计算机科学技术导论

计算机科学技术导论计算机基础导论第一章1、计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地对数据进行输入、处理、输出和存储的系统。2、一个计算机系统包括硬件和软件两部分。硬件是由电子的、磁性的、机械的器件组成的物理实体。软件是有关文档的总称，包括系统软件、应用软件和工具软件三大类。3、计算机能够完成的基本操作及其主要功能：输入、处理、输出、存储。4、计算机按处理对象分类：数字计算机，模拟计算机，数字模拟计算机。按用途分类：通用计算机，专用计算机。按规模分类：巨型计算机，大/中型计算机，小型计算机，微型计算机，工作站，服务器，网络计算机。5、计算机的特点：运算速度快，运算精度高，具有记忆能力，具有逻辑判断能力，存储程序。6、计算机的用途：科学计算，数据处理，实时控制，人工智能，计算机辅助工程和辅助教育，娱乐与游戏。7、第一部计算机的产生：1946年8、冯·诺依曼存储程序：把计算机程序与数据一起存储在计算机中，从而可以方便地返回前面的指令或反复执行，解决了ENIAC在操作上的不便。9、信息化社会的特征：建立完善的信息基础设施，采用先进的信息技术，建立广泛的信息产业，拥有高素质的信息人才，构建良好的信息环境。10、信息社会对计算机人才的要求：要求对计算机人才具有较高的综合素质和创新能力，并对新技术的发展具有良好的适应性11、计算机科学技术的研究范畴：包括了计算机理论，硬件，软件，网络及应用。按照研究的内容：分为基础理论，专业基础和应用第二章1、按进位的原则进行计数称为进位计数制，简称数制2、采用位权表示法的数制具有的特点：数字的总个数等于基数、最大的数字比基数小1、每个数字都要乘以基数的幂次，该幂次由每个数字所在的位置决定3、在计算机中采用定点表示法和浮点表示法表示小数点。定点表示法：规定计算机中所有数的小数点位置是固定不变的，小数点无需使用专门的记号表示。浮点表示法：小数点的位置不固定，一个浮点数分为阶码和尾数两部分，阶码用于表示小数点在该数的位置，尾数用于表示数的有效数值4、BCD码：一种二——十进制的编码，即使用4位二进制数表示一位十进制数5、ASCII码：由美国信息交换标准委员会制定的国际上使用最广泛的字符编码方案6、偶校验规则：若1的个数为偶数，则校验位置0，相反则置1.7、命题是一个具有意义且能判断真假的语句，它是一个陈述句。在命题代数中的连接词有与，或，非，异或，条件，双条件。8、命题公式：由命题变元，连接词和括号组成的合式的式子。如果两个不同的命题公式，无论其命题变元取什么值它们的真值都相同，则称该两个命题公式等价9、逻辑代数：零律：A＋0＝AA0＝0幺律：A＋1＝1A1＝A幂等律：A＋A＝AAA＝A求补律：A＋A非＝1AA非等于0交换律：A＋B＝B＋AAB＝BA结合律：A＋（B+C）=（A+B）+CA（BC）=（AB）C分配律：A(B+C)=AB+ACA+BC=(A+B)(A+C)吸收律：AB+AB非=A(A+B)(A+B非)=A狄摩根定律：（A+B大非）=A非B非（AB大非）=A非+B非双重否定律：A非非=A10、计算机硬件系统组成：①运算器：是对二进制数进行运算的部件。运算器由算术逻辑部件（ALU）、寄存器等组成，主要技术指标是运算速度，单位是MIPS（百万指令/秒）②存储器：是用来存储数据和程序的部件。一个存储单元中存入的信息称为一个字，一个字所包含的二进制数的位数称为字长。③控制器：是指挥计算机的各个部件按照指令的功能要求协调工作的部件。控制器由程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、时序控制电路以及微操作控制电路等组成④输入/输出设备（外部设备）：是外部与计算机交换信息的渠道。11、指令：是能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能完成的某一种操作。指令系统依赖于计算机，不同类型的计算机的指令系统不同。一个指令可分为操作码和地址码两部分，操作码规定了该指令进行的操作种类，地址码给出了操作数，结果以及下一条指令的地址。12、四地址指令的格式：操作码第一操作数地址第二操作数地址结果的地址下一条指令的地址13、指令的分类和功能①数据传送型指令：将数据在存储器之间、寄存器之间以及存储器与寄存器之间进行传送②数据处理型指令：对数据进行运算和交换③程序控制型指令：控制程序中指令的执行顺序④输入输出型指令：实现输入输出设备与主机之间的数据传输⑤硬件控制指令：对计算机的硬件进行控制和管理14、计算机的工作原理：快速地执行指令的过程。当计算机在工作时，有两种信息在流动：数据信息和指令控制信息。15、指令的执行过程：①取指令②分析指令③执行指令④指令计数器加1，为执行下一条指令做好准备，如果遇到转移指令则将转移地址送入指令计算器。16、计算机体系结构中采用精简指令集技术，指令流水线技术，高速缓冲存储技术，并行处理技术17、程序设计语言三阶段：机器语言，汇编语言和高级程序设计语言18、面向对象程序设计语言特征：数据抽象化，封装性，继承性，多态性19、程序设计语言翻译系统：编译程序，解释程序20、程序设计包括需求分析，总体设计，详细设计，编码，测试，运行和维护21、结构化程序设计是指采用自顶向下逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制成分的程序设计技术。22、算法是由一系列规则组成的过程，这些规则确定了一个操作的顺序，以便能在有限步骤内得到特定问题的解。算法的性质：确定性，通用性，有限性。常用的描述工具有自然语言，流程图，决策表以及类——高级程序设计语言23、衡量一个算法的优劣通常从它的时间特性，空间特性以及易理解性来考虑。24、数据结构是带有结构的数据元素的集合，结构反映了数据元素相互之间存在的某种关系。25、线性表是一种最简单且最常用的数据结构。常用顺序存储和链式存储26、堆栈（stack）简称为栈，是一种受限的线性表，即只能够在表的一端（表尾）进行插入和删除操作。27、队列（queue）是一种受限的线性表，规定只能够在表的一端进行插入，在表的另一端进行删除操作。第三章1、冯·诺依曼体系结构的要点①计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成②数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放的位置由地址确定③控制器是根据存放在存储器中的指令序列进行工作，并由一个程序计数器控制指令执行。2、微型计算机内部的连接方式都是采用总线结构，即各个部分通过一组公共的信号线联系起来，这组信号线称为系统总线。采用总线结构形式具有系统结构简单，系统扩展和更新容易，可靠性高，但在部件之间必须采用分时传送操作，因而降低了系统的工作速度3、系统总线的分类：数据总线，地址总线，控制总线。将总线信号连接到某个部件或设备的电路称为接口。4、1兆赫（MHZ）=每秒一百万周期。时钟周期越快，计算机处理信息的速度越快。5、微处理器具有两个基本部件：控制单元和算术/逻辑单元、（寄存器）。控制单元协调和控制出现在微处理器中的所有操作。算术/逻辑单元完成算术和逻辑两种类型的操作。寄存器包括专用寄存器和通用寄存器，专用寄存器是计算机哦能够与某一特殊目的的寄存器（指令寄存器，地址寄存器）通用寄存器是计算机或程序在多种状态下使用的寄存器（暂存数据的寄存器）6、微型计算机中通常采用的微处理器芯片有：CISC芯片，RISC芯片，专用芯片。7、CISC芯片，是最常用的微处理芯片，复杂指令集计算机使用这种芯片，其指令系统一般多大几百条指令，并且是以intel公司主流微处理器为基础。8、RISC是简化指令集计算机使用的芯片，该芯片使用较少的实力，比起CISC具有设计简单的特点，主要用于功能强大的微型计算机中。9、RAM（随机存取存储器）用于保存CPU正在执行的程序和数据，是暂时的或易失的存储区域，断电后，所存放的内容将全部消失。ROM（只读存储器）存储的是固定的信息，使用时只是读出已存入的信息，一般用来存储固件、硬件制造商提供的程序，断电后其内容不会丢失。CMOS（互补金属氧化物半导体存储器）一般用来存储计算机系统每次开机时所需要的重要信息，其内容会随着计算机系统配置的改变或用户的设置而发生变化，关机时存储的信息不会丢失。10、计算机系统体系结构：独立体系结构和开放体系结构11、总线（bus或databus）是CPU与外围设备之间传输信息的一组信号线，也是CPU与外部硬件接口的核心。12、总线分为：①片内总线是CPU内部各功能单元的连线，延伸到CPU外称CPU总线②片总线是PC主板上以CPU为核心与各部件间的直接连线③系统总线是主板上适配卡与适配卡之间连接的总线④外总线是PC与PC之间通信的数据线13、评价总线的性能：（1）总线时钟频率即总线的工作频率（2）总线宽度即数据总线的位数（3）总线传输速率即在总线上每秒钟传输的最大字节（总线传输速率=总线时钟频率X总线宽度/8）14、目前有三种类型的系统总线：（1）工业标准体系（ISA）是IBM开发的用于个人计算机的总线标准（8位，16位）EISA是32位（2）外围部件互连（PCI）32位或64位，速度是ISA的20倍（3）加速图形接口（AGP）是PCI总线的速度两倍15、常用的端口：串行口（鼠标，键盘，调制解调器）并行口（打印机）AGP（显示器）通用串行总线口（传输速度有低速的1.5Mbps和全速12Mbps）火线口（实现即插即用，支持点对点，同步，异步传输，400Mbps）红外接口，音频系统接口16、CPU和主存储器构成计算机的主体，称为主机。主机以外的大部分硬件设备都称为外部设备或外围设备，简称外设。17、终端是一种连接大型计算机或计算机网络上的主机和服务器的输入输出设备。完成的功能信息交换，数据收集，查询和事务处理，远程作业处理，图形显示和设计。终端的类型：无处理能力终端，智能型终端，网络终端，internet终端18、常用的辅助存储器：软盘，硬盘，光盘，磁带19、内置硬盘：主要用于存放程序和大型的数据文件，但其容量固定且不容易移动盒式硬盘：主要用于作为内置硬盘的补充，方便移动用于保护一些敏感的信息硬盘组：用于存储大容量的信息、可移动的存储设备USB移动硬盘：实用，安装方便，轻巧。20、CD是当今最广泛使用的存储媒体，其容量一般为650MB。DVD是一种相对新的、正在发展的设备。第四章1、程序设计语言翻译系统分为：汇编语言翻译系统，高级程序设计语言编译系统，高级程序设计语言解释系统。2、编译程序的工作过程：词法分析程序，语法分析程序，中间代码生成，优化程序，目标代码生成程序3、解释程序的工作过程：由总控程序完成初始化工作，一次从源程序中取出一条语句进行语法检查，检查源程序是否已经全部解释执行完毕，未完成则继续解释下一个语句直到处理完毕。4、操作系统是一种用来管理计算机系统的硬件资源、控制程序的运行、改善人机界面和为应用软件提供支持的软件系统。5、为了让操作系统进行工作，首先要将它从外存储器装入主存储器，这一过程称为引导过程。安装完毕后，操作系统中的管理程序部分将保持在主存储器中，称为驻留程序。其他部分在需要时再自动地从外存储器调入主存储器中，这些程序称为临时程序6、操作系统的功能：在计算机系统中担负着管理系统资源，控制输入输出处理和实现用户和计算机系统间通信的重要任务。7、操作系统分为：多道批处理操作系统，分时操作系统，实时操作系统和网络操作系统8、Unix系统：AT&T公司的UnixSystemV、UnixSVR4X、SUN公司的SunOS、Microsoft公司的XENIX，SCOUnix。90年代流行产品SUNSolaris，SCO的UnixWare9、Linux是一种可以运行在微机上的免费的Unix操作系统第五章1、软件工程的核心思想：是把软件产品看作是一个像其他工业产品一样的工程产品来处理2、软件工程是研究和应用如何以系统化的、规范化的、可定量的过程化方法去开发和维护软件，以及如何把经过时间考验而证明正确的管理技术和当前能够得到的最好的技术方法结合起来。3、软件质量可用6个特性来评价，即功能性，可靠性，易使用性，有效性，可维护性和易移植性。4、软件生存