計算機科學導論教程重點.doc

計算機科學導論第1章1、 數據的定義：數據是客觀事物屬性的記錄表示2、 數據的形式：數、文字、圖像、圖形、視頻和音頻3、 常見的數據存儲介質：磁盤、光盤、磁帶、內存儲器、早期用過的紙質穿孔帶和穿孔卡4、 信息產生三要素：（信息）源、理解規(guī)則、接收者5、 信息是數據的內涵，數據是信息的外在形式。6、 數據處理的基本環(huán)節(jié)：收集、錄制和輸入、加工、輸出、存儲、傳輸（圖4頁）7、 計算機作為數據處理機：輸入設備、輸出設備、存儲器、中央處理器（CPU）、總線8、 計算機的應用領域：科學計算、（狹義的）數據處理、自動控制、制造業(yè)、通信業(yè)、辦公自動化、娛樂、人工智能9、 提出現(xiàn)代化計算機體系結構的鼻祖是馮諾依曼。第2章1、 從數據處理功能的角度，可以把計算機硬件設備可分成四大部分：內存、CPU、輸入輸出設備和總線。2、 單元地址是內存單元在硬件層次的唯一標識。3、 內存儲器的種類：隨機存取存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、高速緩沖存儲器（cache）4、 CPU的主要組成部件：算術邏輯運算器（ALU）、控制器、寄存器5、 輸入設備：字符輸入設備、定位設備、掃描設備6、 輸出設備：顯示器、打印機、繪圖儀7、 系統(tǒng)總線的類型：數據總線、地址總線、控制總線8、 微機的總線標準：ISA總線、PCI總線、USB總線9、 馮諾依曼結構把存儲器分為4級，即外存內存高速緩存寄存器（圖50頁）第3章1、操作系統(tǒng)的資源管理對象主要是指CPU、內存、I/O設備和外存數據。2、操作系統(tǒng)把資源管理相應地分為4個部分：CPU管理、存儲器管理、設備管理、文件管理3、作業(yè)的管理調度方式：單道作業(yè)方式、多道作業(yè)批處理方式、分時方式4、I/O設備的輸入輸出控制(1)程序控制輸入輸出(2)中斷控制輸入輸出(3)直接存儲器存儲（1） 通道處理器和外圍處理機5、操作系統(tǒng)的常見類型(1)多用戶系統(tǒng)(2)單用戶系統(tǒng)(3)多CPU操作系統(tǒng)(4)網絡操作系統(tǒng)(5)分布式操作系統(tǒng)6、有代表性的操作系統(tǒng)產品(1)計算機操作系統(tǒng)：DOS和Windows系列(2)有影響的系統(tǒng)：UNIX和Linux7、程序設計語言是算法和數據的一種記號表示，這種表示能夠被計算機系統(tǒng)接受、分析、處理，并最終執(zhí)行。任何程序設計語言都有兩個要素：語法和語義。8、程序設計語言包含下列一些語言成分（1）數據的描述定義（2）對數據的運算操作（3)流程控制9、機器指令仍然是程序操作的最終表示單位。10、程序設計語言的發(fā)展機器語言匯編語言高級語言FORTRAN、ALGOL60、COBOL、BASIC、Pascal、C、ADA（屬于面向過程的語言）第四代語言（4GL)：SQL“非過程化”是第四代語言的基本特征。11、高級語言的類型（1） 面向過程：上面列舉的高級語言（2） 面向對象（OO）：SIMUL、ASMALLTALK、C+、C#、Jave12、軟件開發(fā)要完成的具體任務包括：（1）可行性研究（2）需求分析（3）系統(tǒng)設計和詳細設計（4）編碼，即傳統(tǒng)意義的“寫程序”（5）測試和排錯（6）使用和維護13、把用匯編語言編寫的一個源程序轉變?yōu)橛脵C器語言表示的目標程序，使用的翻譯程序叫做匯編程序。匯編的結果是可以直接在CPU上運行的機器程序。 程序的翻譯目標程序源程序翻譯程序 程序的匯編 機器語言目標程序匯編語言 源程序匯編程序 運行 高級語言的編譯和連接運行程序連接程序目標程序編譯程序源程序 執(zhí)行 高級語言的解釋執(zhí)行高級語言 源程序該語言的解釋程序 解釋執(zhí)行 14、編譯的最終目標是產生和源程序相對應的機器語言程序。15、把高級語言的源程序轉變?yōu)槟繕顺绦蛞褂镁幾g程序，而目標程序轉變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標程序要靠連結程序，編輯程序是用來輸入、存放和修改源程序的。附：外存數據組織：文件和數據庫一、文件1、 對操作系統(tǒng)而言，文件是外存數據組織的最大單位。2、 文件應該保存在外存設備上。3、 文件的組織形式（1） 流式文件（C、C+語言）由字符流組成的一種特殊流式文件叫做text文件，可以翻譯成文本文件。（2） 記錄式文件（大多數高級語言,如：COBOL）一個文件由若干個記錄組成，記錄是文件訪問的基本單位；記錄又由若干個數據項組成，數據項是不可以再加分割的最小結構單位。4、 文件物理結構方式：鄰接、鏈接、索引、散列5、 高級語言的（記錄式）文件機構（1） 組織模式：順序文件、索引文件、相對文件、散列文件（2） 存取模式：順序方式、隨機方式（3） 使用方式（4） 存儲設備6、 文件的結構特點：是一種“孤立式”的外存數據結構。7、 文件的操作特點：在操作系統(tǒng)一級，通常以整個文件為單位來進行操作。而程序設計語言所提供的記錄式文件操作主要以一個記錄為操作的邏輯單位，最基本的操作包括讀、寫、重寫和刪除。二、數據庫1、數據庫組織的特點（1）面向企業(yè)（2）整體的數據結構體系（3）數據高度共享（4)數據獨立性高2、數據庫系統(tǒng)平臺：數據庫管理系統(tǒng)（DBMS）、數據庫管理員（DBA）和數據庫3、現(xiàn)代最流行的數據庫模型是關系模型。知識點：知識點一：數制表示及相互轉換例1、把下面各進制數轉換成十進制數1001011.011B，134O,7CBH解：1001011=26+23+21+20=64+8+2+1=75D0.011B=2(-2)+2(-3)=0.25+0.125=0.375D所以1001011.011B=75.375D例2：把十進制數35.625D轉換成二、八、十六進制數。解：35D=32+2+1=25+21+20=100011B0.625D=0.5+0.125=2(-1)+2(-3)=0.101B所以35.635D=100011.101B100,011.101B=43.5O10,0011.1010B=23.AH機器數的真值、原碼、反碼和補碼表示例1：求-83的原碼、反碼和補碼解：-83=-(64+16+2+1)=-(1010011)=(11010011)原=(10101100)反= (10101101)補例2：已知補碼為1100110,求真值。解：將（補碼-1）取反，得到原碼。減1：1100101取反：1011010即為原碼。真值為-11010B=-(16+8+2)D=-26D知識點二 計算機體系結構 目標：僅了解類輸入輸出系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)分類、高性能計算機、并行計算機、網絡計算機、分布式系統(tǒng)、多媒體計算機 輸入輸出系統(tǒng)：作用是連通計算機的各個功能部件和設備。由四部分構成：外部設備、設備控制器、IO接口、中央處理器 網絡計算機：專用于高速網絡環(huán)境下的計算機終端設備，是一種新的桌面計算機。優(yōu)點：易管理，維護簡單，使用方便；沒硬軟盤和光盤；安全性強；靜音、節(jié)能、可靠 并行計算機系統(tǒng)結構、計算機網絡、分布式操作系統(tǒng)是三種聯(lián)系緊密并相互滲透的系統(tǒng) 多媒體是指計算機處理信息媒體的多樣化，它以交互方式進行 高性能計算機：一般認為運算速度非?？斓挠嬎銠C；嚴格說是，擁有先進的硬件、軟件、網絡和算法的綜合概念。（80頁）1、馮-諾依曼計算機的特點i. 采用存儲程序的思想。ii. 把計算機從邏輯上劃分為5大部分，即運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設備。iii. 1 byte = 8 bit KBiv. 1G=1024MB=220KB=210MBv. 1KB=1024B=1024字節(jié)vi. 計算機中數據的常用單位有位（bit）、字節(jié)（byte）和字長 除用字節(jié)（簡稱B）為單位表示存儲容量外，還可以用千字節(jié)（KB）、兆字節(jié)（MB）以及十億字節(jié)（GB）等表示存儲空間容量vii. 留意CPU、存儲器:寄存器、內存、磁盤、輔助存儲 2、CPU的組成和功能3、存儲系統(tǒng)的組織結構I. 計算機的存儲層次體系主要由：高速緩沖存儲器、內存儲器、外存儲器II. 三級存儲體系分層結構：CPU高速緩沖存儲器（Cache）主存儲器輔助存儲器III. 存儲器的基本功能：存放以二進制形式表示的程序和數據IV. 存儲器的主要性能指標：存儲容量、存儲周期、存儲訪問時間、性能價格比、功耗、可靠性等4、總線的分類、結構，輸入輸出控制方式I. 總線分類方法：按所輸的信息內容（數據總線、地址總線、控制總線）、在計算機所處的位置、二進制數碼的傳送方式分類.II. 結構類型：單總線結構、雙-、三III. 控制方式：1.程序直接控制方式2.程序查詢方式3.程序中斷方式4.DMA輸入/輸出方式5.通道控制方式6.I/O處理機方式IV. 接口的分類：并行接口（每次可傳送一個字或一個字節(jié)的全部代碼，是對一個字或字節(jié)各位同時進行處理的方式信息傳遞工作，也叫并行信息傳遞）、串行接口V. 什么叫接口？（75頁）接口的功能：實現(xiàn)數據緩沖、實現(xiàn)數據格式轉換、提供外設和接口的狀態(tài)、實現(xiàn)主機與外設之間的通信聯(lián)絡控制（P75）知識點三 操作系統(tǒng)1、了解操作系統(tǒng)的歷史2、掌握操作系統(tǒng)的概念3、進程的狀態(tài)，并行、并發(fā)、死鎖的概念知識點四 程序設計和算法1、程序、數據結構、算法的概念2、常用的程序設計方法3、結構化程序設計的思想。4、結構化程序設計的結構、數據流程圖的繪制。5、線性表、棧、隊列、樹、圖的定義和特點6、源程序、編譯程序、解釋程序的概念知識點五 信息系