計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論教程重點(diǎn).doc

計(jì)算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論第1章1、 數(shù)據(jù)的定義：數(shù)據(jù)是客觀事物屬性的記錄表示2、 數(shù)據(jù)的形式：數(shù)、文字、圖像、圖形、視頻和音頻3、 常見的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)：磁盤、光盤、磁帶、內(nèi)存儲(chǔ)器、早期用過的紙質(zhì)穿孔帶和穿孔卡4、 信息產(chǎn)生三要素：（信息）源、理解規(guī)則、接收者5、 信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)涵，數(shù)據(jù)是信息的外在形式。6、 數(shù)據(jù)處理的基本環(huán)節(jié)：收集、錄制和輸入、加工、輸出、存儲(chǔ)、傳輸（圖4頁）7、 計(jì)算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理機(jī)：輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、存儲(chǔ)器、中央處理器（CPU）、總線8、 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、（狹義的）數(shù)據(jù)處理、自動(dòng)控制、制造業(yè)、通信業(yè)、辦公自動(dòng)化、娛樂、人工智能9、 提出現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的鼻祖是馮諾依曼。第2章1、 從數(shù)據(jù)處理功能的角度，可以把計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備可分成四大部分：內(nèi)存、CPU、輸入輸出設(shè)備和總線。2、 單元地址是內(nèi)存單元在硬件層次的唯一標(biāo)識(shí)。3、 內(nèi)存儲(chǔ)器的種類：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（RAM）、只讀存儲(chǔ)器（ROM）、高速緩沖存儲(chǔ)器（cache）4、 CPU的主要組成部件：算術(shù)邏輯運(yùn)算器（ALU）、控制器、寄存器5、 輸入設(shè)備：字符輸入設(shè)備、定位設(shè)備、掃描設(shè)備6、 輸出設(shè)備：顯示器、打印機(jī)、繪圖儀7、 系統(tǒng)總線的類型：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線8、 微機(jī)的總線標(biāo)準(zhǔn)：ISA總線、PCI總線、USB總線9、 馮諾依曼結(jié)構(gòu)把存儲(chǔ)器分為4級(jí)，即外存內(nèi)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(duì)象主要是指CPU、內(nèi)存、I/O設(shè)備和外存數(shù)據(jù)。2、操作系統(tǒng)把資源管理相應(yīng)地分為4個(gè)部分：CPU管理、存儲(chǔ)器管理、設(shè)備管理、文件管理3、作業(yè)的管理調(diào)度方式：單道作業(yè)方式、多道作業(yè)批處理方式、分時(shí)方式4、I/O設(shè)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(chǔ)器存儲(chǔ)（1） 通道處理器和外圍處理機(jī)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(wǎng)絡(luò)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(chǎn)品(1)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)：DOS和Windows系列(2)有影響的系統(tǒng)：UNIX和Linux7、程序設(shè)計(jì)語言是算法和數(shù)據(jù)的一種記號(hào)表示，這種表示能夠被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接受、分析、處理，并最終執(zhí)行。任何程序設(shè)計(jì)語言都有兩個(gè)要素：語法和語義。8、程序設(shè)計(jì)語言包含下列一些語言成分（1）數(shù)據(jù)的描述定義（2）對(duì)數(shù)據(jù)的運(yùn)算操作（3)流程控制9、機(jī)器指令仍然是程序操作的最終表示單位。10、程序設(shè)計(jì)語言的發(fā)展機(jī)器語言匯編語言高級(jí)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(jí)語言的類型（1） 面向過程：上面列舉的高級(jí)語言（2） 面向?qū)ο螅∣O）：SIMUL、ASMALLTALK、C+、C#、Jave12、軟件開發(fā)要完成的具體任務(wù)包括：（1）可行性研究（2）需求分析（3）系統(tǒng)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)（4）編碼，即傳統(tǒng)意義的“寫程序”（5）測(cè)試和排錯(cuò)（6）使用和維護(hù)13、把用匯編語言編寫的一個(gè)源程序轉(zhuǎn)變?yōu)橛脵C(jī)器語言表示的目標(biāo)程序，使用的翻譯程序叫做匯編程序。匯編的結(jié)果是可以直接在CPU上運(yùn)行的機(jī)器程序。 程序的翻譯目標(biāo)程序源程序翻譯程序 程序的匯編 機(jī)器語言目標(biāo)程序匯編語言 源程序匯編程序 運(yùn)行 高級(jí)語言的編譯和連接運(yùn)行程序連接程序目標(biāo)程序編譯程序源程序 執(zhí)行 高級(jí)語言的解釋執(zhí)行高級(jí)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(biāo)是產(chǎn)生和源程序相對(duì)應(yīng)的機(jī)器語言程序。15、把高級(jí)語言的源程序轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)程序要使用編譯程序，而目標(biāo)程序轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)程序要靠連結(jié)程序，編輯程序是用來輸入、存放和修改源程序的。附：外存數(shù)據(jù)組織：文件和數(shù)據(jù)庫一、文件1、 對(duì)操作系統(tǒng)而言，文件是外存數(shù)據(jù)組織的最大單位。2、 文件應(yīng)該保存在外存設(shè)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(shù)高級(jí)語言,如：COBOL）一個(gè)文件由若干個(gè)記錄組成，記錄是文件訪問的基本單位；記錄又由若干個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)組成，數(shù)據(jù)項(xiàng)是不可以再加分割的最小結(jié)構(gòu)單位。4、 文件物理結(jié)構(gòu)方式：鄰接、鏈接、索引、散列5、 高級(jí)語言的（記錄式）文件機(jī)構(gòu)（1） 組織模式：順序文件、索引文件、相對(duì)文件、散列文件（2） 存取模式：順序方式、隨機(jī)方式（3） 使用方式（4） 存儲(chǔ)設(shè)備6、 文件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：是一種“孤立式”的外存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。7、 文件的操作特點(diǎn)：在操作系統(tǒng)一級(jí)，通常以整個(gè)文件為單位來進(jìn)行操作。而程序設(shè)計(jì)語言所提供的記錄式文件操作主要以一個(gè)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(shù)據(jù)庫1、數(shù)據(jù)庫組織的特點(diǎn)（1）面向企業(yè)（2）整體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系（3）數(shù)據(jù)高度共享（4)數(shù)據(jù)獨(dú)立性高2、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)平臺(tái)：數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）、數(shù)據(jù)庫管理員（DBA）和數(shù)據(jù)庫3、現(xiàn)代最流行的數(shù)據(jù)庫模型是關(guān)系模型。知識(shí)點(diǎn)：知識(shí)點(diǎn)一：數(shù)制表示及相互轉(zhuǎn)換例1、把下面各進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù)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(jìn)制數(shù)35.625D轉(zhuǎn)換成二、八、十六進(jìn)制數(shù)。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(jī)器數(shù)的真值、原碼、反碼和補(bǔ)碼表示例1：求-83的原碼、反碼和補(bǔ)碼解：-83=-(64+16+2+1)=-(1010011)=(11010011)原=(10101100)反= (10101101)補(bǔ)例2：已知補(bǔ)碼為1100110,求真值。解：將（補(bǔ)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(shí)點(diǎn)二 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu) 目標(biāo)：僅了解類輸入輸出系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)分類、高性能計(jì)算機(jī)、并行計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、分布式系統(tǒng)、多媒體計(jì)算機(jī) 輸入輸出系統(tǒng)：作用是連通計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件和設(shè)備。由四部分構(gòu)成：外部設(shè)備、設(shè)備控制器、IO接口、中央處理器 網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)：專用于高速網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的計(jì)算機(jī)終端設(shè)備，是一種新的桌面計(jì)算機(jī)。優(yōu)點(diǎn)：易管理，維護(hù)簡單，使用方便；沒硬軟盤和光盤；安全性強(qiáng)；靜音、節(jié)能、可靠 并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、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(jì)算機(jī)處理信息媒體的多樣化，它以交互方式進(jìn)行 高性能計(jì)算機(jī)：一般認(rèn)為運(yùn)算速度非?？斓挠?jì)算機(jī)；嚴(yán)格說是，擁有先進(jìn)的硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)和算法的綜合概念。（80頁）1、馮-諾依曼計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)i. 采用存儲(chǔ)程序的思想。ii. 把計(jì)算機(jī)從邏輯上劃分為5大部分，即運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入/輸出設(shè)備。iii. 1 byte = 8 bit KBiv. 1G=1024MB=220KB=210MBv. 1KB=1024B=1024字節(jié)vi. 計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)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(chǔ)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(chǔ)空間容量vii. 留意CPU、存儲(chǔ)器:寄存器、內(nèi)存、磁盤、輔助存儲(chǔ) 2、CPU的組成和功能3、存儲(chǔ)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)I. 計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)層次體系主要由：高速緩沖存儲(chǔ)器、內(nèi)存儲(chǔ)器、外存儲(chǔ)器II. 三級(jí)存儲(chǔ)體系分層結(jié)構(gòu)：CPU高速緩沖存儲(chǔ)器（Cache）主存儲(chǔ)器輔助存儲(chǔ)器III. 存儲(chǔ)器的基本功能：存放以二進(jìn)制形式表示的程序和數(shù)據(jù)IV. 存儲(chǔ)器的主要性能指標(biāo)：存儲(chǔ)容量、存儲(chǔ)周期、存儲(chǔ)訪問時(shí)間、性能價(jià)格比、功耗、可靠性等4、總線的分類、結(jié)構(gòu)，輸入輸出控制方式I. 總線分類方法：按所輸?shù)男畔?nèi)容（數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線）、在計(jì)算機(jī)所處的位置、二進(jìn)制數(shù)碼的傳送方式分類.II. 結(jié)構(gòu)類型：單總線結(jié)構(gòu)、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(jī)方式IV. 接口的分類：并行接口（每次可傳送一個(gè)字或一個(gè)字節(jié)的全部代碼，是對(duì)一個(gè)字或字節(jié)各位同時(shí)進(jìn)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、提供外設(shè)和接口的狀態(tài)、實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)之間的通信聯(lián)絡(luò)控制（P75）知識(shí)點(diǎn)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(jìn)程的狀態(tài)，并行、并發(fā)、死鎖的概念知識(shí)點(diǎn)四 程序設(shè)計(jì)和算法1、程序、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的概念2、常用的程序設(shè)計(jì)方法3、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的思想。4、結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)流程圖的繪制。5、線性表、棧、隊(duì)列、樹、圖的定義和特點(diǎn)6、源程序、編譯程序、解釋程序的概念知識(shí)點(diǎn)五 信息系