路计算机5计算机的特点和分类计算机的基本特点 ：（1）运算速度快（2）运算精度高（3）具有逻辑判断能力 （4）具有超强的记忆能力（5）具有自动控制能力且支持人机交互总结二进制十进制 按权位展开十进制二进制 整数部分： 除2取余，从下往上 小数部分： 乘2取整，从上往下二进制、八进制、十六进制八到二，一变仨二到八，三合一十六到二，一个变四二到十六，四个一溜82.数据的单位 位 也称比特

3、，记为“bit”或小写字母b，是最小的信息单位。字节 记为“Byte”或大写B。字节是计算机中的最小存储单元，一个字节由8个二进制位构成。字长 计算机的中央处理器（CPU）中每个字所包含的二进制数的位数或包含的字符的数目称为字长。常见的字长有8位、16位、32位、64位。9原码的特点可简单总结为以下几点： (1)原码表示中,最高位是符号位，用“0”代表正数，用“1”代表负数，剩余部分是数的绝对值； (2)原码表示中，0有两种表示形式; (3)原码表示简单，转换方便，适合做乘除运算，但加减运算规则复杂。910反码的特点可简单总结为以下几点：(1)反码表示中，最高位是符号位，用“0”代表正数，用“

4、1”代表负数；(2)正数的反码表示与原码相同,负数的反码表示是将原码符号位以外的各数值位按位取反；(3)反码表示中，0有两种表示形式；1011补码的特点(1)补码表示中,最高位是符号位,用“0”代表正数,用“1”代表负数;(2)正数的补码表示与原码相同,负数的补码表示是将原码符号位以外的各数值位按位取反，末位加1；(3)补码表示中,0有唯一的表示形式;1112ASCII码观察ASCII编码表可以发现以下两个基本规律:(1)字符09的高3位编码均为011,低4位编码为00001001,正好是09的8421BCD码,这有利于ASCII码与8421BCD码之间的相互转换;(2)同一英文字母的大小写编

5、码中,差别仅在于第6位是0还是1,这也方便了大小写字母之间的编码转换。13编译程序与解释程序的区别解释：解释器直接解释并且执行源语言程序，不产生目标程序（相当于“口译”）编译：把源程序编译为机器语言目标程序后，再由计算机运行（相当于“笔译”）源程序目标程序编译器计算机编译方式计算机源程序解释器解释方式BASIC、Visual Basic、VBScript、Java、JavaScript等都是解释执行的语言 C、C+等都是需要编译的语言 14 计算机硬件系统组成现代计算机的硬件系统主要由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备等几个部分组成，这些部件通过总线和接口连接在一起，构成一台完整的计算

6、机。在冯诺依曼描述的体系结构中没能明确提出总线的概念，各部分之间主要通过专用的电路连接。随着计算机技术的发展，总线逐渐成为系统内部的高速连接通道。15（2）机器字长机器字长是指计算机中CPU 能进行多少位二进制数的并行运算。机器字长越长,数的表示范围就越大,精度也越高。机器的字长也会影响机器的运算速度。机器字长对硬件的造价也有较大影响。衡量机器字长的单位可用“位(bit)”,位是计算机内最小的信息单位,8位构成1个“字节(byte)”。字长的长度是不固定的,对于不同的CPU,字长的长度也不一样。1516指挥计算机执行某种基本操作的命令称为指令。指令是一系列的二进制代码，是对机器进行程序控制的最

7、小单位，也称为机器语言的语句。指令由操作码和地址码两部分组成，操作码指示计算机要执行的操作，地址码指出操作数所在的地址。 操作码 地址码指令与流水线内存储器内存储器按工作方式的不同，分为两类：17内存储器随机存取存储器RAM（Random Access Memory）只读存储器，简称ROM（Read Only Memory）RAM允许随机地按任意指定地址的存储单元进行存取信息，由于信息是通过电信号写入存储器的，因此在计算机断电后RAM中的信息就会丢失。通常所说的计算机内存的大小一般指RAM的大小，不包括ROM的容量。ROM中的信息只能读出而不能随意写入。ROM中信息是厂家在制造时用特殊方法写入

8、的，断电后其中的信息不会丢失。ROM中通常用来存放系统的一些监控程序、管理程序、检测程序和一些其他的信息随机存取存储器RAM Random Access Memory根据RAM保存数据的机理，又可分为动态随机存储器（DRAM）和静态随机存储器（SRAM），内存一般都采用DRAM。动态随机存储器（DRAM）：芯片的电路简单、集成度高、功耗小、成本较低，速度慢于CPU，是内存的主体部分。静态随机存储器（SRAM）：与DRAM相比，芯片的电路复杂、集成度低、功耗大、成本较高、价格贵，但运算速度快，适用于CPU中的高速缓冲存储器（Cache）。高速缓冲存储器 Cache高速缓冲存储器简称Cache,用

9、来存放主存中经常使用的内容的备份,它被用在两个速度不同的部件CPU和主存之间,起到速度缓冲的作用。Cache、主存、辅存这3种存储器中,Cache容量最小,辅存容量最大；Cache的速度最快,辅存的速度最慢；Cache的价格最高,辅存的价格最低。外存不直接和计算机的其他部件交换数据，只是成批地与主存交换信息。外存储器外存储器主要以磁介质或光盘作为存储介质，可以永久保存信息，容量可以无限大，也称为海量存储器。由于计算机系统的内存容量有限，且不能长期保存数据，断电后信息就会消失，所以计算机将暂时不用的信息放在外存储器上，需要时调入内存，所以也称辅助存储器。外存储器的存取速度相对比较慢，但价格便宜，

10、易于携带，也可以作为输入/输出设备，常用的有硬盘，软盘，光盘，磁带等2021移动存储器U盘，全称“USB闪存盘”，是一种基于USB接口的无需驱动的微型高容量活动盘。特点是体积小，质量轻，无外接电源，即插即用，带电插拔，使用USB接口。通用寄存器组指令和数据缓冲栈Cache静态随机存储器SRAM主存储器动态随机存储器DRAM联机外部存储器（磁盘存储器等）脱机外部存储器（磁带、光盘存储器等）容量越来越大，价格越来越低访问速度越来越快CPU内部地址和容量的计算已知地址总线有32根，其寻址空间为多少？ 答：总线为n的寻址空间为2nB 32根地址总线的寻址空间为232B 即222304GB 地址和容量的

11、计算已知地址范围为4000H4FFFH，则它的存储空间是多少？ 答：计算存储空间的方法是末地址首地址+1 所求存储空间为 4FFFH4000H+1 FFFH+11000H 1000000000000B 212B 222104KB 地址和容量的计算已知存储容量为32KB，若其起始地址为0000H，则它的末地址编码是多少？ 答：计算存储空间末地址首地址+1 所求末地址编码计算存储空间+首地址1 32KB+ 0000H1 32KB1 252101 2151 1000 0000 0000 0000B 1 111 1111 1111 1111B 7FFFH 操作系统Operating System 操作

12、系统是管理计算机系统资源、控制程序执行、改善人机界面、提供各种服务、合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一类系统软件。操作系统各种应用程序DOS管家婆管理硬件资源协调后台工作服务生提供用户与计算机的交互接口 操作系统的主要组成部分功能创 意存储管理制作图片处理机管理制作动画设备管理制作声音信息管理编制程序用户接口显示器键盘CD-ROM外存储器音响设备鼠标内存储器中央处理器操作系统的组成进程：描述静态程序动态执行过程的单位。线程：是进程中的一条执行路径，每个进程中允许有多个并行执行的路径，线程是系统进行调度和分派的独立单位。 基本单位资源利用率高作业吞吐量大 优点平均周转时

13、间长无交互能力 缺点批处理系统的优缺点互斥和死锁死锁：死锁：在系统运行过程中，多个进程间相互永久等待对方占用的资源而导致各进程都无法继续运行的现象称为“死锁”。或者说：如果多个进程同时占有对方需要的资源而同时请求对方的资源，而它们在得到请求之前不会释放所占有的资源，那么就会导致死锁的发生。）互斥和死锁死锁条件：1.互斥条件：资源不能被共享，只能由一个进程使用。2.请求与保持条件：已经得到资源的进程可以再次申请新的资源。3.非剥夺条件：已经分配的资源不能从相应的进程中被强制地剥夺4.循环等待条件：系统中若干进程组成环路，该环路中每个进程都在等待相邻进程正占用的资源。数据的逻辑结构：是指数据元素之

14、间抽象化的相互关系。如队列、堆栈、树、图等等数据的存储结构：是数据的逻辑结构在计算机中的存储方式。线性结构网状结构树形结构集合结构1. 线性数据线性数据主要以线性表的形式出现在程序中。它的数据结构包括：顺序表、链表、栈、队列、串等等。线性数据组织方式在计算机中具体实现有2种： 连续方式和非连续方式连续方式将数据存放到计算机内部存储器中某个连续的区域。非连续方式将数据分散存放到计算机内部存储器中，通常存放的位置不连续。有序表的实现方法之2使用链接表(linked list)实现：数据元素在内存中可不按顺序存放，它们之间的顺序用“指针”来表示指针实际上就是后继数据元素的地址 2种实现方法的对比：链

15、表实现插入/删除指定元素的速度快链表的长度不受限制第n个考生 准考证号、姓名、 第1个考生 准考证号、姓名、Link第2个考生 准考证号、姓名、Link第3个考生 准考证号、姓名、Link数据域指针域线性结构链式存储结点结构2.树型结构树(Tree)“树”是一种与线性表不同的数据结构，在树中各数据元素之间的逻辑关系具有层次性。从树根开始到达每个叶子节点的一条路径上的所有点构成一个线性关系，整个树型结构是多个线性关系的叠加。(树的一般形式)层次1层次2层次3层次4根结点叶结点叶结点叶结点叶结点(二叉树)根结点叶结点叶结点叶结点算法五要素：可行性：算法中的每个步骤必须是能实现的；算法执 行的结果能

16、达到预期的目的。确定性：每一个步骤有明确的定义，不存在多义性。有穷性：执行有限个步骤后可终止。有输入：算法开始前对算法给出初始量。有输出：至少生成一个输出 （包括参量状态的变化）程序语言中的控制成分控制成分用来提供一种基本框架，在此基本框架的支持下，将数据和对数据的运算组合成程序三种控制结构： 由一组顺序执行的计算操作(或语句)组成顺序结构A B由一个条件()和两个供选择的操作(或语句)和组成PAB真假条件选择结构由一个条件()和一个供重复执行的操作(或语句)组成PA假真循环结构1. 瀑布模型（Waterfall Model） 1970年Winston Royce提出了著名的“瀑布模型”，直到

17、80年代早期，它一直是唯一被广泛采用的软件开发模型。瀑布模型将软件生命周期划分为可行性分析、需求分析、软件设计、软件实现、软件测试和运行维护等六个基本活动，并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序，如同瀑布流水，逐级下落，最终得到软件产品。 优点： a.强调开发的阶段性； b.强调早期计划及需求调查； c.强调产品测试。软件开发模型40计算机网络的功能 （1）资源共享硬件资源共享。软件、数据资源共享。（2）数据通信（3）均衡负荷与分布处理（4）提高计算机系统的可靠性和可用性41计算机网络的分类 1、按覆盖范围分类 广域网（WAN，Wide Area Network） 它所覆盖的地理范围从几十

18、千米到几千甚至几万千米，覆盖一个地区、国家，甚至延伸至全世界。传输速率一般可达到56Kbps155Kbps 城域网（MAN，Metropolitan Area Network） 它的覆盖范围一般是一个城市。城域网是介于广域网与局域网之间的一种大范围的高速网络，一般为千米左右。传输速率一般可达到50Kbps1Gbps 局域网（LAN，Local Area Network） 用于将较小范围的（如一个实验室，一栋大楼，整个校园等）的各种计算机及外部设备互联成网。传输速率一般可达到10Mbps2Gbps 42网络体系结构网络体系结构-就是指计算机网络中的所有功能层次和对等层通信的协议及相邻接口的集合。

19、应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层123456743应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层网络接口层OSI TCP/IP3.TCP/IP与OSI对照关系446.3.4 以太网（Ethernet） 目前应用最广泛的一类局域网是以太网，即IEEE802.3系列。以太网是典型的总线型局域网，其拓扑结构如图6-24所示，它的传输速率为10Mbps。Ethernet的核心技术是它的随机争用型介质访问控制方法，即带冲突检测的载波侦听多路访问协议，即CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）协议。 终端器终端器图6-24 以太网的拓扑结构45IP地址介绍IP地址又称逻辑地址，唯一标识一台网络设备。IP地址有两部分组成：网络