計算機(jī)科學(xué)技術(shù)導(dǎo)論

1、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)簡介計算機(jī)基礎(chǔ)簡介第一章1、計算機(jī)根據(jù)預(yù)先存儲的程序自動、高速地輸入、處理、輸出和數(shù)據(jù)保存的系統(tǒng)。2、計算機(jī)系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件由電子、磁、機(jī)械設(shè)備組成物理實體。軟件是文檔的通用術(shù)語，包含三個主要類別：系統(tǒng)軟件、應(yīng)用程序軟件和工具軟件。3、計算機(jī)可以執(zhí)行的基本任務(wù)及其主要功能：輸入、處理、輸出、存儲。4、計算機(jī)按處理對象分類：數(shù)字計算機(jī)、模擬計算機(jī)、數(shù)字模擬計算機(jī)。按用途分類：常規(guī)電腦，專用電腦。按規(guī)模分類：巨型計算機(jī)、大中型計算機(jī)、小型計算機(jī)、小型計算機(jī)、工作站、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)。5，計算機(jī)特性：快速計算速度、高計算精度、內(nèi)存能力、邏輯判斷能力、存儲路徑序數(shù)。6、

2、計算機(jī)用途：科學(xué)計算、數(shù)據(jù)處理、實時控制、人工智能、計算機(jī)輔助工程和輔助教育、娛樂和游戲。7，創(chuàng)建第一臺計算機(jī)：1946年馮諾依曼存儲程序：將計算機(jī)程序與數(shù)據(jù)一起存儲在計算機(jī)上，就可以輕松返回前面的指示或重復(fù)執(zhí)行解決了ENIAC的操作不便。9、信息社會的特點(diǎn)：建立完善的信息基礎(chǔ)設(shè)施，采用先進(jìn)的信息技術(shù)，建立廣泛的信息產(chǎn)業(yè)，擁有優(yōu)秀的信息人才，構(gòu)建良好的信息環(huán)境。10、信息社會對計算機(jī)人才的要求：必須具備對計算機(jī)人才的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，對新技術(shù)開發(fā)的適應(yīng)性強(qiáng)11、計算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究領(lǐng)域：包括計算機(jī)理論、硬件、軟件、網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用。根據(jù)研究內(nèi)容：分為基礎(chǔ)理論、專業(yè)基礎(chǔ)和應(yīng)用第二章1，四舍五入的原則下

3、的計數(shù)稱為進(jìn)位計數(shù)，簡稱為數(shù)字制2，使用位加權(quán)表示法的數(shù)字方案的特點(diǎn)如下：數(shù)字的總數(shù)等于基數(shù)。最大的數(shù)字小于基數(shù)。1，每個數(shù)字乘以基數(shù)的冪，此冪由每個數(shù)字所在的位置確定3、計算機(jī)使用小數(shù)點(diǎn)標(biāo)記和浮點(diǎn)標(biāo)記來表示小數(shù)點(diǎn)。顯示定點(diǎn)：計算機(jī)中的所有數(shù)字的小數(shù)點(diǎn)位置是固定的，小數(shù)點(diǎn)不需要使用特殊的刻度線。顯示浮點(diǎn)：小數(shù)點(diǎn)的位置不固定，一個浮點(diǎn)數(shù)被拆分為順序代碼和結(jié)尾兩部分，順序代碼用于指示該數(shù)字中小數(shù)點(diǎn)的位置，結(jié)尾用于指示數(shù)字的有效數(shù)值4，BCD代碼：十進(jìn)制數(shù)字5，使用4位二進(jìn)制數(shù)字表示ASCII代碼的2 十進(jìn)制代碼：美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)委員會制定的國際最常用的字符編碼方式6，偶驗證7，命題是有意義的，可以

4、判斷真假的句子。命題代數(shù)的連接詞是和、或、非、xor、條件、雙重條件。8，命題公式：命題引數(shù)、連詞、括號構(gòu)成的求和公式。如果兩個不同的命題公式無論命題參數(shù)的實際值如何，兩個命題公式都是相同的9，邏輯代數(shù)：0定律：a 0=aa0=0或定律：a 1=1a1=a冪等定律：a A+A=AAA=A補(bǔ)充方法：a a not=1AA not=0交換方法：a b=b aAB=ba連接方法：a (b c)=(A B) ca (BC)=(ab) c分配方法10、計算機(jī)硬件系統(tǒng)配置：操作符：執(zhí)行二進(jìn)制運(yùn)算的組件。運(yùn)算器是算術(shù)邏輯系列部件(ALU)、寄存器等，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)是用于存儲數(shù)據(jù)和程序的部件。存儲在一個存儲設(shè)備

5、中的信息稱為一個單詞，一個單詞中包含的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)稱為磁場?？刂破鳎褐甘居嬎銠C(jī)的每個部件都是根據(jù)指令的功能要求協(xié)調(diào)操作的部件?？刂破魇怯沙绦蛴嫈?shù)器(PC)、命令寄存器(IR)、命令解碼器(ID)、時序控制電路和微操作控制電路組成的輸入/輸出設(shè)備(外部設(shè)備):外部與計算機(jī)之間的信息交換通道。11，說明：計算機(jī)可以識別和運(yùn)行的二進(jìn)制代碼，并指定計算機(jī)可以執(zhí)行的操作之一佳作。命令系統(tǒng)取決于計算機(jī)，不同的計算機(jī)具有不同的命令系統(tǒng)。一條指令可以分為兩部分：操作碼和地址代碼，操作碼指定該指令執(zhí)行的操作種類，地址代碼提供操作數(shù)和結(jié)果，以及下一條指令的地址。12、4地址命令格式：操作碼第一個操作數(shù)地址第二個

6、操作數(shù)地址結(jié)果的地址以下命令的地址13、命令分類和功能數(shù)據(jù)傳輸命令：內(nèi)存之間、寄存器之間以及內(nèi)存和寄存器之間的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)處理命令：數(shù)據(jù)計算和交換程序控制命令：控制程序中的命令執(zhí)行順序I/o方式說明：實現(xiàn)I/o設(shè)備與主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸硬件控制說明：計算機(jī)的硬件控制和管理14、計算機(jī)的工作原理：快速執(zhí)行命令的過程。計算機(jī)運(yùn)行時，有兩種信息流動：數(shù)據(jù)信息和命令控制信息。15、命令執(zhí)行過程：分析命令分析命令執(zhí)行命令將1添加到命令計數(shù)器，準(zhǔn)備執(zhí)行下一個命令，發(fā)出發(fā)送命令時，將發(fā)送地址發(fā)送到命令計算器。16、在計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)中使用精簡指令集技術(shù)、指令集技術(shù)、高速緩沖存儲技術(shù)、并行處理技術(shù)17、編程語言第

7、3階段：機(jī)器語言、匯編語言和高級編程語言18；面向?qū)ο蟮木幊陶Z言功能：數(shù)據(jù)抽象、封裝、繼承、多態(tài)19；編程語言翻譯系統(tǒng)：編譯器、解釋器20、編程需求分析、總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計、編碼、測試、運(yùn)行和維護(hù)21、結(jié)構(gòu)化編程方法和使用單入口出口控制要素的編程技術(shù)。22、算法是由確定操作順序的一系列規(guī)則組成的過程，以便在有限階段內(nèi)解決特定問題。算法的特性：決定性、通用性、局限性。常用的說明工具包括自然語言、流程圖、決策表和類高級編程語言23、算法的優(yōu)缺點(diǎn)一般從時間特性、空間特性和易于理解的方面考慮。24、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是具有反映數(shù)據(jù)元素之間存在的任何關(guān)系的結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)元素的集合。25、路線表是最簡單、最常用的數(shù)據(jù)結(jié)

8、構(gòu)。常規(guī)順序存儲和鏈存儲26、堆疊簡稱為堆疊，是限制線性表格，只能在表格的一端(表格末端)插入和刪除。27、“隊列”(queue)是受限的線性表，只能插入到表的一端，并可以將其刪除到表的另一端。第三章1、馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的要點(diǎn)計算機(jī)由計算設(shè)備、控制器、存儲、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五大部分組成數(shù)據(jù)和程序以二進(jìn)制代碼的形式保存在內(nèi)存中，存儲的位置按地址確定?？刂破靼创鎯υ趦?nèi)存中的命令順序運(yùn)行，由一個程序計數(shù)器控制命令執(zhí)行行。2、微機(jī)內(nèi)部連接通過總線結(jié)構(gòu)，即每一部分通過一組公用信號線連接起來，這組信號線叫系統(tǒng)總線。采用總線結(jié)構(gòu)形式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，系統(tǒng)擴(kuò)展和更新容易，可靠性高，但必須使用部件之間的分時傳輸

9、操作，因此系統(tǒng)運(yùn)行速度為3，系統(tǒng)總線分類：數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線。將總線信號連接到部件或設(shè)備電路稱為接口。4，1兆赫(MHZ)=每秒百萬周期。時鐘周期越快，計算機(jī)處理信息的速度就越快。5、微處理器有兩個基本部件：控制單元和算術(shù)/邏輯單元、(寄存器)。控制單元調(diào)整和控制制造微處理器中出現(xiàn)的所有操作。算術(shù)/邏輯單元完成算術(shù)和邏輯兩種類型的任務(wù)。寄存器包括專用寄存器和通用寄存器，專用寄存器是計算機(jī)。可用于特定目的的寄存器(指令寄存器、地址寄存器)公共寄存器是計算機(jī)或程序在各種狀態(tài)下使用的寄存器(寄存器數(shù)據(jù)的寄存器)6、微型計算機(jī)常用的微處理器芯片是CISC芯片、RISC芯片、專用芯片。7、CI

10、SC芯片是最常用的微處理芯片，復(fù)雜的指令集計算器使用命令系統(tǒng)1數(shù)百個指令基于英特爾公司的主流微處理器。8，RISC是一個芯片，它簡化了指令集計算機(jī)的使用，比CISC使用的力小，設(shè)計簡單單一功能，主要用于強(qiáng)大的微型計算機(jī)。9、隨機(jī)訪問存儲器(RAM)用于保存運(yùn)行CPU的程序和數(shù)據(jù)，它是臨時或非易失性存儲存儲區(qū)，電源關(guān)閉后，存檔的內(nèi)容全部消失。只讀存儲(ROM)存儲固定信息，僅在讀取存儲的信息時使用，通常用于存儲固件、硬件制造商提供的程序，關(guān)閉電源時不會丟失任何內(nèi)容?；パa(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體存儲器(CMOS)通常用于存儲每次打開計算機(jī)系統(tǒng)電源時所需的重要信息，并且不會隨著計算機(jī)系統(tǒng)配置的更改或用戶設(shè)置

11、的更改而關(guān)閉存儲的信息。10，計算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)：獨(dú)立體系結(jié)構(gòu)和開放式體系結(jié)構(gòu)11，總線(bus或databus)是CPU和外圍設(shè)備之間信息傳輸?shù)囊唤M信號線和CPU與外部硬件接口的核心。12、公共汽車分為：片上總線是連接CPU的內(nèi)部功能單元，擴(kuò)展到CPU之外。CPU總線片上總線是以PC主板上的CPU為核心，直接連接各個部件系統(tǒng)總線是連接主板適配器卡和適配器卡的總線。外部總線是PC和PC之間通信的數(shù)據(jù)線13、總線性能評估：(1)總線時鐘頻率是總線的操作頻率(2)總線寬度是數(shù)據(jù)總線的比特數(shù)(3)總線波特率是總線每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)(總線波特率)=總線時鐘頻率x總線寬度/8)14、目前有三種類型的系統(tǒng)

12、總線。(1)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)(ISA)是IBM為個人計算機(jī)開發(fā)的總線標(biāo)準(zhǔn)(8位、16位)EISA是32位(2)邊界部件互連(PCI)32位或64位是ISA的20倍速度(3)加速圖形接口(AGP)是PCI總線的2倍速度15，常用端口：串行端口(鼠標(biāo)、鍵盤、調(diào)制解調(diào)器)并行端口(打印機(jī))顯示器(AGP)通用串行總線端口(低速1.5Mbps和全速12Mbps)火線端口(即插即用，點(diǎn)對點(diǎn)支持)16、CPU和主存儲構(gòu)成了計算機(jī)的主體，稱為主機(jī)。主機(jī)以外的大多數(shù)硬件設(shè)備稱為外部設(shè)備或外圍設(shè)備，簡稱為外圍設(shè)備。17、終端是連接大型計算機(jī)或計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)和服務(wù)器的一種I/o設(shè)備。已完成的功能信息交換、數(shù)據(jù)收集、

13、查詢和事務(wù)、遠(yuǎn)程操作處理、圖形顯示和設(shè)計。終端類型：非處理終端、智能終端、網(wǎng)絡(luò)終端、internet終端18、常用輔助存儲：軟盤、硬盤、光盤、磁帶19，內(nèi)置硬盤：主要用于存儲程序和大型數(shù)據(jù)文件，但容量固定，移動不容易墨盒硬盤：主要用于補(bǔ)充內(nèi)置硬盤，便于移動部分敏感信息保護(hù)硬盤組。存儲大量信息，可移動存儲設(shè)備USB可移動硬盤：實用、安裝簡單、重量輕。20、CD是當(dāng)今使用最廣泛的存儲介質(zhì)，其容量一般為650MB。DVD是一種比較新、正在開發(fā)的設(shè)備。第四章1、程序設(shè)計語言翻譯系統(tǒng)分為匯編語言翻譯系統(tǒng)、高級程序設(shè)計語言編譯系統(tǒng)、高級程序設(shè)計語言解釋系統(tǒng)。2，編譯器工作流程：詞法分析器、解析器、中間代碼

14、生成、優(yōu)化程序、目標(biāo)代碼生成程序3，解釋程序工作流程：初始化操作由主句柄完成，一次從源程序中提取一條語句，執(zhí)行語法檢查，驗證源程序是否已完全解釋，如果未完成，則繼續(xù)解釋，直到處理下一條語句。4、操作系統(tǒng)是管理計算機(jī)系統(tǒng)硬件資源、控制程序操作、改進(jìn)人機(jī)界面、為應(yīng)用程序提供支持的軟件系統(tǒng)。5、操作系統(tǒng)必須先將操作系統(tǒng)從外部存儲裝載到主存儲，然后操作系統(tǒng)才能運(yùn)行。此過程稱為引導(dǎo)過程。安裝后，操作系統(tǒng)的管理程序部分將保留在主存儲上，稱為常駐程序。其他部分在需要時自動從外部存儲移動回主存儲，這些程序稱為臨時程序6、操作系統(tǒng)的功能：在計算機(jī)系統(tǒng)中管理系統(tǒng)資源、控制輸入輸出處理、實現(xiàn)用戶與計算機(jī)系統(tǒng)之間的通

15、信的重要任務(wù)。7、操作系統(tǒng)包括多通道批處理操作系統(tǒng)、分時操作系統(tǒng)、實時操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)8；Unix系統(tǒng)：ATT上的UnixSystemV、UnixSVR4X、SUN上的SunOS、Microsoft上的xex和SCOUnix90年代流行的產(chǎn)品SUNSolaris、SCO的UnixWare9和Linux是可在計算機(jī)上運(yùn)行的免費(fèi)Unix操作系統(tǒng)第五章1、軟件工程的核心理念：將軟件產(chǎn)品視為與其他工業(yè)產(chǎn)品相同的工程產(chǎn)品2、軟件工程是研究和應(yīng)用系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化、定量的工藝方法開發(fā)和維護(hù)軟件的方法，是通過時間測試將正確的管理技術(shù)與當(dāng)前獲得的最佳技術(shù)方法相結(jié)合的方法。3、軟件質(zhì)量可以通過功能、可靠性、易用

16、性、有效性、可維護(hù)性和可移植性六個特性來評價。4軟件生命周期是指從考慮該概念到軟件產(chǎn)品不再可用的整個持續(xù)時間，通常包括概念階段、要求階段、設(shè)計階段、實施階段、測試階段、安裝階段和交付階段、執(zhí)行階段和維護(hù)階段。5、為了宏觀管理軟件開發(fā)和維護(hù)，對軟件開發(fā)過程有全面的理解和說明。也就是說，必須對軟件開發(fā)過程建模6、瀑布模型的整個過程：規(guī)劃、需求分析、設(shè)計、編碼、測試、執(zhí)行、維護(hù)7、增量模型(計劃的產(chǎn)品改進(jìn))從一組給定的要求開始，通過配置一系列可執(zhí)行的中間版本來實現(xiàn)開發(fā)活動。8、進(jìn)化模型主要以開發(fā)不能完全定義要求的軟件項目為目標(biāo)，一般第一次試開發(fā)的軟件稱為原型。9、螺旋模型結(jié)合瀑布模型和進(jìn)化模型，強(qiáng)調(diào)其他模型都忽略的風(fēng)險分析，適合開發(fā)高風(fēng)險、大、復(fù)雜的軟件系統(tǒng)。10、分?jǐn)?shù)模型主要用于使用對象技術(shù)的軟件開發(fā)項目。轉(zhuǎn)換模型是以形式化的方法自動生成程序。智能模型知識庫軟件開發(fā)模型。11、評估軟件開發(fā)方法(1)技術(shù)特征，即支持各種技術(shù)概念的方法的特征；(2)開發(fā)時用于具有相關(guān)特性的使用特征(3)管理能力，即提高軟件開發(fā)活動管理能力的能力；(4)從經(jīng)濟(jì)特性，即質(zhì)量和生產(chǎn)率方