计算机导论01----数据、数、存储结构等

  • 计算机的定义、分类、特点、用途和发展
  • 计算机科学与技术
  • 信息化社会的基本特征

计算机

计算机：一种可以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。

计算机系统包括硬件和软件两大系统；

硬件系统的构成：运算器、存储器、控制器、输入、输出设备；

软件系统是程序和相关文档的总称。包括系统软件和应用软件。

计算机的主要功能：输入、处理、输出、存储。

计算机的分类：

按处理对象：数字计算机、模拟计算机、数字模拟混合计算机

按用途：通用计算机、专用计算机

按规模：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

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（CAD computer-aided design）和辅助教育。

计算机辅助工程的三个方面：CAD computer-aided design ，computer-aided manufanturing , computer-integrated manufacturing system计算机集成制造系统。

计算机的发展：

  1. 第一代计算机（1946-1957）    1946年，宾夕法尼亚大学研制的ENIAC电子数字积分计算机，是公认的第一台电子计算机。  1953年IBM701为第一台商业化的计算机。 逻辑器件使用-------------------电子管
  2. 第二代计算机（1958-1964）    用晶体管代替了电子管。
  3. 第三代计算机（1965-1971）    1965年，DEC Digital Equipment Corporation 数字设备公司推出了第一台商业化的使用集成电路为主要期间的小型计算机PDP-8
  4. 第四代计算机（1972-jin）        使用大规模和超大规模集成电路
  5. 第五代计算机（-------------）     人工智能

信息化社会

Internet的起源是ARPA网。 以ARPA网为主干网，以传输控制协议TCP和网络协议IP为核心将众多计算机网络互联起来，构成了Internet的雏形。

Internet的特点： 

  • 系统的广域性和开放性
  • 信息的共享性和时效性
  • 入网方式的灵活性和多样性
  • 强大的服务功能
  • 网络安全的脆弱性和复杂性

 

计算机的基础知识

  • 数制与码制、数的定点与浮点表示、信息的编码
  • 逻辑代数基础
  • 计算机的基本结构和工作原理
  • 程序设计基础
  • 算法与数据结构的基础

数制的转换：

  1. 十进制转换为其他进制：采用“除基取余法”，将十进制数逐次除以需要转换为的数制的基数，知道商为0为止，将多的余数自下而上排列即可。
  2. 二进制的运算法则： 1+1=10 ，1x1=1
  3. 十进制小数转换为二进制小数：采用“乘基取整法”，将十进制小数逐次乘以需要转换为的数制的基数，直到小数部分的当前值等于0为止，将所得数自上而下排列。
  4. 二进制转换为十进制：用位权表示即可。转换为8进制，每三位为一个8进制数。转换为十六进制，每四位为一个十六进制数。

码制：计算机中，规定数最前面的位 0 为正数，1为负数。计算机中的负数有三种表示方法： 原码、反码和补码。

  1. 原码：符号位+数值
  2. 反码：正数的反码与原码相同。负数的反码为对该数的原码除符号位外各位取反。  
  3. 补码：正数的补码与原码相同。负数的补码为对该数的原码除符号位外各位取反，然后在最后一位加1。  
  4. 计算机中原码表示的数进行加减运算比较复杂，引用补码，减法运算可以用加法实现，且数的符号位也可以当做数制一样参加运算，因此计算机中大都采用补码来进行加减运算。

说到补码，就不得不引人另一个概念——模数。模数从屋里意义上讲是某种计量器的容量。这里我们经常举的一个例子就是钟表，其模数为12，即每到12就重新从0开始，数学上叫取模或求余(mod)，java、C#和C++里用%表示求余操作。例如：
14%12=2
如果此时的正确时间为6点，而你的手表指向的是8点，如何把表调准呢？有两种方法：一把表逆时针拨两个小时；二是把表顺时针拨10个小时，即
8-2=6
(8+10)%12=6
也就是说在此模数系统里面有
8-2=8+10
这是因为2跟10对模数12互为补数。因此有一下结论：在模数系统中，A-B或A+(-B)等价于A+[B补]，即
8-2/8+(-2)=8+10
我们把10叫做-2在模12下的补码。这样用补码来表示负数就可以将加减法统一成加法来运算，简化了运算的复杂程度。
采用补码进行运算有两个好处，一个就是刚才所说的统一加减法；二就是可以让符号位作为数值直接参加运算，而最后仍然可以得到正确的结果符号，符号位无需再单独处理。

 

数的定点与浮点表示法

  1. 定点表示： 小数点的位置固定。   定点小数表示绝对值小于1的纯小数。  定点整数表示法，小数点在最右侧。
  2. 浮点表示： 即小数点的位置不确定。 构成： 符号位（1位）+阶码部分（8位 表示小数点的位置，一定是整数）+尾数部分（23位）。

信息的几种编码

  • BCD码：使用4位二进制数表示1位十进制数
  • ASC||码：使用7位二进制数表示一个字符。（把最高位作为校验位。若7位ASC||码中1的个数为偶数，则校验位置为“0”，否则为“1”）

计算机的硬件结构

冯诺依曼：运算器、控制器、存储器、输入、输出设备。 提出了“二进制采用”和“存储程序”的基本思想。

  1. 运算器：对二进制数进行运算的部件。由算数逻辑部件（ALU）、寄存器等组成。 技术指标为：运算速度，单位MIPS（百万指令/秒）
  2. 存储器：若干位组成一个存储单元，存储单元构成存储器。存储单元的总数成为存储器的容量。

          存储器分类：

           内存储器：内存。用来存放先行程序的指令和数据。存取速度快，可直接与运算器、控制器交换信息。包括RAM（随机存取存储器）和ROM（只读存储器）。

           外存储器：外村。容量大。

      3.  控制器：相当于人的大脑，指挥计算机各个部件按照指令的功能要求协调工作。是计算机的“神经中枢”

           特点：采用内存程序控制方式，即在使用计算机时必须先编写由计算机指令组成的程序并存入内存器，由控制器依次读取并执行。

           包括：

                   程序计数器PC：用来对程序中的指令进行计数，使得控制器能够依次读取指令；

                   指令寄存器IR：在指令执行期间暂时保存正在执行的指令；

                   指令译码器ID：用来识别指令的功能，分析指令的操作要求；

                   时序控制电路：用来生成时序信号，以协调在指令执行周期内各部件的工作；

                   微操作控制电路：用来产生各种控制操作命令。

       4.输入/输出设备

计算机的工作原理

计算机工作，有两种信息流动：数据信息和指令控制信息。

指令：能被计算机识别并执行的二进制代码，它规定了计算机能够完成的某一种操作。

         指令的构成： 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

         指令的功能：数据传送指令、数据处理指令、程序控制指令、输入输出指令、硬件控制指令

指令流水线和并行处理技术

单CPU的计算机是穿行地执行指令的，即在一个时刻只执行一条指令。

指令流水线技术，CPU可以在完成一条指令之前将开始执行另外一条指令。

并行处理：在相同的时间内可以解决更大的任务或者用更少的时间解决同一个处理任务。

结构化程序设计

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。

算法： 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，能够在悠闲地步骤内得到特定问题的解。

数据结构基础：

  1. 线性表：n个数据元素的有限序列。 按存储方式分为顺序存储和敛式存储，前者适合查找，后者适合做插入、删除运算；
  2. 堆栈：采用顺序存储结构，先进后出；
  3. 队列：采用链式存储结构，先进先出。

 

posted @ 2016-12-18 08:50  哇咔咔2016  阅读(343)  评论(0)    收藏  举报