大学计算机知识点整理.

一、选择 20

1. 计算思维

定义:计算思维是运用计算机科学的基础概念进行问题求解、 系统设计、 以及理解人类 行为等涵盖计算机科学之广度的一系列思维活动。

本质:抽象和自动化

特征、三种思维:

理论思维:以推理和演绎为特征,以数学学科为代表

实验思维:以观察和总结自然规律为特征,以物理学科为代表

计算思维:以设计和构造为特征,以计算机学科为代表

2. 冯诺依曼五大部件:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备

①运算器。计算机中进行算

术运算和逻辑运算的主要部

件,是计算机的主体。在控

制器的控制下,运算器接收

待运算的数据,完成程序指

令指定的基于二进制数的算术运算或逻辑运算。

②控制器。计算机的指挥控制中心。控制器从存储器中逐条取出指令、分析指 令,然后根据指令要求完成相应操作,产生一系列控制命令,使计算机各部分 自动、连续并协调动作,成为一个有机的整体,实现程序的输入、数据的输入 以及运算并输出结果。

③存储器。存储器是用来保存程序和数据,以及运算的中间结果和最后结果的 记忆装置。计算机的存储系统分为内部存储器 (简称内存或主存储器 和外部存

储器 (简称外存或辅助存储器 。主存储器中存放将要执行的指令和运算数据, 容量较小,但存取速度快。外存容量大、成本低、存取速度慢,用于存放需要 长期保存的程序和数据。当存放在外存中的程序和数据需要处理时,必须先将 它们读到内存中,才能进行处理。

④输入设备。输入设备是用来完成输入功能的部件,即向计算机送入程序、数 据以及各种信息的设备。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、磁盘驱动器 和触摸屏等。

⑤输出设备。输出设备是用来将计算机工作的中间结果及处理后的结果进行表 现的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪和磁盘驱动器等。

3. 存储系统

内 /主存储器 (ROM 、 RAM 、 cache :ROM 是只读存储器 (Read-Only Memory的简称,是一种只能读出事先所存数据的固态半导体存储器。其特性是一旦储 存资料就无法再将之改变或删除。通常用在不需经常变更资料的电子或电脑系 统中,并且资料不会因为电源关闭而消失。

RAM 随机存取存储器 (random access memory , RAM 又称作 \" 随机存储器 \" , 是与 CPU 直接交换数据的内部存储器,也叫主存 (内存 。它可以随时读写,而 且速度很快, 通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。 存储单元的内容可按需随意取出或存入,且存取的速度与存储单元的位置无关 的存储器。这种存储器在断电时将丢失其存储内容,故主要用于存储短时间使 用的程序。

Cache(高速缓冲存储器 位于 CPU 与内存之间,是一个读写速度比内存更快的

存储器。 当 CPU 向内存中写入或读出数据时, 这个数据也被存储进高速缓冲存 储器中。当 CPU 再次需要这些数据时, CPU 就从高速缓冲存储器读取数据, 而不是访问较慢的内存,当然,如需要的数据在 Cache 中没有, CPU 会再去 读取内存中的数据。

外存储器:外储存器是指除计算机内存及 CPU 缓存以外的储存器,此类储存 器一般断电后仍然能保存数据。 常见的外存储器有硬盘、 软盘、 光盘、 U 盘等。 4. 计算机应用领域

计算机已在工、农、商业、国防、教育等领域加以应用

5. CPU :处理器(控制器 +运算器

6. 主机:

主机指计算机硬件系统中用于放置主板及其他主要部件的容器 (Mainframe。 通 常包括 CPU 、内存、硬盘、光驱、电源、以及其他输入输出控制器和接口,如 USB 控制器、显卡、网卡、声卡等等。位于主机箱内的通常称为内设,而位于 主机箱之外的通常称为外设 (如显示器、 键盘、 鼠标、 外接硬盘、 外接光驱等 。 通常,主机自身 (装上软件后 已经是一台能够运行的计算机系统,服务器 等有专门用途的计算机通常只有主机,没有其他外设。

7. CPU 与内存、外存交换信息:CPU 可以直接通过总线与存储器交换信息,但不能直接 与

外存储器交换信息

8. 微机的基本结构:芯片、主板、系统单元

芯片:微机里需要很多电路, 这些电路大都做成了集成电路 (Integrated Circuits, 简称 IC 。集成电路是用特殊工艺将大量诸如三极管、电阻、电容、连线等电

路器件做成微小的电路,并蚀刻在半导体晶片上制成的。一个或多个集成电路 可以封装成一个芯片,芯片一般与邮票大小相同。微机中最重要的芯片就是 CPU ,同其他芯片一起安装在一个电路板上。

主 板 :微 机 中 最 大 的 一 块 电 路 板 称 为 主 板 (mainboard, 也 叫 系 统 板 (systemboard或母板 (motherboard,主板安装在机箱内, CPU 和内存直接安 装在主机板上。除此之外,主板上还安装了组成计算机的主要电路系统,主要 有 BIOS 芯片、处理输入 /输出的 I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指 示灯插接件、扩充插槽、直流电源等。此外,主板上还有蚀刻的电路,为芯片 之间传送数据提供通道,主板作为其他硬件运行的平台,为电脑的运行发挥联 通和纽带的作用。 所以说,主板是微机最基本的也是最重要的部件之一。 芯片 组(Chipset 是核心组成部分,可以比作 CPU 与周边设备沟通的桥梁。 系统单元:在微机硬件系统中,从系统的观点上,我们通常把主机箱看成是一 个的系统单元。为保护微机部件,通常将微机硬件系统中不属于设备 的各部件都装在一个金属或塑料箱子内,由于主板、微处理器、内存和芯片组 都装在这个箱子里,所以俗称为“主机箱” 。 值得说明的是:主机箱里并不只有主 机部件,还有电源、硬盘、风扇、以其他一些设备的驱动器等等。主机箱连同 其内的各种部件统称为系统单元,其他外部设备,如

键盘、鼠标、麦克风、显 示器、 打印机等, 它们放置在系统单元之外, 通过电缆和接口与系统单元相连。 9. 总线的基本结构(DB 、 CB 、 AB :内部总线、系统总线、外部总线

内部总线:内部总线:内部总线是在 CPU 集成电路芯片内部的总线,是 CPU 与内部各组件之间互联,所以也叫片总线。

系统总线:主要提供了

CPU

与计算机系统各部分之间的信息通路,所以称为系统总线,它决定了微型机 CPU 与主存、内部与外部的联络方式。

外部总线:是微机与外部设备之间的总线,也称为扩展总线。

10. 操作系统(定义、功能、特征、进程状态

定义:操作系统(OS 是计算机系统的控制和管理中心,是最底层的软件,它 控制所有计算机运行的程序并管理整个计算机的资源,是计算机裸机与应用程 序及用户之间的桥梁。

功能:

文件系统(File system :用于保存和管理文件,包括程序和文档等数据。

用户界面(User interface :提供人机交互接口,便于操控计算机并提交计算 任务。

内存管理(Memory management :将不同用户、不同程序的数据资源从文件 中动态加载到内存中并进行有效的管理,以备 CPU 访问。

进程管理 (Processing management :管理大量程序的运行和调度, 确保 CPU 计算资源的高效利用

设备管理(Device management :提供外界设备与计算机之间的数据交互管 理,包括键盘输入以及显示器输出等输入输出功能。

网络通讯(Networking :提供计算机之间的数据交互和服务访问。

安全机制(Security :保证计算机的运行安全和信息安全。

特征:1. 并发性 2. 共享性 3. 异步性 4. 虚拟性

进程状态:

(1 就绪 (Ready状态

当进程已分配到除 CPU 以外的所有必要资源后,只要再获得 CPU ,便可立即 执行,进程这时的状态称为就绪状态。在一个系统中处于就绪状态的进程可能 有多个,通常将它们排成一个队列,称为就绪队列。

(2 执行状态

进程已获得 CPU ,其程序正在执行。在单处理机系统中,只有一个进程处于执 行状态;在多处理机系统中,则有多个进程处于执行状态。

(3阻塞状态

正在执行的进程由于发生某事件而暂时无法继续执行时,便放弃处理机而处于 暂停状态,亦即进程的执行受到阻塞,把这种暂停状态称为阻塞状态,有时也 称为等待状态或封锁状态。 致使进程阻塞的典型事件有:请求 I/O, 申请缓冲空 间等。通常将这种处于阻塞状态的进程也排成一个队列。有的系统则根据阻塞 原因的不同而把处于阻塞状态的进程排成多个队列。

11. 操作系统的实例:

Windows 由微软公司开发,是一个多任务的操作系统,他采用图形窗口界面, 用户对计算机的各种复杂操作只需通过点击鼠标就可以实现。

UNIX :多用户、多任务的分时操作系统

Linux :开源免费的类 UNIX 的 OS

Mac OS X:苹果公司开发的基于 UNIX 的 OS

IOS :苹果公司的移动操作系统

Android :基于 Linux 的自由及开放源代码的 OS (移动设备

Chrome OS 谷歌开发的基于 Linux 的开源 PC 操作系统

12. 进制转换

1. 非十进制数转换为十进制数:按权展开

(256.12 10=2×102+5×101+6×100+

1×10–1+2×10– 2

(101.01 2=1×22+0×21+1×20+

0×2–1+1×2– 2

2. 十进制数转换为非十进制数

整数部分:除以 r 倒取余数

小数部分:乘以 r 正取整数

例 100.345(D≈1100100. 01011(B

3. 二 -八 -十六进制数间的转换

2-8:以小数点为界 , 分别向左、向右每三位一组进行分割,不足三位补 0。写出

每三位对应的八进制数。

2-16:四位一组分割

(2AF.C5 16 = (1010101111.11000101 2

13. ASCII 码:美国标准信息交换码, 是目前国际上最为流行的字符信息编码方案。 ASCII 码

使用指定的 7 位或 8 位二进制数组合来表示 128 或 256 种可能的字符。标

准 ASCII 码也叫基础 ASCII 码, 使用 7 位二进制数来表示所有的大写和小写

字母,数字 0 到 9、标点符号, 以及在美式英语中使用的特殊控制字符。

14. 原码、反码、补码,表示范围

1. 源码:定义:分别用 0和 1代替数的正号和负号,并置于最高有效位上, 绝 对值部分置于右端,中间若有空位填上零。

原码的表示范围:– (2n – 1– 1~(2n – 1– 1

当 n=8时,原码的表示范围 -127~+127

[+0]原 =0 0000000

[-0]原 =1 0000000

不便于计算

2. 反码:定义:正数的反码表示与其原码表示相同, 负数的反码表示是把原码 除符号位以外的各位取反。

反码的表示范围:– (2n – 1– 1~(2n – 1– 1

[+0]反 =0 0000000

[-0]反 =1 1111111

不便进行减法等运算

反码是中间过渡码,可用于通过反码求补码

3. 补码:定义:正数的补码表示与其原码表示相同, 负数的补码表示是把原码 除符号位以外的各位取反后,末位加 1。

补码的表示范围 :– 2n – 1 ~ (2n– 1– 1

补码计算,可以把减法运算转化成加法运算

0的补码表示唯一:00000000

很难直接看出它的真值

直接写出负数补码的方法:先写出负数的原码,除符号位外,从右端开始看 第一个 1(不含的左面数码按位变反。

原码除符号位外从高到低按位取反,直到最后一个 1为止,最后一个 1及其

右侧的 0不变。

15. 二进制加减法运算:[X±Y]补码 =[X]补码±[Y]补码

求补码:除符号位按位求反加 1

计算:连同符号一起运算

求真值:结果为负需求补得真值

16. 子网划分:资源子网、通信子网

17. 数据库的 3级模式、二级映射:

三级模式结构:外模式、模式、内模式

两级映射:外模式 /模式映射、模式 /内模式映射

18. 数据库、数据库管理系统、数据库系统:

数据库:数据库(Database , DB 简单来讲,就是用来存放数据的“仓库”。

这些数据可能是文字、可能是图片或者一段音频、视频信息。

数据库管理系统:数据库管理系统 (Database Management System, DBMS ,

简单来讲,就是用来管理数据库的一种计

算机软件, 通过 DBMS 可以方便地管理数

据库中的数据。 DBMS 位于用户 (或者应

用程序和操作系统之间的系统软件,通

常具有数据定义、数据操作和维护数据库

安全的功能。

数据库系统:数据库系统(Database System, DBS ,简单来讲,数据库系

统就是前面介绍的数据库和数据库管理系统的综合体。通常数据库系统是包

含了数据库、数据库管理系统、操作系统、计算机硬件系统和用户等元素在 内的人机系统,其核心是数据库管理系统。

19. 数据库管理员 DBA :数据库管理员(Database Administrator, DBA 是指对数据库系 统进行日常管理、维护和集中控制的人员。

20. 数据库的关系运算:

传统集合运算:并、交、差、笛卡尔积

专门关系运算:选择、投影、连接

21. ER 模型:按照用户的观点对现实世界的事物

及其联系的表示,是客观事物(实体及

其自然联系在人脑中形成的概念, 与

具体的 DBMS 无关。常用 “实体 -联

系(Entity-Relationship ”方法来表

示,即 E-R 模型或称为 E-R 图。

“实体”——用矩形框图表示,框图内标明实体名

“属性”——用椭圆形表示,框图内标明属性名,并用实线将其与对应的实体联 系起来

“联系”——用菱形表示,菱形框内标明联系名,并用实线将其与对应的实体联 系起来。联系的类型可以为 1:1、 1:n,以及 m:n

22. 算法的基本特征:

有穷性:一个算法必须在执行有限个操作步骤后终止

确定性:算法中每一步的含义必须是确切的,不可出现任何二义性

有效性:算法中的每一步操作都应该能有效执行,一个不可执行的操作是无

效的。例如,一个数被 0除的操作就是无效的,应当避免这种操作

有零个或多个输入:这里的输入是指在算法开始之前所需要的初始数据。这 些输入的多少取决于特定的问题

有一个或多个输出:所谓输出是指与输入有某种特定关系的量,在一个完整 的算法中至少会有一个输出。

23. 算法和数据结构

算法的表示方法:1、伪代码表示方法

2、 流 程 图 表 示 方

法 :sum=1+2+3+4+5…… +(n-1 +n

数据结构:通常,一些常用的、成熟的方法整理成为若干固定的数据组织形 式,这就是数据结构。数据结构中的典型形式有数组、栈、队列、链表、树、 图、堆、散列表等类型。

数据的逻辑结构:基本类型和构造类型

整数类型。计算机所定义的、其值属于一定范围的整数

实数类型。又称浮点数类型,计算机所定义的其值属于一定范围的小数。

逻辑类型。 取值为真和假, 通常用非 0整数和 0表示, 或表示为 true 和 false 。 字符类型。取值为计算机所采用的字符集的元素。

指针类型。取值为内存中某存储单元地址,该单元存有某种类型的数据。 数据的存储结构:常见的存储映像方式如下:

顺序方式、链接方式、索引方式、散列方式。

上面 4种方式可以混合使用,同一种数据在不同的算法和应用中也可以采用 不同的存储映像方式,从而形成不同的数据结构。

24. 互联网(IP 地址、 TCP/IP、 WWW 、 HTTP 、 FTP 、 HTML 、 URL

IP 地址:IP 是英文 Internet Protocol的缩写,意思是“网络之间互连的协议”, 也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中,它是能 使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则,规定了计算机在 因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统,只要遵 守 IP 协议就可以与因特网互连互通。 IP 地址,互联网协议地址,又译为网际 协议地址,缩写为 IP 地址(IP Address 。 IP 地址是 IP 协议提供的一种统一 的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址, 以此来屏蔽物理地址的差异。

TCP/IP:在 Internet 中包含的网络是形形色色的,它们的硬件组成不同,运 行的协议也不同。要将它们连接起来协调工作,就需要一个大家都公认的协 议。 传输控制协议和网际协议 TCP/IP(transmission Control Protocol / Internet Protocol 就是这样的协议簇。

它是美国国防部高级研究计划署为实现美国本 土广域互联网 APARNET 而开发的通信传输协议。 由于 Internet 的成功应用, TCP/IP已成为世界公认的事实上的网络标准。

www :万维网 (亦作“Web”、 “WWW”、 “'W3'”, 英文全称为“World Wide Web” , 是一个由许多互相链接的超文本组成的系统,通过互联网访问。在这个系统 中, 每个有用的事物, 称为一样“资源”; 并且由一个全局“统一资源标识符” (URI 标识;这些资源通过超文本传输协议(Hypertext Transfer Protocol传送给 用户,而后者通过点击链接来获得资源。

HTTP :超文本传输协议(HTTP , HyperText Transfer Protocol 是互联网上 应用最为广泛的一种网络协议。所有的 WWW 文件都必须遵守这个标准。设 计 HTTP 最初的目的是为了提供一种发布和接收 HTML 页面的方法。

FTP :文件传输协议 FTP [ File Transfer Protocol ]使得主机间可以共享文件。 FTP 使用 TCP 生成一个虚拟连接用于控制信息,然后再生成一个单独的 TCP 连接用于数据传输。 控制连接使用类似 TELNET 协议在主机间交换命令 和消息。 文件传输协议是 TCP/IP网络上两台计算机传送文件的协议, FTP 是 在 TCP/IP网络和 INTERNET 上最早使用的协议之一,它属于网络协议组的 应用层。 FTP 客户机可以给服务器发出命令来下载文件,上传文件,创建或 改变服务器上的目录。

HTML :超文本标记语言, 标准通用标记语言下的一个应用。 “超文本”就是指 页面内可以包含图片、链接,甚至音乐、程序等非文字元素。 超文本标记语 言的结构包括“头”部分 (英语:Head 、 和“主体”部分 (英语:Body , 其中“头” 部提供关于网页的信

息,“主体”部分提供网页的具体内容。

URL :统一资源定位符(Uniform Resource Locator, URL 是对可以从互联 网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示,是互联网上标准资源 的地址。互联网上的每个文件都有一个唯一的 URL ,它包含的信息指出文件

的位置以及浏览器应该怎么处理它。

二、填空 15

1. 计算机语言处理系统

源程序、编译程序、汇编程序、连接程序、目标程序

2. 二进制算术运算

见一 12

3. 补码与补码运算

见一 14.15

4. 计算机指令的执行过程

完成一条指令的操作可分为三个阶段:取指令、分析指令和执行指令。

取指令:根据程序计数器 PC 的内容 (指令地址 到主存储器中取出指令,并放 置到指令寄存器 (InstructionRegister,简称 IR 中。 IR 也是一个专用寄存器, 用来临时存放当前执行的指令代码,等待译码器来分析指令。当一条指令被 取出后, PC 便自动加一,使之指向下一条要执行的指令地址,为取下一条指 令作好准备。

分析指令:控制器中的操作码译码器对 IR 中的操作码进行译码送往操作控制 器(OC

,以识别不同的指令类别及各种获取操作数的方法,产生执行指令

的操作命令(也称微命令发往计算机需要执行操作的各个部件。

执行指令:根据操作命

令取出操作数, 完成指

令规定的操作。

5. 算法的特征、算法的评价

见一 22.23

6. 算法的描述

见一 23

7. 数据库系统体系结构

见一 18

8. 互联网协议

TCP/IP:在 Internet 中包含的网络是形形色色的,它们的硬件组成不同,运 行的协议也不同。要将它们连接起来协调工作,就需要一个大家都公认的协 议。 传输控制协议和网际协议 TCP/IP(transmission Control Protocol / Internet Protocol 就是这样的协议簇。它是美国国防部高级研究计划署为实现美国本 土广域互联网 APARNET 而开发的通信传输协议。 由于 Internet 的成功应用, TCP/IP已成为世界公认的事实上的网络标准。

HTTP :超文本传输协议(Hypertext Transport Protocol, HTTP :是浏览器 和 Web 服务器之间的通信协议

9. 多媒体信息数字化

图形图像信息数字化:图像信息数字化。图像数字化的目的是将模拟图像转

换为数字图像，以便计算机存储与处理。 图像数字化方法有两种：扫描仪等输入设备捕捉后产生影像，将其数字化后 以位图形式存储；对模拟图像进行采样、量化和编码生成计算机可识别的二 进制的数字图像。 编码：把图像按行与列分割成 m×n 个网格，然后将每个网格的图像表示为该 网格的颜色平均值的一个像素，m 与 n 称为图像的分辨率 声音信息数字化：采样是指在模拟音频的波形上每隔一定的间隔取一个幅度 值；量化是将采样得到的幅度值进行离散、分类并赋值的过程；编码是将量 化后的整数值用二进制来表示 颜色信息数字化：颜色是对光的视觉效应，光线是由波长范围很窄的电磁波 产生的，

不同波长的电磁波表现为不同的颜色。红（Red） 、绿（Green） 、蓝 （Blue）是颜色的三原色，以不同比例将原色混合，可以产生出其他的新颜 色， 这便是颜色的 RGB 模型。 计算机中的颜色正是采用这种 RGB 颜色系统。 每个颜色分量的取值从 0 到 255，一共有 256 种可能。则计算机中所能表示 的颜色为 256×256×256=16777216 种，这也是 16M 色的来由。 三、判断 15 1. 关于网络 计算机网络的构成：计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能， 那么从它的结构上相应地也可以分为两层：面向数据处理的计算机和终端负 责数据通信的通信控制处理机 CCP 和通信线路。从计算机网络组成的角度， 典型的计算机网络从逻辑功能上可以分成两个子网：资源子网和通信子网

计算机网络分类：按网络覆盖的地理范围分类：局域网(Local Area Network 简称 LAN、 城域网(Metropolitan Area Network 简称 MAN、 广域网(Wide Area Network 简称 WAN； 按照网络的工作模式分类： 对等网、 客户/服务器网络； 按使用范围划分：公用网、专用网；按通信介质划分：有线网、无线网 计算机网络的组件：组建一个网络所需的硬件我们叫网络的组件。这里了解 网络的基本组件，包括传输介质、网卡、集线器、交换机和路由器。传输介 质包括：1．双绞线 2．同轴电缆 3．光缆 4．微波传输和卫星传输 2. 关于磁盘 文件通常组成目录以方便使用。为了使用户能方便地在外存上找到自己所需 的文件，通常由系统为每个文件建立一个目录项。目录项包括文件名、文件 属性、 文件在磁盘上的物理位置等。 由若干个目录项又可构成一个目录文件： 目录结构、路径名、当前目录。对于大型文件系统，通常采用三级或三级以 上的目录结构，以提高对目录的检索速度和文件系统的性能。多级目录结构 又称为树型目录结构，主目录在这里被称为根目录，把数据文件称为树叶， 其它的目录均作为树的结点。 3. 关于 ER 模型 见一 21 4. 关系模型的特点 1、数据结构简单 2、关系规范化 3、概念简单，操作方便。 关系完整性约束：

任何误差。有损压缩是指利用压缩后的数据进行还原时，重构后的数据与原 数据存在不同，即存在数据丢失的压缩编码，是不可逆的。 7. 关于操作系统的进程状态转换图 8. 关于原码反码和补码 见一 14、15 9. 四代计算机元器件 电子管-晶体管-中小规模集成电路-超大规模集成电路 四、综合 10 1. 关于多媒体信息的数字化 见二 9 2. 关于算法设计 见一 23