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计算机基础知识

2024-11-02 11:33:32 33

一、计算机组成概述

1.计算机系统简介

1.1、早期的冯·诺依曼机

1.2、现代计算机组结构

2、计算机的组成

2.1、存储器

2.2运算器

2.3控制器

3、计算机的执行过程

4、计算机的性能指标

二、系统总线

1、总线的结构

2、总线的分类

三、存储器

1、存储器的分类

2、存储器的层次结构

3、主存储器

4、高速缓冲存储器

4.1、缓存的工作原理

4.2、缓存与主存的地址映射

四、CPU的结构和功能

1、CPU的功能

2、CPU的结构图

3、CPU的寄存器

3.1、用户可见寄存器

3.2、用户不可见寄存器

3.3、用户控制和状态寄存器

4、CPU的控单元

五、指令周期

1、指令周期的数据流


一、计算机组成概述

    本章节从计算机简介、组成、执行过程、性能指标四个方面进行论述。

1.计算机系统简介

计算机系统软硬件

硬件:计算机的实体,如主机、外设等。

软件:由具有各类特殊功能的信息(程序组成),可分为两类:系统软件、应用软件。

计算机系统层次结构

1.1、早期的冯·诺依曼机

他提出程序存储思想,根据这一原理制造的计算机被称为冯·诺依曼结构计算机

**程序存储:**指令以代码的形式事先输入到计算机的主存储器中,然后按其在存储器中的首地址执行程序的第一条指令,以后就按该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序执行结束。即按地址访问并顺序执行指令

五大特点:

  1. 计算机硬件系统由五大部件组成(存储器、运算器、控制器、输出设备、输入设备)
  2. 指令和数据以同等地位存于存储器,可按地址寻访
  3. 指令和数据用二进制表示
  4. 指令由操作码和地址码组成
  5. 存储程序

以运算器为中心,且是单处理机,基本工作方式是控制流驱动方式

在这里插入图片描述

1.2、现代计算机组结构

在这里插入图片描述

2、计算机的组成

计算机有五大部分组成:

<1> 输入设备,是指将外部信息以计算机能读懂的方式输入进来,如键盘,鼠标等

<2> 输出设备,就是将计算机处理的信息以人所能接受的方式输出出来,比如显示屏,打印

机。

<3> 存储器,存储器分为 主存储器(内存储器,CPU能直接访问)和 辅助存储器(外存储器,协助主存储器记忆更多的信息,辅助存储器的信息需要导入到主存储器中,才可以被CPU访问)。

<4> 运算器,是计算机的运算单元,用于算术运算和逻辑运算,运算器的核心单元是算术逻辑单元(ALU)。

<5> 控制器,控制器是计算机的指挥中心,有其指挥各部件自动协调第进行工作,现代计算机将运算器和控制器集成到一个芯片上,合成为中央处理器,简称CPU。有程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)和控制单元(CU)。

2.1、存储器
    **主存储器**是由**地址寄存器(MAR)**,**数据寄存器(MDR)**,**存储体**,**时序控制逻辑**组成。

    地址寄存器存放访存地址,经过地址译码后找到所选的存储单元。

    数据寄存器,是存储器与其他部件的中介,用于暂存要从存储器读或写的信息。

    时序控制逻辑用于产生存储器操作所需的各种时序信号。

    **主存储器**的工作方式是按存储单元的地址进行存取,这种存取方式称为按地址存取方式(**相联存储器**既可以既可以按照**地址寻址**,又可以按照**内容寻址**,为了与传统存储器区别,又称为**内容寻址的存储器**!)

2.2、运算器

2.3控制器
    有程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)和控制单元(CU)。

3、计算机的执行过程

    一般将运算器和控制器集成到同一个芯片上,称为中央处理器(CPU)。CPU和主存储器共同构成**主机**。CPU和主存之间通过一组总线相连,总线中有地址、控制和数据3组信号线。MAR中的地址信息会直接送到地址线上,用于指向读/写操作的主存存储单元;控制线中有读/写信号线,指出数据是从CPU写入主存还是从主存读出到CPU,根据是读操作还是写操作来控制将MDR中的数据是直接送到数据线上还是将数据线上的数据接收到MDR中。

演示计算机执行乘操作的执行过程

IR存放当下欲执行的指令;PC存放下一条指令的地址;

MAR存放欲访问的存储单元地址;MDR存放从存储单元取来的数据!

地址译码器是主存的构成部分,不属于CPU;地址寄存器虽然一般属于主存,但是现代计算机中绝大多数CPU内集成了地址寄存器!

关于CPU存取速度的比较:寄存器(CPU内部)> Cache(高速的SRAM) > 内存 (SDRAM)

取数

运算

存数

停机

4、计算机的性能指标

二、系统总线

  • 总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。
  • 总线上信息的传送的两种方式:串行并行

1、总线的结构

有单总线、双总线、三总线和四总线等。

单总线:

双总线以CPU为核心:

双总线以寄存器为核心:

三总线的两种结构:

四总线结构:

2、总线的分类

  • 片内总线:芯片内部的总线
  • 系统总线:计算机各部件之间的信息传输线
    • 数据总线:双向 与机器字长、存储字长有关
    • 地址总线:单向 与存储地址、I/O地址有关,由CPU发出
    • 控制总线:有出 有入,存储器读、存储器写、总线允许、中断确认
  • 通信总线
    • 用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信
    • 传输方式:串行通信总线、并行通信总线。

三、存储器

1、存储器的分类

  • 按存储器介质份分类
    • 半导体存储器(TTL(集成度低、功耗高、速度快)、MOS(功耗低,集成度高))。U盘等;易失
    • 磁表面存储器(磁头、载磁体)。如磁盘、磁带等;非易失
    • 磁芯存储器(硬磁材料、环状元件);非易失
    • 光盘存储器(激光、磁光材料);非易失
  • 按存取方式分类
    • 存取时间与物理地址无关(随机访问)
      • 随机存储器 在程序的执行过程中可读可写
      • 只读存储器 在程序的执行过程中只读
    • 存取时间与物理地址有关(串行访问)
      • 顺序存取存储器 磁带
      • 直接存取存储器 磁盘
  • 在计算机中的作用分类
    • 主存储器
    • RAM(可读可写);静态RAM、动态RAM
    • ROM(只读);MROM、PROM、EPROM、EEPROM
    • 辅助存储器 磁盘、磁带、光盘
    • Flash Memory
    • 高速缓冲存储器(Cache)

2、存储器的层次结构

  • 存储器三个主要特性:速度 容量 价格/位

缓存用来解决主存与CPU速度差距太大的问题,辅存用来解决主存容量问题

3、主存储器

  • 主存的基本组成

  • 主存与CPU的联系

  • 分类
    * 随机存储器 RAM(可读可写);静态RAM、动态RAM
    * 只读存储器 ROM;MROM、PROM、EPROM、EEPROM
  • 提高访存速度的措施
    * 采用高速器件
    * 采用层次结构 Cache-主存
    * 调整主存结构

4、高速缓冲存储器

为了避免CPU出现空等现象,用在CPU与主存之间。

4.1、缓存的工作原理

    主存和缓存中都有字块,通过字块号主存与缓存想和关联,关联的字块中存放相同数据。CPU想读写主存某字块时,实际去读写缓存中与之对应的字块。缓存的结构如下图:

  • 读操作过程:

  • 写操作过程: CPU直接写到缓存中,关键点在于保证缓存与主存的一致性。
    • 写直达法:
      • 写操作时数据既写入cache又写入主存
      • 写操作时间就是访问主存的时间,Cache块退出时,不需要对主存执行写操作,更新策略比较容易实现
    • 写回法(Write-back)
      * 写操作时只把数据写入Cache而不写入主存,当Cache数据被替换出去时才写回主存
      * 写操作时间就是访问Cache的时间,Cache块退出时,被替换的块需写回主存增加了Cache的复杂性
  • 缓存的改机
    • 增加Cache的级数,片载(片内)Cache,现在系统中基本都是三级缓存。
    • 统一缓存和分立缓存,指令Cache 数据Cache,与指令执行的控制方式有关(是否是流水线)。
4.2、缓存与主存的地址映射
  • 直接映射(离CPU近就采用这种方式)某一主存块只能固定映射到某一缓存块 不灵活、速度快

  • 全相连映射 某一主存块能映射到任一缓存块 成本高、速度低

  • 组相连映射 速度快、cache的命中率高

  • Cache中主存块的替换算法
    • 随机算法(RAND):随机地确定替换的 Cache块。它的实现比较简单,但没有依据程序访问的局部性原理,故可能命中率较低
    • 先进先出算法(FIFO):选择最早调入的行进行替换。它比较容易实现,但也没有依据程序访问的局部性原理,可能会把一些需要经常使用的程序块(如循环程序)也作为最早进入 Cache的块替换掉。
    • 近期最少使用算法(LRU):依据程序访问的局部性原理选择近期内长久未访问过的存储行作为替换的行,平均命中率要比FFO要高,是堆栈类算法。
    • LRU算法对每行设置一个计数器, Cache每命中一次,命中行计数器清0,而其他各行计数器均加1,需要替换时比较各特定行的计数值,将计数值最大的行换出。
    • 最不经常使用算法(LFU):将一段时间内被访问次数最少的存储行换出。每行也设置一个计数器,新行建立后从0开始计数,每访问一次,被访问的行计数器加1,需要替换时比较各特定行的计数值,将计数值最小的行换出。

四、CPU的结构和功能

1、CPU的功能

(1)取指令(PC保存下一条指令的存放地址,IR存放当前指令)
  控制器必须具备能自动地从存储器中取出指令的功能

(2)分析指令(CU负责分析指令)
  分析指令包括两部分内容:其一,分析此指令要完成什么操作,即控制器需发出什么操作命令;其二,分析参与这次操作的操作数地址,即操作数的有效地址。

(3)执行指令(ALU负责执行运算)
  执行指令就是根据分析指令产生的“操作命令”和“操作数地址”的要求,形成操作控制信号序列,通过对运算器、存储器以及I/O设备的操作,执行每条指令。

(4)控制程序 (CU也是控制单元)

    CPU必须具有控制程序的顺序执行(称**指令控制**)、产生完成每条指令的控制命令(称**操作控制**)、对各种操作加以时间上的控制(称**时间控制**)。

(5)数据加工(ALU 数据逻辑运算)

    对数据进行算术运算和逻辑运算(称**数据加工**)。

(6)中断处理

    处理异常情况和特殊请求

2、CPU的结构图

3、CPU的寄存器

3.1、用户可见寄存器
  • 通用寄存器组(RO~R3)
    • 存放操作数可作某种寻址方式所需的专用寄存器
  • 数据寄存器(DR)
    • 存放操作数(满足各种数据类型)两个寄存器拼接存放双倍字长数据
  • 地址寄存器(AR)
    • 存放地址,其位数应满足最大的地址范围用于特殊的寻址方式段基值栈指针
  • 条件码寄存器
    • 存放条件码,可作程序分支的依据
  • 指令计数器(PC)
    • 放现行指令的地址,通常具有计数功能。当遇到转移类指令时,PC的值可被修改。
  • 程序状态字寄存器(PSW)
    • 存放条件码和其他状态信息。
3.2、用户不可见寄存器
  • 存储器地址寄存器(MAR)
    • 用于存放将被访问的存储单元的地址。
  • 存储器数据寄存器(MDR)
    • 用于存放欲存入存储器中的数据或最近从存储器中读出的数据。
  • 指令寄存器(IR)
    • 存放当前欲执行的指令。
3.3、用户控制和状态寄存器
  • 控制寄存器 控制CPU操作

            P C → M A R → M → M D R → I R 
    
    
  • 状态寄存器

          状态寄存器 存放条件码
    
          PSW 寄存器 存放状态字
    
    

4、CPU的控单元

控制单元(CU)是提供完成计算机全部指令操作的微操作命令序列部件。微操作命令序列的形成方法有两种:一种是组合逻辑设计方法,为硬连线逻辑;另一种是微程序设计方法,为存储逻辑

五、指令周期

CPU访存的四种性质

  • 指令 取指周期
  • 地址 间址周期
  • 操作数 执行周期
  • 程序断点 中断周期

指令周期概念

    CPU每取出并执行一条指令所需的全部时间称为**指令周期**,也即CPU完成一条指令的时间。取指阶段完成取指令和分析指令的操作,又称**取指周期**;执行阶段完成执行指令的操作,又称**执行周期**。

间接寻址的指令周期就包括取指周期、间址周期、**执行周期**3个阶段,

带有中断周期的指令周期,会检查是是否中断

指令周期流程

1、指令周期的数据流

    **(1) 取指周期的数据流**

     **(2) 间址周期的数据流**

(3) 执行周期的数据流

不同指令的执行周期数据流不同

(4) 中断周期的数据流

1. 计算机的组成
计算机通常包括硬件和软件两方面:
硬件,包含:中央处理器(CPU)、内存、键盘、鼠标、显示器、硬盘、主板、主机等。
软件,包含:操作系统、应用软件、驱动程序、系统工具等。
2. 计算机的方向
网络工程,涉及计算机之间的通信和数据传输,包括局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网等。
操作系统,控制和管理计算机硬件和软件资源,提供用户界面和运行环境,例如 Windows、macOS 和 Linux 等。
数据结构与算法,数据结构涉及如何组织和管理数据,算法则提供更高效、智能解决问题的方法和技术。
编程语言,用于编写计算机程序的语言,如 C、C++、Java、Python、Ruby、Go 等。
数据库,用于存储、管理和检索数据的软件系统,如 MySQL、Oracle、MongoDB 和 Redis 等。

信息安全,涉及保护计算机系统和数据的措施,包括防火墙、加密、身份验证、访问控制和入侵检测等。

人工智能,使计算机系统能够模拟人类的智能行为,包含机器学习、深度学习、自然语言处理、计算机视觉、语音识别等技术。

物联网,将物理世界中的各种设备通过互联网连接在一起,使它们能够相互通信和共享数据,包含传感器、嵌入式、通信技术等。

大数据,对规模巨大、复杂性高的数据进行捕捉、管理、处理和应用的技术,包含分布式存储、分布式计算、NoSQL、容器技术、数据可视化等内容。

云计算,允许用户通过互联网按需访问和使用计算资源,例如云服务器、云存储、云安全、云数据库、云网络等。

硬件开发,设计、制造和测试计算机和电子设备的过程,包括电路设计、嵌入式设计、自动化、单片机、驱动开发、系统集成等技术。

3. 计算机的应用
计算机在现代社会中有广泛的应用,几乎涉及到各个领域:
办公,提供办公软件、电子邮件、文件共享、任务管理等工具,提高个人和团队效率。

移动应用开发,涉及和开发移动设备上的软件应用程序,提供了丰富的工具和资源。

电商,提供在线购物、支付系统、供应链管理等方面的应用。

游戏,用于游戏的开发、运行,为玩家提供了丰富多彩的游戏体验。

科学研究,用于模拟、模型运算、数据分析,支持各种科学研究领域。

教育,用于教学和学习,包括电子教室、在线学习平台、教育软件等。

金融,用于交易处理、风险管理、数据分析等。

军事,用于通信、情报分析、仿真训练等军事应用。

交通,用于交通管理、导航系统、智能交通灯等。


4. 计算机的发展史
早期计算工具,如算盘、算筹、计数棒等,以人工计算为主。

机械计算设备,由齿轮组成、以发条为动力、通过转动齿轮来实现加减运算、用连杆实现进位的计算装置。

电子计算机(第一代计算机),电子管的发明使得计算机得以电子化,电子管计算机问世。

晶体管计算机(第二代计算机),晶体管取代了电子管,使计算机更加小型、可靠和高效。

集成电路计算机(第三代计算机),集成电路的发明使得计算机的元件集成在芯片上,计算机体积更小、能效更高。

微处理器时代(第四代计算机),即超大规模集成电路,同一个大小的板子可以放更多的部件(芯片),里面的晶体管肉眼都看不到了。

现代计算机,如人工智能计算机、生物计算机、量子计算机、云计算等更高级的应用。


5. 计算机的快捷键
常用的快捷键包括:
  • Ctrl + C,复制

  • Ctrl + X,剪切

  • Ctrl + V,粘贴

  • Ctrl + Z,撤销

  • Ctrl + Y,取消撤销

  • Ctrl + S,保存

  • Ctrl + A,全选

  • Ctrl + F,查找

  • Win + D,最小化所有窗口

  • Win + L,锁定计算机

  • Win + E,打开文件资源管理器

  • Win + R,打开运行对话框



6. 计算机相关的证书
全国计算机等级证书,一二级证书涉及办公软件、程序语言、数据库等,三四级证书涉及数据库、网络、软件、信息安全等,证书含金量不高,企业也不看。
计算机技术与软件专业技术资格考试(俗称软考),软考是用人单位聘任相应技术职务(技术员、助理工程师、工程师、高级工程师)的初、中、高级认证。
红帽认证,红帽是针对 Linux 方向的认证,分为红帽认证技师(RHCSA,初级),红帽认证工程师(RHCE,中级)以及红帽认证架构师(RHCA,高级)。
华为认证,华为是针对网络方向的认证,主要分为三档:华为认证网络工程师(HCIA)、华为认证网络高级工程师(HCIP)、华为认证网络专家(HCIE)。
思科认证,思科(Cisco)也是针对网络方向的认证,主要就业市场还是以国外为主,比较常用的、社会需求量比较大的是 CCNA、CCNP、CCIE 三种认证。


7. 计算机相关的术语
算法,算法是指解决问题或执行任务的一系列有序步骤或规则,是一种精确定义的计算过程。
ROM,只读存储器,一旦数据被写入,通常就无法被修改或删除,即使在断电时数据仍然保持不变,如计算机的固件、BIOS 等。
RAM,可读写存储器(也称随机存储器),允许随时读取或写入数据,数据在断电时会丢失,用于存储运行中的程序和临时数据。
量子计算机,量子是描述微观领域中粒子行为的理论,而量子计算机可以简单理解为可以一次性执行全部任务的计算机(类似于很多微观颗粒)。举个例子,比如现在有一个迷宫,传统计算机只能一次检查一条路径,逐步尝试每一种可能的路径,直到找到出口。而量子计算机可以同时尝试所有的路径,一下子就能找到迷宫的出口。
防火墙,防火墙是一种用于保护计算机安全的设备或软件,其主要目标是监控、过滤和控制网络流量,以阻止未经授权的访问和恶意活动。
IP,IP 是用于在计算机网络中标识和定位设备(如计算机、服务器、手机等)的数字标签,类似门牌号,在 IP 地址中,数字之间用点分隔,如:192.168.1.1
驱动,驱动是一种程序,这个程序用于使操作系统能够与硬件设备(如打印机、显卡、声卡等)进行通信和协作,驱使它们工作,因此称为“驱动”。

8. 计算机相关的问题
计算机是如何工作的,① 输入:用户通过键盘、鼠标、触摸屏等向计算机提供数据或指令;② 处理:中央处理器(CPU)是计算机的大脑,负责执行计算和控制计算机的运行,CPU通过执行指令集中的指令来处理输入数据;③ 存储:计算机使用存储器来存储数据和程序;④ 输出:计算机通过显示器、打印机、音响等将处理后的结果呈现给用户;⑤ 控制:控制单元负责管理计算机的操作。它从存储器中提取指令,将其发送到适当的组件进行处理,然后根据需要更新存储器中的数据。
计算机要数学好才能学吗,尽管计算机领域与数学有很多交叉点,但并不要求计算机专业的学生必须在数学上表现出色,计算机更强调问题解决、算法设计、编程和系统设计等方面的技能,许多计算机基础和实际应用并不要求深厚的数学知识。
计算机为什么有35岁危机,之所以会有35岁危机,是因为这个行业的更新换代的速度实在是太快了,作为互联网软件行业,即使是一个非常成熟的产品,每周两三次的更新迭代也是非常正常的事情,上了年纪的程序员,无论是从精力上还是体力上,大抵是熬不过刚出茅庐的应届毕业生。另外,计算机知识的更新和迭代也非常快,如果一个程序员,在一家单位工作十几年,用的都是同一套知识理论和工具,不学习新的技术,那么35+的时候,很大概率会被裁掉,并且很难再找到工作。
什么是互联网寒冬,指互联网行业在经历了一段快速发展和繁荣之后,进入了一个调整和转型的阶段,表现为市场需求、用户规模、营收利润、创新活力等方面的放缓或下降,引发企业陷入困境,业绩下滑,亏损严重等现象。

计算机基础知识一、编码:用特定的二进制代码来表示数据或指令

1.比特:(bit,缩写b)数字技术的处理对象,又称“二进制位”、“位”。它是计算机和其他数字系统处理、存储和传输数字信息的最小单位。位只有两种取值状态——0和1。位还能对应逻辑运算中的真和假。

2.字节:(byte,缩写B)二进制数据量的基本计量单位。一字节由8位二进制位组成。计算机以字节为单位编址。

  1Byte=8bit, 1kb=2^10=1024Byte, 1Mb=1024kb, 1G=1024Mb

bitbitbitbitbitbitbitbit
        
        
        
       
10101010

 

3.二进制与八进制、十六进制转换:每3位二进制数构成1位八进制数,每4位二进制数构成一位十六进制数。如二进制数10101010,从低位到高位,010为2,101为5,10为2,则10101010=2*8^2+5*8^1+2*8*0。

4.十六进制数表示:0-9为数字0-9,10-15为字母A-F。

5.二进制数的算数运算:二进制加法为基本运算,减法是通过加上一个负数(补码运算)来实现的。乘法和除法通过移位操作和加减运算来实现。

6.二进制数的逻辑运算(布尔运算):逻辑运算包括三种:逻辑与(and)、逻辑或(or)、逻辑非(not)。

逻辑与:有0为0,全1为1。1^0=0,0^1=0,0^0=0,1^1=1;

逻辑或:全0为0,有1为1。1v0=1,0v1=1,1v1=1,0v0=0;

逻辑非:0变1,1变0。


 

7.补码:计算机中的数值类型分为整数和实数两大类,整数分为无符号的整数和有符号的整数两类。

无符号整数:1字节表示的范围为0000 0000~1111 1111,即0~255;

有符号整数:表示方法为 符号位+数值位。最高位表示符号,0为正,1为负。对于正数,最高位为0,其余位表示数值;对于负数,最高位为1。

内存中的数据是以补码的形式存放的。一个正数的补码是它本身,一个负数的补码为数值位每位取反,再在末位加1所得数值。补码和原码互为补码。

内存数据 实际数值
00000000 0
000000011
000000102
000000113
000001004
...... 
 
01111111127
10000000-128
10000001-127
10000010-126
...... 
 
11111101-3
11111110-2
11111111-1

可见,1字节所能表示的有符号整数的范围为-128~127。

补码规则的好处:

1.最高位既是符号位,又是运算位,不需要单独表示;

2.正0与负0统一为0;

3.减法变加法,乘除可变为加法和减法。


 

二、计算机体系结构

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大基本部件组成,核心部件是运算器。

运算器和控制器是CPU的主要组成部分。运算器是加法器的集合,一个加法器一次只能进行一位数值运算。开关的闭合表示数值的输入。闭合为1,断开为0.一条电路通,则数1被读入加法器。实际上,开关的闭合和断开很麻烦,因此我们想让运算器能够自己读取数据,于是有了存储器和控制器。存储器中存储需要运算的数据,当被读取时,由磁信号转换为电信号,运算结果又保存在存储器中。运算器还需要知道读取哪个数据,因此还需要指令。指令存储在内存中。指令的读取由控制器负责。读取的数据要通过线路到达运算器,这条线路叫数据总线。控制器获取指令的线路叫控制总线。控制器读取指令后告诉运算器到内存的哪个存储单元读取,即数据地址。内存是编址的存储设备,计算机采用平面编址方式。传输地址的线路叫做地址总线。

数据总线是有限的,运算器读取加数后需要暂存下来,再读取被加数。因此运算器中还需要有一种暂存设备,这就是寄存器。

存储器分为内存和辅存,内存是易失性存储设备,断电后存储信息消失,因此计算机中的数据想要永久保存,需借助辅存,如光盘、磁盘、U盘等。内存是编址的存储设备,计算机采用平面编址方式。

输入、输出设备(I/O设备)是与用户交互的,用于辅助计算机。硬盘也是I/O设备。

POST(power-on-self-test,加电自检):计算机一开机,芯片上的指令会映射到内存中,再由运算器读取。这是计算机开机后读取的第一串指令,用于探测外接设备(硬盘、网卡等)。

程序=指令+数据

Poll(轮巡):CPU不断探测输入设备是否输入信号。

中断(interrupt):敲下键盘后产生电信号,通知CPU执行。此时CPU会暂时中断正在进行的程序。

Northbridge(北桥):高速总线控制器,连接南桥、(固态)硬盘

Southbridge(南桥):低速总线控制器,连接键盘、鼠标、显示器等

缓存:CPU的读取速度很快,而存储器的输出速度较慢。存储器和处理器之间性能的差异犹如一道墙,这就是存储墙(Memory Wall)问题。针对存储墙问题,人们采取折中的办法,将存储器设计成层次结构,利用缓存和程序运行时的局部性来缓解处理器和存储器速度的矛盾。整个存储系统可分成下列层次:

寄存器组(位于CPU中)最快非常小最贵
高速缓冲存储器(Cache)非常快非常贵
主存储器
辅助存储器便宜
脱机存储器非常慢巨大最便宜

三、计算机结构层次、语言

整个计算机体系可以划分为如下层级:

第6层应用程序层软件
第5层高级语言层
第4层汇编语言层
第3层操作系统层
第2层传统机器层硬件
第1层微体系结构层
第0层数字逻辑层

 

API:计算机只能识别二进制位,即机器语言。为了方便程序员开发,芯片上附带有一层微码,即汇编语言。编译器负责将微码程序转换成机器语言。不同芯片的微码不同,为了方便程序员用高级语言统一开发和移植,不同芯片的制造厂商设计了共同的磨合程序,即API(application program interface,应用编程接口)。API使得不同厂商开发的硬件为程序开发提供了相同的环境。

指令集(ISA,Instruction Set Architecture):指令集属于微体系结构层。程序员编写的软件经编译器翻译成可执行程序,也就是一个机器指令的序列,然后由底层硬件一条一条读取这些指令来执行。因此软件最终体现为指令集中的各种指令。CISC和RISC是ISA的两大阵营。

 第一部分 计算机基础知识

第一节 计算机基本概念

一、计算机的概念

计算机是一种自动、快速进行大量算术运算和逻辑运算的现代化电子设备。

二、计算机的发展简史

1. 电子管阶段(1946-1955)

世界上第一台计算机:ENIAC

2. 晶体管阶段(1955-1964)

3. 中小规模集成电路阶段(1964-1971)

4. 规模、超大规模集成电路阶段(1971-现在)

三、计算机的分类

1. 按性能分类:微机,小型机,中型机,大型机,巨型机

2. 按使用方法分类:掌上电脑,笔记本电脑,台式机,网络计算机

3. 按职务分类:工作站(两种意义),服务器,主机

四、计算机的应用

1. 科学计算 天气预报、地震分析、导弹拦截等

2. 数据处理(信息处理) 数据库、企业管理、办公自动化

3. 计算机控制(实时控制) 飞行控制、加工控制、VCD播放控制等

4. 辅助工程 辅助设计(CAD)、辅助制造(CAM)、辅助教学(CAI)、辅助测试(CAT)等

5. 嵌入式应用

6. 人工智能(AI)

第二节 计算机的基本结构和原理

一、硬件和软件

硬件:构成计算机的实际物理装置集合

软件:为了运行、维护和管理计算机而编制的各种程序和文挡的总称

二、计算机的硬件组成和基本工作原理

1. CPU:计算机的核心部件,功能是执行算术和逻辑运算,运行存储器中的程序。

2. 存储器:存储数据和程序,相当于计算机中的记忆细胞。

3. I/O设备:计算机和外界进行交互的设备。

4. 总线:CPU和内存及I/O设备之间进行数据传输的信号线。

(1)数据线:CPU与内存和I/O设备间传输数据

(2)地址线:用来确定存储单元的地址

(3)控制线:用来控制外设的动作,比如读、写和时钟信号等

第三节 计算机软件基础

一、操作系统

定义:是自动管理计算机中硬件资源和软件资源的一组大型程序。

1. 目的:

(1)使系统资源得到高效利用,增强计算机处理能力

(2)为用户创造良好的工作环境

2. 分类:

(1)单用户、单任务操作系统 如:DOS

(2)单用户、多任务操作系统 如:WINDOWS

(3)多用户、多任务操作系统 如:UNIX、LINUX

(4)网络操作系统 如:Netware, Windows NT ,LINUX

3. 三大功能:

(1)硬件管理 CPU管理、存储器管理、I/O设备管理

(2)软件资源管理 程序和数据管理

(3)组织协调计算机运行 控制用户的作业排序及运行、作业及外设等的调度、主机与外设的并行操作等等

二、程序设计和语言

定义:把各种计算机语言编写的源程序翻译成计算机能直接执行的目的程序的软件。

1. 翻译方式:编译、解释。

2. 低级语言:机器语言程序、汇编语言程序。

3. 高级语言:比较接近于人类语言的一种计算机语言。

4. 程序设计:用各种编程语言设计制作程序的过程。

三、数据库管理系统和工具软件

1. 常用数据库管理系统(FoxBASE、 Foxpro、 Access和 Oracle等)

2. 工具软件:为了方便软件开发,系统维护而提供的各种软件。

四、应用软件

常用应用软件:文字处理、管理信息系统、办公室自动化、实时控制、 计算机辅助设计和游戏软件等。

第四节 数制与编码

一、数制:日常生活中最常用的数制是十进制,逢X进一就是X进制。

二、计算机中的常用数制:有二进制、八进制和十六进制

三、数制之间的转换

1. 二进制和十进制之间的转换 位权相加法

2. 十进制和二进制之间的转换 除二取余,自下而上

四、逻辑运算:非NOT、与AND(逻辑乘)、或OR(逻辑加)

五、编码:用来表示特定信息的0、1符号的组合称为编码

1. ASCII码(美国标准信息交换码)

七位二进制编码,可表示27即128个字符,分为控制代码和可打印代码,ASCII码字符用一个字节来表示,最高位置零。

2. BCD玛

3. 汉字编码

(1)汉字基本字符型6763,一级汉字3755,二级汉字3008;

(2)区位码:为汉字和国际上其他文字间交换信息而编制的国际标准 代码,由区号和位号两个字节组成;

(3)汉字内码:带有汉字标识符的国标码(每个字节最高位为1),称为机器内部汉字代码,简称汉字内码。

练习题:

1.第四代计算机的构成元件是( )

A. 电子管 B. 晶体管 C. 大规模集成电路 D. 中小规模集成电路

2.第一代电子计算机的逻辑部件采用的主要电子器件是( )

A.电子管

B.晶体管

C.中、中规模的集成电路

D.大、超大规模集成电路

3.计算机病毒是一种( )

A. 特殊的计算机部件 B.游戏软件

C.能传染的生物病毒 D.人为编制的特殊程序

4.个人计算机属于( )

A. 小巨型机 B. 中型机 C. 小型机 D. 微机

5.下面哪个不是计算机存储器的容量单位( )

A.KB

B.MB

C.GB

D.CB

答案:CADDD

01

信息技术是指人们获取、存储、传递、处理、开发和利用信息资源的相关技术。

02

1、计算机的特点:

(1)运算速度快

(2)存储容量大

(3)通用性强

(4)工作自动化

(5)精准性高

03

操作系统一般可分为三种基本类型:

(1)批处理系统

(2)分时系统

(3)实时系统

04

未配置任何软件的计算机叫裸机。

05

机械语言和汇编语言一般都称为低级语言。

06

软盘:其直径为3.5英寸,容量为1.44MB。

07

早期的DOS操作系统是单用户单任务操作系统,Windows7则是单用户多任务操作系统。

08

快捷方式就是一个扩展名为lnk.的文件,一般与一个应用程序或文档关联。

09

在文件名中不允许使用/、\、*、?、<、>、|等符号

10

板式设计是一项重要的工作,它包括页面设置、页码、分栏排版、页眉和页脚的设置等。

11

新建空白文档

(1)直接单击“常用”工具栏的“新建”按钮

(2)使用快捷键Ctrl+N

12

页眉和页脚只有在页面视图下才能看到,创建页眉和页脚必须先切换到页面视图下。

13

双击“常用”工具栏上的“格式刷”工具按钮,就可以在多处反复使用。

14

Word中默认的制表位是两个字符。

15

系统只允许删除自己创建的样式 ,而Word的内置样式只能修改,不能删除。

16

剪贴画默认的扩展名是.wmf。

17

打印预览

(1)用编辑窗口预览

(2)用打印预览窗口预览

18

是隐藏在文档中的由一组特殊代码组成的指令。

19

Excel工作表最多可由256列和65536行构成。

20

单元格地址:由列标和行号来标识,列标在前行号在后,例如:B3。

21

按住Ctrl键分别单击工作表标签,可同时选择多个工作表。

22

在数字间可以用千分位号“,”隔开,如输入“12,002”。

23

初值为Excel预设序列中的数据,则按预设序列填充。

24

数据清除的对象是数据,单元格本身并不受影响。

25

运算符必须是在英文半角状态下输入。

26

当函数以公式的形式出现时,则应在函数名称前面输入

27

批注内容

28

注意:

不能用复制的方法来调整行高。

29

具有

30

数据清单类似于数据库表,可以像数据库一样使用,其中行表示记录,列表示字段。

31

数据清单的第一行必须为

32

Excel2010提供了两种筛选清单命令:

33

使用“编辑”菜单中的“选择性黏贴”命令并选定“粘贴链接”选项以后,信息将

34

数据管理技术经历了

35

查询是收集一个或几个表中用户认为有用的数据的工具。

36

在Access中,一旦生成了一个查询,就可以把它作为生成窗体、报表,甚至是生成另一个查询的基础。

37

选择查询是使用最为普遍的一种查询类型。

38

查询通常有三种视图方式:数据表视图、设计视图和SQL视图。

39

SQL视图:是一个用于显示当前查询的SQL语句窗口,可以改变SQL语句,从而改变查询。

40

窗体页眉:用于显示窗体标题、窗体使用说明或者打开相关窗体或运行其他任务的命令按钮等。

41

页面页眉:在每一页的顶部显示标题、字段标题或所需要的其他信息。

42

主体:用于显示窗体记录源的记录。

43

页面页脚:在每一页的底部显示日期、页码或所需要的其他信息。

44

窗体页脚:用于显示窗体、命令按钮或接受输入的未绑定控件等对象的使用说明。

45

设计视图:用于显示窗体的设计方案,在这个视图中可以新建窗体对象,也可以对现有窗体对象的设计进行修改。在设计视图中打开一个窗体时,包含有各种控件的工具箱将自动出现。

46

窗体视图:显示来自数据源的一个或多个记录。

47

窗体视图是添加和修改表中数据的主要方法。

48

为了加快浏览记录的速度,用一个窗体来显示多条记录,这种窗体称为连续窗体。

49

报表和窗体有许多共同之处,它们的数据来源都是基础表、查询或SQL语句。

50

报表与窗体的区别在于:在窗体中可以输入数据,在报表中则不能输入数据。

51

报表页眉:用于在报表的开头放置信息,如标题文字、打印日期或报表说明等。

52

报表与窗体的区别在于:在窗体中可以输入数据,在报表中则不能输入数据。

53

页面页眉(报表):用于在报表的上方放置信息,出现在每一页的上方。

54

主体(报表):用于包含报表的主体内容,可以在报表的主体节中放置控件,以显示数据。

55

页面页脚(报表):用于在报表页面的下方放置信息,出现在每一的下方。

56

PowerPoint能帮助用户创建包含文本、图表(图形)、图画和剪贴画图像的演示文稿幻灯片,还可以加上动画、特技、声音以及其他多媒体效果。

57

PowerPoint具有三种工作视图,各种视图提供不同的观察侧面和功能,其中最常用的是普通视图和幻灯片浏览视图。

58

大纲或幻灯片区:单击“大纲”或“幻灯片”选项卡,分别进入大纲模式或幻灯片模式。

59

在大纲模式下可以键入演示文稿中的所有文本,然后重新排列项目符号、段落和幻灯片;在幻灯片模式下可以显示、详细设计和美化幻灯片。

60

文稿窗口区:在文稿窗口中,可以查看每张幻灯片中的文本外观。可以在单张幻灯片中添加图形、图像、动画、影片和声音等,并能创建超链接。

61

在幻灯片浏览视图中,屏幕上可以同时看到演示文稿的多幅幻灯片的缩略图。这样,就可以很容易地在幻灯片之间添加、删除和移动幻灯片以及选择幻灯片切换效果。

62

在放映过程中单击左键可使幻灯片前进一张,幻灯片放至最后一张后,单击左键会退出放映,退回到工作环境。

62

任何时候按Esc键可结束放映返回PowerPoint主窗口。

63

声音插入完成后,可根据需要选择是自动播放还是单击时播放。

64

插入视频文件后,将会出现相应的图标,用户可根据需要选择是自动播放还是单击时播放。

65

PowerPoint的特色之一就是可以使演示文稿的幻灯片具有统一的外观。

66

设计模板:在设计模板中,包含了配色方案、具有自定义格式的幻灯片母版和标题母版以及字体样式。

67

PowerPoint提供了大量经过专业设计的模板,用户也可以创建自己的设计模板。

68

母版可分为四类:幻灯片母版、标题母版、讲义母版和备注母版。

69

讲义母版用得的不多,主要用于控制幻灯片以讲义形式打印的格式。

70

备注母版:主要供演讲者备注使用的空间以及设置备注幻灯片的格式。

71

直接放映单击“幻灯片放映”命令按钮,即可进入幻灯片放映视图,并根据设置的放映方式从当前幻灯片开始播放演示文稿。

72

打包演示文稿:

打开要打包的演示文稿→“文件”菜单→“打包”命令→弹出“打包向导”对话框→用户可以根据向导提示来完成打包设置→完成后自动创建pngsetup.exe和pres0.ppz文件。

73

解开打包的演示文稿:

打开“资源管理器”→双击运行pngsetup.exe文件→选择解包后的演示文稿保存的文件夹→解包完成后,系统会询问是否立即运行演示文稿,可根据需要进行选择。

74

以单个计算机为中心、面向终端设备的网络结构,严格来讲,是一种联机系统,只是计算机网络的雏形,我们一般称之为第一代计算机网络

75

物理连接上讲,计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成。

计算机基础知识 篇1

  一般我们看到的电脑都是由:主机(主要部分)、输出设备(显示器)、输入设备(键盘和鼠标)三大件组成。

  1.电脑的主体,在主机箱中有:主板、CPU、内存、电源、显卡、声卡、网卡、硬盘、软驱、光驱等硬件。

  从基本结构上来讲,电脑可以分为五大部分:运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备。

  2.了解电脑系统

  电脑系统分为硬件和软件两大部分,硬件相当于人的身体,而软件相当于人的灵魂。

  而硬件一般分为主机和外部设备,主机是一台电脑的核心部件,通常都是放在一个机箱里。而外部设备包括输入设备(如键盘、鼠标)和输出设备(如显示器、打印机)等。

  软件一般分为系统软件和应用软件。

  3.组装一台电脑需要选购哪些基本部件

  (1)、机箱,一般电脑的主要零件都放在这里。

  (2)、显示器,用来看电脑的工作过程,要不然,你都不知道电脑究竟在做什么。

  (3)、键盘和鼠标,向电脑输入有用的命令,让它去为我们工作。

  (4)、主板,这是一块很重要的东西,虽然它长得有点“丑”,这里是决定你这台电脑性能的重要零件之一哦。

  (5)、内存,当电脑工作时,电脑会在这里存上存储数据,相当于人的记忆。

  (6)、CPU,也称中央处理器,是电脑运算和控制的核心。

  (7)、显卡,电脑通过这个玩意传送给显示器。

  (8)、声卡,电脑通过这个玩意传送声音给音箱的哦。

  (9)、硬盘,平常人们常说我的硬盘有多少G多少G,就是指这个硬盘的容量,而G数越多能装的东西便越多。

  (10)、软驱,就是插软盘的玩意,现在一般都用3.5英寸的,古老年代用5.25英寸的,现在我们去买人家都不卖了。

  (11)、光驱,听CD当然少不了这个,有时候你要安装某些软件都是在光盘上的,所以这个用处太大。

  (12)、电源,主要用于将220V的外接电源转换为各种直流电源,供电脑的各个部件使用

  4. 如何评价一台电脑的好和坏

  当然,一台电脑的好坏,是要从多方面来衡量的,不能仅看其中某个或者几个性能指标。而一般评价一台电脑的好坏的性能指标有如下几种:

  (1)、CPU的类型和时钟频率

  这是电脑最主要的性能指标,它决定了一台电脑的最基本性能。以前我们常说的286、386、486、586、686等就是按CPU的型号来叫的。

  时钟频率是一台电脑按固定的节拍来工作的一种衡量方法吧,又称为主频,时钟频率越高,时钟周期就越短,它执行指令所需要的时间便越短,运算速度就越快。

  (2)、内存的容量

  内存的单位是MB,平常人们总说我的内存有多少多少MB就是指这个,如32MB、64MB、128MB、256MB等,一台电脑,它的内存容量越大,则电脑所能处理的任务可以越复杂,速度也会越快。

  (3)、外部设备的配置情况

  高档电脑一般都有软好的显示器、键盘、鼠标、音箱等等。

  (4)、运行速度

  一台电脑的运行速度主要是由CPU和内存的速度所决定的。

  (5)、总线类型

  总线位数越多,机器性能越高。

  (6)、兼容性

  是否具有广泛的兼容性,包括能否运行所有电脑上开发的各种应用软件和接受电脑各类扩展卡

  计算机专业就业前景

  1、网络工程方向就业前景良好,学生毕业后可以到国内外大型电信服务商、大型通信设备制造企业进行技术开发工作,也可以到其他企事业单位从事网络工程领域的设计、维护、教育培训等工作。

  2、软件工程方向就业前景十分广阔,学生毕业后可以到国内外众多软件企业、国家机关以及各个大、中型企、事业单位的信息技术部门、教育部门等单位从事软件工程领域的技术开发、教学、科研及管理等工作。也可以继续攻读计算机科学与技术类专业研究生和软件工程硕士。

  3、通信方向学生毕业后可到信息产业、财政、金融、邮电、交通、国防、大专院校和科研机构从事通信技术和电子技术的科研、教学和工程技术工作。

  4、网络与信息安全方向宽口径专业,主干学科为信息安全和网络工程。学生毕业后可为政府、国防、军队、电信、电力、金融、铁路等部门的计算机网络系统和信息安全领域进行管理和服务的高级专业工程技术人才。

  计算机基础知识 篇2

  1.新建文档:

  ①“文件”菜单→“新建“命令→对话框→“常用”选项卡→“空白文档”。

  ②单击常用工具栏新建按钮。

  ③按快捷键“Ctrl+N”新建命令。

  2.打开文档:

  ①“文件”菜单→“打开“命令→对话框→“查找范围” →选择要打开的文件→“打开”按钮。

  ②“常用”工具栏→单击打开按钮。

  ③按快捷键“Ctrl+O”打开命令。

  3.保存文档:

  ①“文件”菜单→“保存”命令(另存为)命令→对话框→输入文件名(保存类型)→“保存”按钮。

  ②单击“常用”工具栏按钮。

  ③按快捷键“Ctrl+S”命令,可保存文件。

  ④按F12→对话框→输入文件名→“保存”按钮。

  4.关闭文档:

  ①单击“文件”菜单→“关闭“命令

  ②单击窗口左上角的控制菜单按钮。

  ③按快捷键“Alt+F4”关闭命令。

  ④双击窗口右上角的关闭按钮。

  5.如何设置文档显示的数目:

  工具”菜单”→“选项”命令→“选项”对话框→“常规”选项卡→“列出最近使用文件选项”→输入文件数目→可显示最近所编辑的文档。

  6.自动保存和恢复:

  ①“工具”菜单→“选项”命令→“选项”对话框→“保存”选项卡→“自动保存时间间隔”项→设置存储时间(可适当将时间设置减少)→“确定”按钮。

  (*自动保存:可存储上次最后一次手动存储保存之间输入的信息。)

  ②改变默认路径

  (一般默认的保存和打开的文件夹为“My Documents”即“我的文档”)来存储。

  ③“工具”菜单→“选项”命令→“选项”对话框→“文件位置”选项→“文件类型”列表→选择第一项“文档”→“更改”按钮→“更改位置”对话框→选择存储的文件夹→“确定”按钮→选项”对话框→“确定”按钮。

  计算机基础知识 篇3

  1.1算法

  算法:是指解题方案准确而完整的描述。

  算法不等于程序,也不等计算机方法,程序的编制不可能优于算法的设计。

  算法的基本特征:是一组严谨地定义运算顺序的规则,每一个规则都是有效的,是明确的,此顺序将在有限的次数下终止。

  特征包括:

  (1)可行性;

  (2)确定性,算法中每一步骤都必须有明确定义,不允许有模棱两可的解释,不允许有多义性;

  (3)有穷性,算法必须能在有限的时间内做完,即能在执行有限个步骤后终止,包括合理的执行时间的含义;

  (4)拥有足够的情报。

  算法的基本要素:一是对数据对象的运算和操作;二是算法的控制结构。

  基本运算和操作包括:算术运算、逻辑运算、关系运算、数据传输。

  算法的控制结构:顺序结构、选择结构、循环结构。

  算法基本设计方法:列举法、归纳法、递推、递归、减半递推技术、回溯法。

  算法复杂度:算法时间复杂度和算法空间复杂度。

  算法时间复杂度是指执行算法所需要的计算工作量。

  一般来说,算法的工作量用其执行的基本运算次数来度量,而算法执行的基本运算次数是问题规模的函数。在同一个问题规模下,用平均性态和最坏情况复杂性来分析。一般情况下,用最坏情况复杂性来分析算法的时间复杂度。

  算法空间复杂度是指执行这个算法所需要的内存空间。

  1.2数据结构的基本概念

  数据结构研究的三个方面:

  (1)数据集合中各数据元素之间所固有的逻辑关系,即数据的逻辑结构;

  (2)在对数据进行处理时,各数据元素在计算机中的存储关系,即数据的存储结构;

  (3)对各种数据结构进行的运算。

  数据结构是指相互有关联的数据元素的集合。

  数据结构是反映数据元素之间关系的数据元素集合的表示。

  数据的逻辑结构包含:

  (1)表示数据元素的信息;

  (2)表示各数据元素之间的前后件关系。(逻辑关系,与在计算机内的存储位置无关)

  一个数据结构中的各数据元素在计算机存储空间中的位置关系与逻辑关系有可能不同。

  数据的存储结构是数据的逻辑结构在计算机存储空间中的存放形式。

  常用的存储结构有顺序、链接、索引等。

  根据数据结构中各数据元素之间前后件关系的复杂程度,一般将数据结构分为线性结构和非线性结构。

  线性结构条件:

  (1)有且只有一个根结点;

  (2)每一个结点最多有一个前件,也最多有一个后件。

  非线性结构:不满足线性结构条件的数据结构。

  1.3线性表及其顺序存储结构

  线性表由一组数据元素构成,数据元素的位置只取决于自己的序号,元素之间的相对位置是线性的。

  如:一个N维向量、矩阵

  在复杂线性表中,由若干项数据元素组成的数据元素称为记录,而由多个记录构成的线性表又称为文件。

  非空线性表的结构特征:

  (1)有且只有一个根结点a1,它无前件;

  (2)有且只有一个终端结点an,它无后件;

  (3)除根结点与终端结点外,其他所有结点有且只有一个前件,也有且只有一个后件。结点个数n称为线性表的长度,当n=0时,称为空表。

  线性表的顺序存储结构具有以下两个基本特点:

  (1)线性表中所有元素的所占的存储空间是连续的;

  (2)线性表中各数据元素在存储空间中是按逻辑顺序依次存放的。

  ai的存储地址为:ADR(ai)=ADR(a1)+(i-1)k,,ADR(a1)为第一个元素的地址,k代表每个元素占的字节数。

  顺序表的运算:插入、删除。

  1.4 栈和队列

  1.栈是限定在一端进行插入与删除的线性表,允许插入与删除的一端称为栈顶,不允许插入与删除的另一端称为栈底。

  栈按照“先进后出”(FILO)或“后进先出”(LIFO)组织数据,栈具有记忆作用。用top表示栈顶位置,用bottom表示栈底。

  2.栈的顺序存储

  用一维数组S(1:m)作为栈的顺序存储空间,M为栈的最大容量。S(bottom)表示栈底元素,s(top)为栈顶元素,top=0表示栈空,top=m表示栈满。

  3.栈的基本运算:

  (1)插入元素称为入栈运算;(top=top+1;将新元素插入到栈顶指针指向的位置) 上溢

  (2)删除元素称为退栈运算;(将栈顶指针指向的元素赋给指定的变量,top=top-1) 下溢

  (3)读栈顶元素是将栈顶元素赋给一个指定的变量,此时指针无变化。

  1.5 队列

  队列是指允许在一端(队尾)进入插入,而在另一端(队头)进行删除的线性表。Rear指针指向队尾,front指针指向队头。

  队列是“先进先出”(FIFO)或“后进后出”(LILO)的线性表。

  队列的顺序存储

  与栈类似,用一维数组Q(1:m)作为队列的顺序存储空间

  队列运算

  (1)入队运算:从队尾插入一个元素;

  (2)退队运算:从队头删除一个元素。

  循环队列:

  在循环队列结构中,当存储空间的最后一个位置已被使用而要进行入队运算时,只要存储空间的第一个位置空闲,就可将元素加入到第一个位置,即将存储空间的第一个位置作为队尾。

  从Front指针指向的后一个位置直到队尾指针rear指向的位置之间所有的元素均为队列中的元素。

  循环队列的初始状态为空: rear=front=m

  当循环队列满时,rear=Front

  为区别队满还是队空,增加标志S。

  s=0表示队列空,s=1且front=rear表示队列满

  1.5线性链表

  对于元素变动频繁的大线性表不宜采用顺序存储结构,而应采用链式存储结构。

  在链式存储结构中,数据结构中的每一个结点对应于一个存储单元,这种存储单元称为存储结点,简称结点。

  结点由两部分组成:(1)用于存储数据元素值,称为数据域;(2)用于存放指针,称为指针域,用于指向前一个或后一个结点。

  在链式存储结构中,存储数据结构的存储空间可以不连续,各数据结点的存储顺序与数据元素之间的逻辑关系可以不一致,而数据元素之间的逻辑关系是由指针域来确定的。

  链式存储方式既可用于表示线性结构,也可用于表示非线性结构。

  线性链表,HEAD称为头指针,HEAD=NULL(或0)称为空表,如果是两指针:左指针(Llink)指向前件结点,右指针(Rlink)指向后件结点。

  线性链表的基本运算:查找、插入、删除。

  1.6树与二叉树

  树是一种简单的非线性结构,所有元素之间具有明显的层次特性。

  在树结构中,每一个结点只有一个前件,称为父结点,没有前件的结点只有一个,称为树的根结点,简称树的根。每一个结点可以有多个后件,称为该结点的子结点。没有后件的结点称为叶子结点。

  在树结构中,一个结点所拥有的后件的个数称为该结点的度,所有结点中最大的度称为树的度。树的最大层次称为树的深度。

  度为2的树称为二叉树。

  二叉树的特点:

  (1)非空二叉树只有一个根结点;

  (2)每一个结点最多有两棵子树,且分别称为该结点的左子树与右子树。

  二叉树的基本性质:

  (1)在二叉树的第k层上,最多有2k-1(k≥1)个结点;

  (2)深度为m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;

  满二叉树是指除最后一层外,每一层上的所有结点有两个子结点,

  满二叉树的性质:

  第k层上有2k-1个结点,深度为m的满二叉树有2m-1个结点。

  完全二叉树是指除最后一层外,每一层上的结点数均达到最大值,在最后一层上只缺少右边的若干结点。

  由满二叉树与完全二叉树的特点可以看出,满二叉树也是完全二叉树,完全二叉树一般不是满二叉树。

  完全二叉树的性质:

  (1)具有n个结点的完全二叉树的深度为[log2n]+1;

  (2)设完全二叉树共有n个结点。如果从根结点开始,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:

  ①若k=1,则该结点为根结点,它没有父结点;若k>1,则该结点的父结点编号为INT(k/2);

  ②若2k≤n,则编号为k的结点的左子结点编号为2k;否则该结点无左子结点(也无右子结点);

  ③若2k+1≤n,则编号为k的结点的右子结点编号为2k+1;否则该结点无右子结点。

  二叉树存储结构

  采用链式存储结构,对于满二叉树与完全二叉树可以按层序进行顺序存储。

  二叉树的遍历:

  (1)前序遍历(DLR),首先访问根结点,然后遍历左子树,最后遍历右子树;

  (2)中序遍历(LDR),首先遍历左子树,然后访问根结点,最后遍历右子树;

  (3)后序遍历(LRD)首先遍历左子树,然后访问遍历右子树,最后访问根结点。

  例: 设有如下的二叉树

  其前序遍历(DLR)的结果为: A B D E H I C F G

  其中序遍历(LDR)的结果为:D B H E I A F C G

  其后序遍历(LRD)的结果为:D H I E B F G C A

  1.7查找技术

  顺序查找的'使用情况:

  (1)线性表为无序表;(不管是顺序存储结构还是链式存储结构)

  (2)表采用链式存储结构。(即使是有序线性表)

  二分法查找只适用于顺序存储的有序表,

  对于长度为n的有序线性表,二分查找最坏情况只需比较log2n次,顺序查找需要比较n次。

  1.8排序技术

  排序是指将一个无序序列整理成按值非递减顺序排列的有序序列。

  交换类排序法:

  假设线性表的长度为n

  (1)冒泡排序法

  在最坏情况下,需要比较的次数为n(n-1)/2;

  (2)快速排序法

  在最坏情况下,需要比较的次数为n(n-1)/2

  插入类排序法:

  (1)简单插入排序法,最坏情况需要n(n-1)/2次比较;

  (2)希尔排序法,最坏情况需要O(n1.5)次比较。

  选择类排序法:

  (1)简单选择排序法,最坏情况需要n(n-1)/2次比较;

  (2)堆排序法,最坏情况需要O(nlog2n)次比较。

  计算机基础知识 篇4

  1、计算机发展历史上的重要人物和思想

  1、法国物理学家帕斯卡(1623-1662):在1642 年发明了第一台机械式加法机。该机由齿轮组成,靠发条驱动,用专用的铁笔来拨动转轮以输入数字。

  2、德国数学家莱布尼茨:在1673 年发明了机械式乘除法器。基本原理继承于帕斯卡的加法机,也是由一系列齿轮组成,但它能够连续重复地做加减法,从而实现了乘除运算。

  3、英国数学家巴贝奇:1822 年,在历经10 年努力终于发明了“差分机”。它有3 个齿轮式寄存器,可以保存3 个5 位数字,计算精度可以达到6 位小数。巴贝奇是现代计算机设计思想的奠基人。

  英国科学家阿兰图灵(理论计算机的奠基人)

  图灵机:这个在当时看来是纸上谈兵的简单机器,隐含了现代计算机中“存储程序”的基本思想。半个世纪以来,数学家们提出的各种各样的计算模型都被证明是和图灵机等价的。

  美籍匈牙利数学家冯诺依曼(计算机鼻祖)计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成;应采用二进制简化机器的电路设计;采用“存储程序”技术,以便计算机能保存和自动依次执行指令。

  七十多年来,现代计算机基本结构仍然是“冯?诺依曼计算机”。

  2、电子计算机的发展历程

  1、1946 年2 月由宾夕法尼亚大学研制成功的ENIAC 是世界上第一台电子数字计算机。“诞生了一个电子的大脑” 致命缺陷:没有存储程序。

  2、电子技术的发展促进了电子计算机的更新换代:电子管、晶体管、集成电路、大规模及超大规模集成电路

  3、计算机的类型

  按计算机用途分类:通用计算机和专用计算机

  按计算机规模分类:巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站、服务器、嵌入式计算机

  按计算机处理的数据分类:数字计算机、模拟计算机、数字模拟混合计算机

  1.1.4 计算机的特点及应用领域

  计算机是一种能按照事先存储的程序,自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。(含义)

  1、运算速度快

  2、计算精度高

  3、存储容量大

  4、具有逻辑判断能力

  5、按照程序自动运行

  应用领域:科学计算、数据处理、过程与实时控制、人工智能、计算机辅助设计与制造、远程通讯与网络应用、多媒体与虚拟现实

  1.1.5 计算机发展趋势:巨型化、微型化、网络化、智能化

  1、光计算机2、生物计算机3、量子计算机

  1.2 计算机系统构成

  . 一个完整的计算机系统有硬件系统和软件系统两大部分组成

  . 硬件系统是指能够收集、加工、处理数据以及输出数据所需的设备实体,是看得见、摸得着的部件总和。

  . 软件系统是指为了充分发挥硬件系统性能和方便人们使用硬件系统,以及解决各类应用问题而设计的程序、数据、

  文档总和,它们在计算机中体现为一些触摸不到的二进制状态,存储在内存、磁盘、闪存盘、光盘等硬件设备上。

  1.3.1 信息技术概念

  信息是一种知识,是接受者事先不知道不了解的知识。

  数据是信息的载体。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同形式的数据。

  4 次信息革命:文字、造纸和印刷术、电报电话广播电视、计算机与网络

  现代信息技术:计算机技术+微电子技术+通信技术

  1.3.1 信息技术产业与人才

  信息产业是信息社会的支柱,主要包括:计算机硬件制造业、计算机软件业、信息服务业以及国民经济中传统行业的信息化

  信息产业属资本密集型、知识密集型、人才密集型的产业。

  信息技术教育包括:

  . 对信息科学的理解

  . 对信息应用的实践能力

  . 对信息社会的认识和态度

  计算机基础知识 篇5

  一、硬件知识

  1、计算机系统的组成包括硬件系统和软件系统 硬件系统分为三种典型结构:

  (1)单总线结构

  (2)双总线结构

  (3)采用通道的大型系统结构

  中央处理器CPU包含运算器和控制器。

  2、指令系统

  指令由操作码和地址码组成。

  3、存储系统分为 主存—辅存层次 和 主存—Cache层次

  Cache作为主存局部区域的副本,用来存放当前最活跃的程序和数据。 计算机中数据的表示

  Cache的基本结构:Cache由存储体、地址映像和替换机构组成。

  4、通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器,它使CPU与I/O操作达到更高的并行度。

  5、总线从功能上看,系统总线分为地址总线(AB)、数据总线(DB)、控制总线(CB)。

  6、磁盘容量记计算

  非格式化容量=面数*(磁道数/面)*内圆周长*最大位密度

  格式化容量=面数*(磁道数/面)*(扇区数/道)*(字节数/扇区)

  7、数据的表示方法 原码和反码

  [+0]原=000…00 [-0]原=100...00 [+0]反=000…00 [-0]反=111…11

  正数的原码=正数的补码=正数的反码 负数的反码:符号位不变,其余位变反。

  二、操作系统

  操作系统定义:用以控制和管理系统资源,方便用户使用计算机的程序的集合。

  功能:是计算机系统的资源管理者。 特性:并行性、共享性

  分类:多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。

  进程:是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。

  进程分为三种状态:运行状态(Running)、就绪状态(Ready)、等待状态(Blocked)。

  虚拟存储器:是指一种实际上并不以物理形式存在的虚假的存储器。

  页架:把主存划分成相同大小的存储块。

  页:把用户的逻辑地址空间(虚拟地址空间)划分成若干个与页架大小相同的部分,每部分称为页。

  页面置换算法有:

  1、最佳置换算法OPT

  2、先进先出置换算法FIFO

  3、最近最少使用置换算法LRU

  4、最近未使用置换算法NUR

  使独占型设备成为共享设备,从而提高设备利用率和系统的效率。

  SPOOL系统:实现虚拟设备技术的硬件和软件系统,又Spooling系统,假脱机系统。

  作业调度算法:

  1、 先来先服务调度算法FIFO:按照作业到达系统或进程进入就绪队列的先后次序来选择。

  2、 优先级调度算法:按照进程的优先级大小来调度,使高优先级进程得到优先处理的调度策略。

  3、 最高响应比优先调度算法:每个作业都有一个优先数,该优先数不但是要求的服务时间的函数,而且是该作业为得到服务所花费的等待时间的函数。 以上三种都是非抢占的调度策略。

  三、嵌入式系统基本知识

  定义:以应用为中心,计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应于特定应用系统,对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的计算机系统。

  特点:硬件上,体积小、重量轻、成本低、可靠性高等特点、使用专用的嵌入式CPU。软件上,代码体积小、效率高,要求响应速度快,能够处理异步并发事件,实时处理能力。

  应用:从航天飞机到家用微波炉。

  第二章、计算机网络概论

  滑动窗口协议规定重传未被确认的分组,这种分组的数量最多可以等于滑动窗口的大小,TCP采用滑动窗口协议解决了端到端的流量控制。

1.计算机的产生与发展

  1946年世界上第一台电子计算机——埃尼阿克(ENIAC)于美国产生。

  计算机的发展经历了四代:第一代电子管计算机、第二代晶体管计算机、第三代中小规模集成电路计算机、第四代大规模和超大规模集成电路计算机。

  我国从1956年开始电子计算机的科研与教学工作,1983年12月成功地研制成功每秒运行1亿次以上的“银河”巨型计算机。1992年11月研制成功每秒运行10亿次的“银河Ⅱ”巨型计算机,1997年又研制成功每秒运行130亿次的“银河Ⅲ”巨型计算机。

  2.计算机系统及其工作原理

  (1)计算机系统组成

  计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件指计算机的各种元器件;软件指程序的有关的文档资料。

  主要硬件:

  ①输入设备 常见的有键盘、鼠标、扫描仪等。

  ②输出设备 常见的有显示器、打印机、绘图仪等。

  ③中央处理器CPU 它包括运算器和控制器,运算器进行算术运算和逻辑运算,控制器是计算机的指挥系统,它的操作过程是取指令——分析指令——执行指令,循环执行。

  ④存储器 具有记忆功能的物理器件,用于存储信息,存储器分为内存和外存。内存是半导体存储器,它分为只读存储器(ROM)、随机存储器(RAM)和高速缓存(cache),一般所说的计算机内存大小是指RAM的大小,如128MB、64MB、32MB等。外存现在主要有磁性存储器(软盘和硬盘、磁带等)和光电存储器(光盘等),它们可以作为永久性存储器。存储器的两个重要技术指标:存取速度和存储容量,内存的存取速度快,与CPU速度相匹配,软盘的存取速度慢。存储容量是指存储信息量的大小,它用字节(Byte)作为基本单位,1个字节用8位二进制(Bit)表示(即1Byte=8bit),1KB=1024B,1MB=1024KB,1GB=1024MB……。

  计算机的软件:

  分为系统软件和应用软件。系统软件是管理和使用计算机的软件,主要有操作系统软件如Windows95/98/2000/NT、DOS、UNIX等,其中Windows系列是多任务可视化图形界面,而DOS是字符命令格式的单任务的操作系统。应用软件是为了某个应用目的而编写的软件,主要有辅助教学软件、辅助设计软件、文字处理软件、工具软件以及其它的应用软件。

  (2) 计算机的工作原理

  到目前为止,电子计算机的工件原理均采用冯.诺依曼的存储程序思想,程序中的数据、指令都采用数字化编码方式,保存在存储器中,程序中的指令必须是属于这台机器的指令系统。

  (3)计算机病毒:是一种程序,是人为设计的具有破坏性的程序。

  3、DOS的常用命令及其应用

  (1)文件

  文件是指记录在存储介质(如磁盘、光盘等)上的一组相关信息的集合。

  文件夹(又称子目录) 将文件人为地分组存放,每一组给定一个名字,则称这个组为文件夹。

  文件的基本操作有建立、存储、复制、删除、重命名、移动、建立子目录(文件夹)、删除子目录(文件夹)、进入子目录(文件夹)、退出子目录(文件夹)。

  (2) 内部命令

  是指当DOS启动后,计算机引导程序将系统以及常用的命令处理模块驻留在计算机的内存中。

  常用的内部命令有:

  目录类 DIR(显示文件目录)、MD,CD,RD(建立、进入、删除子目录)。

  文件类 COPY(拷贝)、DEL(删除)、TYPE(显示内容)、REN(或RENAME 改名)

  功能类 CLS(清屏)、TIME(查或改系统时间)、DATE(查或改系统日期)、VER(查有关版本信息)等。

  (3) 外部命令

  存储在外存储器上的DOS可执行文件(扩展名为COM、EXE或BAT的),当用户使用外部命令时,计算机就从外存调入内存,当执行完命令,就自动从内存中退出。常用的外部命令有:FORMAT(格式化磁盘)、DISKCOPY(磁盘拷贝)等。

  4.Windows基本知识

  系统资源与资源管理器,文件与文件夹

  运行程序:窗口执行、命令执行(可执行文件exe 、com、 bat)、不可直接执行文件(要其它可执行系统的支持或提供给其它程序使用)。

  文件的类型:主要通过扩展名来区别,如.pas表示PASCAL的源文件。

  5.网络的基本知识

  (1) 概念

  网络是将地理位置不同的计算机用通信手段连接起来,并共同遵守一定的协议,共享计算机的软、硬件资源。因特网是网络的集合,是全球最大的网络。

  (2) 网络类型

  网络分为局域网(局限于某个范围内的网络连接)和广域网(跨地区的范围广的网络,因特网是覆盖全球的广域网)。

  (3) 因特网提供的服务主要功能有:

  信息浏览(WWW) 文件传输(FTP) 发送电子邮件(E-mail)

  电子公告牌(BBS) 远程登录(telnet) 电子商务

  网址的结构 如http://www.sina.com.cn

  其是http:// ——超文本浏览协议 www.sina——表示主机域名

  com——网络机构域名,这里是商业网,其它的如net、 gov 等

  cn——地区域名,这里是中国域名,其它如hk为香港、 tw为台湾,不加地区域名的为国际域名。

  电子邮件地址:如 yueking121@163.com 这里yueking121 是用户名,@是分隔符号,163是主机名。

  6.Linux操作系统

  是一种免费的操作系统,使用越来广泛,详见阅读材料。

  7.汉字输入方法

  汉字的输入方法很多,大体分为:流水码(序码)、音码、形码、音形码。

  流水码:区位码、电报码、通讯密码等均属于流水码,优点是重码少(几乎没有重码),缺点是难于记忆。其中区位码比较早的有GB2013/80,每个汉字或符号均对应一个四位数,前两位为区号,后两位为位号。如“、”的区位码为“0102”。前15个区为基本符号,16-55区为一级汉字(常用汉字),根据拼音的顺序排列,56区以后为二级汉字(不常用的汉字),按部首的顺序排列。

  音码:以汉语拼音作为编码输入汉字,优点是大多数人都易于掌握,但同音字多,重码率高,影响输入的速度。

  形码:以汉字的字形进行编码,编码的规则比较多,难于记忆,要经过训练才能较好地掌握,一般重码很少,能达到较高的速度。

  音形码:将音码和形码结合起来,减少重码率,提高汉字输入速度。


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