计算机导论复习.docx

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计算机导论复习

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第一章：

计算机发展简史

1620年，英国数学就爱埃德蒙·冈特发明了对数计算尺，利用对数原理，把要计算的数字转换成度量尺的数码，然后对这些数码进行处理，得出计算结果。

1872年，美国人弗兰克·鲍德温开始建立美国的手摇计算机工业。

巴贝奇研制的第一台差分机于1822年完成。

1886美国人口统计局学家赫尔曼·霍勒瑞斯博士，借鉴了雅各织布机的穿孔卡原理，用穿孔卡片存储数据用电磁继电器代替一部分机械元件来控制穿孔卡片，制成了第一台机电式穿孔卡系统——制表机

1936年哈佛大学应用数学教授霍华德·艾肯提出用机电的方法，而不是纯机械的方法来实现分析机的想法，这就是马克一号机电计算机的设想。

ENIAC第一台计算机，这台计算机标志人类计算工具历史性变革的巨型机器宣告研制成功，1946年2月15日举行了正式的揭幕典礼。

第一代计算机发展时期，IBM公司开发了系列计算机产品IBM701、IBM702、IBM704、IBM705、IBM650、IBM709等。

1958年，IBM704的改进型IBM709研制成功，而且实现了兼容。

第三的计算机的代表产品是IBM360系统，1969年推出的IBM360/85首次采用微程序和高速缓存技术。

1983年11月，由国防科技大学研制成功我国第一台运算速度为一亿次每秒的向量巨型计算机银河-I，1992年11月研制成功10亿次每秒并行巨型计算机银河-II,1997年6月研制成功银河-III并行巨型计算机，其峰值运算速度达到130亿次每秒浮点运算。

1993年10月，中国科学院计算技术研究所研制成功曙光一号智能化共享存储多处理机系统。

1971年，Inter公司推出世界上第一枚微处理器4004，只是第一个用于计算器的4位微处理器。

美国电气工程师学会（AIEE）在1946年成立了大规模计算机分会，1951年美国无线电工程师学会（IRE）建立了电子计算机专业委员会，

1963年，AIＥE和ＩＲＥ和并组成美国电器和电子工程学会（ＩＥＥＥ）ＡＩＥＥ的大规模计算机分会和ＩＲＥ的电子计算机专业委员会合并成美国电气和电子工程师学会计算机协会（ＩＥＥＥ－ＣＳ）

2000年，姚期智，是第一位获得图灵奖的美籍华人。

杰弗里·朱：

电子计算机逻辑设计，是一位美籍华裔计算机科学家，于1981年获得计算机先驱奖。

第二章计算机专业知识体系

1、素质

品德素质、文化素质、心理素质、专业素质、身体素质

2、能力

自学能力、自控能力、创新能力、表达能力、组织能力

第三章计算机基础知识

计算机的工作原理

1.根据要完成任务的详细工作步骤，编写出相应的程序，程序由若干条指令组成，每条指令完成一个特定的小功能，其实程序就是告诉计算机如何一步一步地完成所要完成的任务。

2.通过键盘等输入设备把编好的程序输入到计算机的存储器中，存储器是由大量的存储单元组成的，输入的程序按顺序存放在若干个存储单元中，一条指令根据其功能的不同，可能占用一个单元，也可能占用若干个单元。

3.程序输入到存储器后就可以执行了，程序执行时，控制器从存储器中读取程序中第一条指令，然后分析该指令的功能，即要求计算机做什么，根据指令的功能要求，控制器控制计算机其他部分完成相应的工作，如需要输入数据，就让键盘来做，如需要计算，就让运算器来做，如需要输出数据，就通知输出设备来完成。

4.一条指令执行完，控制器读取下一条指令，按同样的方式分析指令的功能，指挥其他部分完成指令的功能，一直到把所有的指令执行完，让计算机完成的任务也就完成了。

中央处理器也称中央处理机或中央处理单元。

由运算器和控制器组成，更微观一点来说，中央处理器的组成还包括寄存器。

运算器负责完成算术运算和逻辑运算；寄存器临时保存将要被运算器处理的数据和处理后的结果；控制器负责从存储器读取指令，并对指令进行分析，然后按照指令的要求指挥各部件工作。

字长是指CＰＵ一次能够处理的二进制位数，称为比特数，字长的大小直接反映计算机处理数据的能力，字长越长，一次能够处理的二进制位数就越多，运算速度就越快。

主频是指ＣＰＵ的时钟频率，它决定ＣＰＵ每秒钟可以有多少个指令周期，可以执行多少条指令。

主频越高，ＣＰＵ运算速度就越快。

存储介质，采用半导体器件和磁性材料等，一个双稳态半导体电路或磁性材料的存储单元，都可以存储一个二进制位，称为一个存储位或一个存储元，有若干个存储元组成一个存储单元，存储器就是由很多个存储单元组成的，每个存储单元有一个编号，称为存储单元的地址。

一个存储器中存储单元的个数称为该存储器的存储容量。

数据总线：

用于微处理器与内存、微处理器与输入输出接口之间传送信息。

宽度（根数）决定着每次能同时传输信息的位数。

是决定计算机性能的一个重要指标。

地址总线：

从内存单元或输入输出接口读出数据或写入数据，首先要知道内存单元或输入输出端口的地址，地址总线就是用来传送这些信息的。

地址总线的宽度决定了微处理器能够访问的内存空间大小。

控制总线：

用于传输控制信息，进而控制对内存和输入输出设备的访问。

软件通常分为系统软件和应用软件，系统软件靠近硬件层，其功能主要是管理计算机软硬件资源，与具体应用领域无关，为应用软件提供一些基本的、共同的功能支持。

应用软件在系统软件的支持下，用于解决特定领域的具体问题。

只有在操作系统的指挥控制下，各种计算机资源才能得到合理分配与高效使用，也只有在操作系统的支持下，其他系统软件和各种应用软件才能开发和运行。

汉字通过输入码输入到计算机内，再由汉字系统输入管理模块查表或计算，将输入码转换成机内码存入计算机存储器中，处理也是以机内码形式进行的。

汉字在输出设备输出时，要借助汉字机内码在字模库中找到字型码，当要与其他设备进行信息交换时，需要进行机内码和交换码之间的转换。

操作系统可定义为；有效地组织和管理计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机工作流程，控制程序的执行，并提供多种服务功能及友好界面，方便用户使用计算机的系统软件。

分时：

把计算机的系统资源在时间上加以分割，形成一个个微小的时间段，每个微小的时间段称为一个时间片，每个用户依次使用一个时间片，从而可以将CPU的工作时间轮流地提供给多个用户使用。

一台计算机可以连接多个控制台或终端，从而使多个用户通过这些控制台和终端共享使用一台计算机。

提高计算机系统性能的主要途径：

1、提高构成计算机系统的元器件的运算速度；2、改进计算机系统的体系结构。

并发：

两个或多个事件在同一时间内发生；并行：

同一时刻发生。

多处理器系统中，可以有多个进程并行执行，一个处理器执行一个进程。

单处理器系统中，多个系统是不可能并行执行的，但可以并发执行，即多个进程在一段时间内同时运行，但在每一时刻，只能有一个进程在运行，多个并发的进程在交替地使用处理器运行，操作系统负责这些进程的执行切换。

并发性改进了在一段时间内一个进程对CPU的独占，可以让多个进程交替地使用CPU，从而有效提高系统资源的利用率，提高系统的处理能力，但也使系统管理变得复杂，操作系统要具备控制和管理各种并发活动的能力。

处理器管理的主要任务是对中央处理器进行分配，对其运行有效地控制和管理，最大限度的提高处理器的利用率，减少其空闲时间。

进程指程序的一次执行过程。

进程是一个动态概念，，其静态实体需要一种数据结构来表示，描述程序运行中的状态。

处理器管理主要包括进程控制、进程同步、进程通信和进程调度。

进程控制的主要任务是为程序创建进程，撤销已结束的进程，以及控制进程在运行过程中的状态转换。

进程有三个状态：

运行、就绪、等待状态。

运行状态占用处理器运行的状态；就绪状态是进程具备运行条件，只要分配给处理器就能运行的状态；等待状态是进程不具备运行条件，正在等待某个事件完成的状态。

进程的任务是实现相互合作进程之间的信息交换。

当相互合作的进程处于同于计算机系统时，采用直接通信方式。

由源进程利用发送命令的方式直接将信息挂到目标的消息队列上，以后由目标利用接收命令从其消息队列中取出消息。

当处于不同计算机系统时，采用间接通信，由源进程利用发送命令将消息送入一个存放信息的中间实体中，从中间实体中取走信息。

该中间实体称为邮箱，相应的通信系统称为电子邮箱系统。

存储器管理的主要任务是管理内存资源，为并发进程的执行提供内存空间；提高内存空间的利用率，并能从逻辑上扩充内存空间以适应大进程和更多进程并发执行的需要。

存储器管理应具有内存分配、内存保护、地址映射和内存扩充等功能。

地址映射将地址空间的逻辑地址转换为内存空间的物理地址，即实现逻辑地址到物理地址的变换，这样才能保证每个进程都分配到合适的内存空间并正确执行。

设备管理的主要任务是响应用户提出的输入输出请求，为其分配相应的输入输出设备。

具有缓冲区管理、设备分配、设备驱动调度、设备独立性和虚拟设备等功能。

缓冲区管理的基本任务是管理好各种类型的缓冲区，缓冲区指内存中一块特定存储区域或设备本身自有的存储空间，用以缓和CPU和输入输出设备速度不匹配的矛盾，目的是提高CPU和输入输出设备的利用率。

计算机网络是指将分布在不同地理位置的、具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路和通信设备连接起来，子啊网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传输的计算机系统。

计算机网络由通信子网和资源子网构成。

资源子网由互连的主机或提供共享资源的其他设备组成，提供可供共享的硬件、软件和信息资源。

通信子网由通信线路和通信设备组成，负责计算机间的数据传输。

计算机网络拓扑结构主要有：

星型、总线、环形、树形、网状结构。

计算机网络的传输介质：

有线：

双绞线、同轴电缆和光纤；无线：

无线电、微波、红外线和激光。

计算机网络体系结构指计算机之间相互通信的层次、各层次中的协议和层次之间接口的集合。

协议就是控制和管理两个实体间数据传输过程的一组规则和约定。

算法设计就是给出完成任务的工作步骤，程序设计就是用计算机能理解的某种语言把算法改写成程序。

程序设计语言是指令或语句的集合，指令或语句是让计算机完成某项功能的命令，在机器语言或汇编语言中，把这样的命令称为指令，在高级语言中，称为语句。

实际上，计算机只能直接执行机器语言编写的程序。

用汇编语言编写的程序称为汇编语言源程序，需要首先翻译成功能上等价的机器语言程序，才能被计算机执行，完成这种翻译工作的程序称为汇编程序或汇编器。

高级语言也一样，高级语言有两种模式：

编译程序先把高级语言源程序翻译成目标程序，然后执行目标程序；解析程序并不需要把高级语言的源程序翻译成目标程序，而是边翻译边执行。

随着计算机技术的不断发展和应用范围的拓展，数据处理成为计算机的一个重要应用领，此时的数据包括数值数据，也包括非数值数据，处理既可以是算术运算，也可以是插入、删除、查找和排序等操作。

数据时信息的载体，它能够被计算机识别、存储和加工处理。

数据元素有三类基本结构：

线性结构、树形结构、图形结构。

数据库：

是长期存储在计算机内的、由组织的、可共享的数据集合。

数据库管理系统：

位于用户和操作系统之间的一层数据管理软件，主要完成数据定义、数据操纵、数据库的运行管理和数据库的维护等功能。

数据库应用系统是以数据为核心的，在数据库管理系统的支持下完成一定的数据存储和管理功能的应用软件系统，数据库应用系统也成为数据库系统。

生命周期强调将整个软件开发过程分解成若干个阶段，并对每个阶段的目标、任务、方法作出规定，使整个软件的开发过程具有合理的组织和科学的秩序。

软件的生命周期，可以分为4个主要阶段，即系统分析、系统设计、系统实施、系统运行与维护。

结构化的含义是一组规范的步骤、准则和工具来完成软件开发中各阶段的工作。

把整个软件开发过程分为若干个阶段，每个阶段进行若干项活动，每项活动应用一系列标准、规范、方法和技术，完成一个或多个任务。

有用于系统分析阶段的结构化分析、用于系统设计阶段的结构化设计、用于系统实施阶段的结构化程序设计。

面向对象法应用于软件开发的分析、设计和实施阶段，便有了面向对象分析、面向对象设计和面向对象程序设计等面向对象技术。

总体结构设计主要运行模式选择、操作系统选择、数据库管理系统选择、网络平台及其结构选择和系统功能结构设计。

计算机系统安全的威胁有：

恶性软件、非法入侵和网络攻击。

恶意软件：

是有恶意目的的软件的总称，要么恶作剧，要么是其破坏作用。

主要由计算机病毒、蠕虫、特洛伊木马和间谍软件。

计算机病毒：

能够自我复制的具有破坏作用的一组指令或程序代码。

间谍软件：

指从计算机上搜集信息，并在没得到该计算机用户许可的情况下便将信息传递到第三方的软件，包括监视键盘操作、搜集机密信息、获取电子邮箱地址、跟踪浏览习惯等。

非法入侵：

非法用户通过技术手段或欺骗手段或两者结合的方式，以非正常方式侵入计算机系统或网络系统，窃取、篡改、删除系统中的数据或破坏系统的正常运行。

网络攻击：

通过网络系统或计算机系统集中发起大量的非正常访问，使计算机无法响应正常的服务请求。

由于非正常服务请求的干扰，致使系统拒绝了正常的服务请求，称之为拒绝服务攻击。

黑客攻击方式可分为非破坏性和破坏性攻击两类。

前者常采用拒绝服务攻击等方式，这可看作是网络攻击；后者通常采用程序后门、获取密码、网络钓鱼等方式，这可以看做是非法入侵。

防火墙是建立在内、外网络边界上的过滤封锁机制，是计算机硬件和软件的结合，其作用是保护内部的计算机或网络免受外部非法用户的侵入。