四川大學大學計算機基礎知識點整理

2021-03-04 09:41:14 字數 5517 閱讀 7786

第1章資訊科技與計算機

一、資訊概述

1.幾個概念

(1)資料:將客觀事物記錄下來的可以鑑別的符號。

(2)資訊:經過加工以後並對客觀世界產生影響的資料。資訊的特徵是:不滅性,複製性和時效性。

(3)資訊科學:研究資訊及其運動規律的科學。

(4)資訊科技(it):凡是能擴充套件人的資訊功能的技術,都是資訊科技。

(5)資訊科技的核心:微電子技術,計算機技術,光電子技術,通訊技術(微電子技術是基礎,計算機技術和通訊技術是兩大支柱)

二、計算機概述

1.計算機的發展簡史

(1) 第一台計算機:eniac

(2) 第一台有儲存功能的計算機:edsac。馮諾伊曼(現代計算機之父)提出用二進位制儲存資料的思想。

(3) 第一台商品化的計算機:univac

(4) 計算機四代的發展:

a) 第一代:邏輯元件:電子管;軟體方面:組合語言和機器語言

b) 第二代:邏輯元件:電晶體;軟體方面:出現程式語言

c) 第三代:邏輯元件:積體電路;軟體方面:出現作業系統

d) ***:邏輯元件:大規模和超大規模的積體電路;軟體方面:資料庫和網路

2.計算機的用途和特點

e) 用途

i. 科學計算:計算機最基本的用途

ii. 資訊處理(資料處理):計算機最廣泛的用途

iii. 實時控制(過程控制):生產自動化

iv. 計算機輔助設計(輔助工程):cad(計算機輔助設計)、cam(計算機輔助製造)、cai(計算機輔助教學)

v. 人工智慧

f) 特點(最主要的特點是:自動控制及儲存程式)

3.計算機的分類

1) 按資訊表示方式分:數字計算機、模擬計算機、混合式計算機

2) 按用途分:通用計算機、專用計算機

3) 按規模分:巨型機、大型機、小型機、微型計算機、工作站、伺服器

4.計算機的新技術:晶元技術、並行處理技術、網路技術、藍芽技術、嵌入技術、中介軟體技術等。

第2章計算機系統的組成

一、計算機基本工作原理

1.指令和程式

(1) 指令

a) 定義:讓計算機完成某個操作所發出的命令,是計算機硬體的最大功能,是程式設計的最小單位,計算機工作的命令。

b) 組成:操作碼(規定計算機要執行的基本操作)和運算元(執行物件的儲存位址)

(2) 程式:完成特定任務的一組指令序列的組合

(3) 指令系統:計算機所能執行的全部指令。指令系統反映了計算機的基本功能,不同的計算機其指令系統也不相同。

2.指令的執行過程:讀取指令,分析指令,執行指令

3.程式的執行過程

二、計算機的系統組成(硬體系統和軟體系統)

1.硬體系統(五大部分:運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置)

(1) cpu(central processing unit)**處理器

a) 組成:運算器、控制器

b) 功能:

i. 運算器(alu):進行算術運算和邏輯運算

ii. 控制器:從記憶體中取出指令、分析指令,發出控制訊號從而執行指令

(2) 儲存器:內部儲存器和外部儲存器

a) 記憶體:儲存正在執行的程式和資料,可以直接和cpu發生資料交換

b) 外存:不能直接和cpu發生資料交換,必須通過記憶體進行資料交換

(3) 輸入裝置:接收使用者輸入的原始資料和程式

(4) 輸出裝置:存放在記憶體中由計算機處理的結果轉變為人們所能接受的形式

2.軟體系統

(1) 系統軟體:用於使用和管理計算機的軟體。如:作業系統、程式語言、資料庫管理系統等

(2) 應用軟體:在硬體和系統軟體的支援下,面向具體問題和具體使用者的軟體

三、微型計算機的硬體組成

1.主機(主機板、微處理器、內部儲存器)

(1) cpu在微型計算機中稱為微處理器

(2) 內部儲存器

a) ram:隨機儲存器,可以進行讀寫操作,斷電以後儲存的內容消失

b) rom:唯讀儲存器,一般情況下只能進行讀的操作,斷電以後儲存的內容不消失

c) 記憶體按位元組編址,按位元組儲存資料。記憶體按位元組劃分單元,每個單元有乙個編號,稱為記憶體單元的位址。

2.外部裝置(外部儲存器、輸入裝置、輸出裝置)

(1) 外部儲存器:軟盤、硬碟、光碟(既是輸入裝置又是輸出裝置的是外部儲存器)

光碟的分類:cd-rom(唯讀型光碟),cd-r(只寫一次型光碟),cd-rw(可重複讀寫)

(2) 輸入裝置:鍵盤、滑鼠等

(3) 輸出裝置:顯示器(解析度越高影象越清晰)、印表機(針式印表機,噴墨印表機和雷射印表機)等

3.三匯流排結構

(1) db(data bus):資料匯流排,傳輸資料訊號

(2) ab(address bus):位址匯流排,傳輸位址訊號

(3) cb(control bus):控制匯流排,傳輸控制訊號

4.介面

在微型計算機系統中,i/o介面位於主機和i/o裝置之間,最常用的是usb(通用序列介面),支援熱插拔,即插即用。

四、微型計算機的主要效能指標

1. 字長:字長表示參與運算的乙個字所含的二進位制位數。字長越長計算速度越快,精度越高,處理能力越強。

2. 儲存容量:主要指記憶體容量,以位元組為單位。主存容量大,可以快速執行程式,對大量資料進行連續操作,減少對外存的訪問次數。

3. 主頻:cpu的時鐘頻率。一般來說,主頻決定計算機的運算速度,時鐘頻率越高,計算機的運算速度也越高。

4. 運算速度:計算機每秒所能執行的指令條數,其單位為百萬次/秒,百萬次/秒又稱mips。

五、數位化資訊編碼和資料表示

1.編碼的定義:採用少量的基本符號,選用一定的組合原則,以表示出大量複雜多樣的資訊。

2.計算機中的二進位制編碼

(1) 組成:0,1

(2) 原因:

a) 物理上容易實現

b) 運算規則簡單

c) 與邏輯運算的「真假」、「是否」相對應

3.進製的概念

(1) 基r數制:用r個基本符號0、1、…、r-1表示數值,r稱為該數制的基。

(2) 常見的幾種進製

a) 十進位制(d):0,1,…,9;r=10

b) 二進位制(b):0,1;r=2

c) 八進位制(o):0,1,…,7;r=8

d) 十六進製制(h):0,1,…,9,a,b,…,f;r=16

(3) 幾種進製之間的轉換

a) 十進位制與非十進位制之間的轉換

i. 非十進位制轉換為十進位制:用按權展開式進行計算

ii. 十進位制轉換為非十進位制:整數部分:除以r,取餘,倒排;小數部分:乘以r,取整,順排

b) 二進位制與八進位制、十六進製制之間的轉換

i. 二進位制轉換為八進位制、十六進製制

1. 二進位制轉換為八進位制:小數點往左往右,三位為一組,位數不夠添0補足,分別求出每組二進位制對應的八進位制數。

2. 二進位制轉換為十六進製制:小數點往左往右,四位為一組,位數不夠添0補足,分別求出每組二進位制對應的十六進製制數。

ii. 八進位制、十六進製制轉換為二進位制

1. 八進位制轉換為二進位制:一位八進位制數用三位二進位制來表示

2. 十六進製制轉換為二進位制:一位十六進製制數用四位二進位制來表示

4.計算機中資料的表示

(1)整數的表示:帶符號數(原碼、反碼、補碼)和不帶符號數

(2)浮點數的表示:由階碼和尾數組成

5.常用的資訊編碼

(1) 字元編碼:最常用的字元編碼ascii碼(編碼原則為7位編碼,儲存按8位儲存),編碼順序是:空格《數字編碼《大寫字母《小寫字母

(2) 漢字編碼:輸入碼(數字編碼:唯一一種沒有重碼的輸入方法;拼音碼;字形編碼:

常用的五筆輸入法)、國標碼(兩個位元組的最高位為0)、內部碼(兩個位元組的最高位為1,存放乙個漢字的內部碼需要兩個位元組)、字模碼(按點陣輸出漢字字形:儲存乙個16×16點陣的漢字字形需要32個位元組)

6.常用的資訊單位:

(1) 位:計算機所能表示的最基本最小的資料單元

(2) 位元組(byte):計算機中儲存資料的基本單位

a) 1b=8bits

b) 1kb=210b=1024b

c) 1mb=210kb=220b

d) 1gb=210mb=220kb=230b

e) 1tb=210gb=220mb=230kb=240b

(3) 字:計算機中處理資料的基本單位

(4) 字長:計算機中每個字包含的二進位制位數。字長是衡量比較計算機的功能、精確度及運算速度的主要效能指標之一。如:32位機,32表示計算機的字長。

7.二進位制數的算術運算:加法規則:逢二進一(能進行運算)

8.二進位制數的邏輯運算:與、或、非(能進行運算)

第3章作業系統基礎

3.1 作業系統概述

1. 概念

2. 作業系統的作用和目的

作業系統的定義:作業系統是一組有效控制和管理計算機硬體和軟體資源、合理組織計算機工作流程並方便使用者使用計算機的程式的集合。它是配置在計算機上的第一層軟體,是對硬體功能的首次擴充,是使用者和計算機之間的介面。

1. 人工操作

2. 批處理系統

特點:在記憶體中只能存放一道作業,因而稱為單道批處理系統。而其中的監督程式就是作業系統的雛形。

3.執行系統

通道和中斷技術的出現,實現了主機、通道和輸入輸出裝置的並行操作,提高了系統效率,方便使用者對輸入輸出裝置的使用。

3. 多道程式系統(多道批處理系統)

在批處理系統中,採用多道程式設計技術,形成了多道批處理系統。

多道程式設計技術是指在記憶體中同時存放若干個作業,當正在執行的作業因i/o等原因而暫停執行時,cpu可立即排程給另一道作業,而系統中眾多的i/o裝置可與cpu並行地工作。在單處理機環境下,這些作業僅在巨集觀上同時執行,在微觀上則是交替進行。

為了使系統中的多道程式能協調地執行,在多道批處理系統中必須配置一組軟體來解決多道程式對系統資源的共享和競爭問題,並對作業進行合理的組織和排程,正是這樣一組軟體形成了現代意義上的作業系統。

特點:資源利用率高、系統吞吐量大。

4. 分時系統

分時系統是指一台主機上連線了多個終端(帶有顯示器和鍵盤)使用者,同時允許多個使用者共享主機中的資源,每個使用者都可通過自己的終端以互動方式使用計算機,好象自己獨佔機器一樣。

分時技術:將處理機的時間劃分成很短的時間片,規定每個程式只執行乙個很短的時間,只要所分配時間片到,便暫停該程式的執行並立即排程下乙個程式執行。

5. 實時系統

實時系統的主要特點是提供即時響應和高可靠性。計算機對於外來資訊能以足夠快的速度進行處理,並在被控物件允許時間範圍內作出快速響應,其響應時間要求在秒級、毫秒級甚至微秒級或更短。實時作業系統可分為兩大類:

(1)實時控制系統:以計算機為中心的生產過程系統和**控制系統。

(2)實時資訊處理系統:對資訊進行實時處理的系統。

6. 通用作業系統

通用作業系統可以同時兼有多道批處理、分時、實時處理的功能,或其中兩種以上的功能。

7. 作業系統的進一步發展

乙個是隨著計算機系統結構的發展,形成多處理機作業系統、網路作業系統和分布式作業系統;另乙個則是把作業系統應用於微機,並隨微機的發展而形成微機作業系統。由此,先後形成了微機作業系統、多處理器作業系統、網路作業系統和分布式作業系統。

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