计算机科学导论

计算机科学导论
  该部分资料用于熟悉计算机基础的跨界内容(散见于简答题),在内容上并不要求完全掌握,但一定要全部有所了解。
  该内容已足以应对841考试,熟悉后面对真题将不再有无从下手、遍寻书中无觅处的感受。
A 计算机概述
1、计算机简史
2、计算科学的学科体系
CC2001将计算学科的主要内容分为14个主领域:
(1)离散结构(2)程序设计基础(3)算法与复杂性(4)体系结构(5)操作系统(6)网络计算(7)程序设计语言(8)人机交互(9)图形学和可视化计算(10)智能系统(11)信息管理(12)软件工程(3)社会和职业问题(14)科学计算
3.计算机的分类:巨型机、大型机、小型机、微型机、工作站
4、计算机应用
科学计算、数据处理、实时控制、人工智能、通信和文字处理、多媒体技术、教育、军事、网络技术与信息高速公路、计算机辅助设计和制造
5计算机发展趋势:巨型化、网络化、智能化、新型计算机
B 信息表示与运算
一、数据单位
(1)位(b)计算机的最小单位,是用0或1表示的一个二进制数值
(2)字节(B),是计算机基本的存储单位。1B=8b
(3)字,有一个或多个字节组成。
(4)KB\MB\GB\TB
二、原码、反码、补码
原码:用最高位表示符号位,符号位为0,则表示正数;符号位为1,则表示负数。
补码:补码规则为:正数的补码和其原码形式相同,负数的补码是将它的原码除符 号 位以外逐位取反(0变为11变为0),最后在末位加1
反码:原码变反码规则为:正数的反码和其原码形式相同,负数的反码是将符号位除外,其他各位逐位取反。
三、数的定点表示
1.  数的定点表示
(1)定点整数
将小数点固定在数的最低位之后。定点整数存储格式如下图所示。
(2决战东北)定点小数
将小数点固定在符号位之后,最高数值位之前。定点纯小数存储格式如图所示。
2数的浮点表示
计算机中还使用浮点表示格式(即小数点位置不固定,是浮动的)。浮点数分成阶码和尾数两部分。浮点数存储格式如图所示
3、BCD码
4、西文信息的编码与表示
  字符编码(Character Code)就是用二进制编码来表示字母、数字以及专    门的符号。
  在计算机系统中有两种重要的字符编码方式:ASCIIEBCDICEBCDIC(扩展的二十进制交换码)是西文字符的一种编码。采用8位二进制表示,共有广东药学院图书馆256种不同的编码,可表示256个字符。
目前计算机中普遍采用的是ASCII(American Standard Code for Information Interchange)码,即美国信息交换标准代码。
5、中文信息的编码与表示
(1) 汉字字符集与编码:GB2312-1981  ——GB13000-1993——GB18030-2000
(2)汉字的输入:(1)数字编码、(2)拼音编码、(3)字形编码
(3)汉字的机内码:是指计算机系统内部为存储、处理和传输汉字而使用的代码,简称内码,是汉字在设备或信息处理系统内部最基本的表达形式。
(4)汉字的输出:如要显示或打印出来,必须把汉字的机内码转换成人们可以阅读的方块字形式。
敦化电视台(5)汉字信息处理的工作过程
四运算
1.BCD码的运算
若两个8421码数相加之和等于或小于1001,即10进制的9,不需要修正;若相加之和在1015之间,本位还要进行加6修正,进位是在进行加6修正时产生的;若相加之和在1618之间时,向高位的进位会在相加过程中给出,对本位也需要进行加6修正。
2.逻辑运算(0假1真)
(1) 与∧(2)或(3)非undefined(4)异或undefined——两者同为假,两者异为真。
3.补码的运算
五其他
1.数据结构
a.概念:是指数据之间的关系,包括以下三方面
(1)逻辑结构:B=(KR)
(2)数据的存储结构:是指逻辑结构在计算机存储器中的实现。
(3)数据的运算:是指在数据的逻辑结构上定义的操作算法。如:检索,插入,删除,更新
b.常用数据结构
杜威实用主义线性结构:有且仅有一个终端结点和一个开始结点,并且所有结点都最多只有一个前驱结点和一个后续结点。
非线性结构:可能有多个终端结点和多个开始结点,并且每个结点可能有多个前驱结点和多个后续结点。
c.应用
图书馆的书目检索系统自动化问题、人机对弈问题、哥尼斯堡七桥问题pitstop
2.计算机为什么要采用二进制?
(1)计算机中,数是用物理器件的状态表示的,二进制只有两种状态(01),容易用电路表示。电位的高低,脉冲的有无,电路的通断等都可表示。(2)二进制运算规则简单,容易用数字逻辑电路实现。(3)二进制可方便的表示逻辑值,进行逻辑运算。
C 计算机基本工作原理
一有关概念
1.计算的概念
狭义的计算:(传统的计算的概念),是指数的计算
广义的计算:则是指“一个问题有没有方法来解决”。即什么能有效地自动进行?什么不能有效地自动进行?这就是“能行性”的问题。
2.程序
计算机程序是指预先设定好的,能够在计算机系统中运行的程序。
3.存储程序原理
将根据特定问题编写的程序存放在计算机存储器中,然后按存储器中存储程序的首地址执行程序的第一条指令。以后就按照该程序的规定顺序执行其他指令,直至程序结束执行。
4.冯诺依曼结构
5.计算机系统的组成
6.超越冯诺依曼结构
1.  并行计算
(1)并行性
        所谓并行性是指在同一时刻或在同一时间段内完成两种或两种以上的工作,并行性是指时间上的重叠。严格地说,并行性可分为同时性和并发性两种形式。同时性是指两个或多个事件在同一时刻发生。并发性是指两个或多个事件在同一时间段内发生。
(2) 并行处理
        a. 提高计算机性能的措施之一是提高计算机处理的并行性,一般主要是采用“时间重叠”和“资源重叠”的方法。
        b.“时间重叠”是指多个处理过程在时间上互相错开,轮流使用一套硬件设备的各个部分,以加快硬件周转,提高计算机的处理速度,采用流水线方式工作的计算机称为流水线
计算机系统。
        c.“资源重叠”是指采用重复设置硬件设备的方法,即计算机中资源最紧张的设备就使用多个,如多处理器系统。
(3)并行计算
        利用并行计算机系统进行信息的并行处理称为并行计算。        并行算法的目标就是以空间换时间。即通过增加空间的维数和处理器的台数,来换取算法实现所需的时间 a.提高系统并行性:时间重叠,资源重叠,资源共享
2.向量计算机、生物计算机、神经计算机、量子计算机
D 计算机硬件系统
一.计算机硬件系统
现代计算机硬件系统可分为:中央处理单元、存储系统和输入输出(I/O)系统3个主要组成部分,用系统总线把它们连接在一起,如图所示
二.CPU(含寄存器)
1.四大功能:指令控制,操作控制,时间控制,数据加工
2.运算器
(1)数据加工处理部件,主要实现数学的算术运算和逻辑运算。
(2)a.执行所有的算术运算。 袁大炳
          b.执行所有的逻辑运算,并进行逻辑测试。
(3)算术逻辑运算单元ALU,通用寄存器组,累加寄存器,数据缓存进寄存器
3.控制器
(1)指挥和控制计算机各部件按一定时序协调操作的中心部件。
(2)a.根据指令在存储器中的存放地址,从存储器中取出指令。
b.对指令进行译码分析,并按一定的时序发出执行该指令所需的一系列操作控制信号,控制运算器、存储器及输入/输出设备等部件进行动作。
    c.执行完一条指令后,自动从存储器中取出下一条要执行的指令。
(3)程序计数器,指令寄存器,指令译码器,时序产生器,操作控制器
三.存储系统
1.三级存储器结构:高速缓冲存储器Cache、主存储器(简称主存)和辅助存储器(简称辅存)
2.主存
1.主存储器由半导体存储器构成,存储直接与CPU交换的信息。通常位于主机范畴之内,又称内存储器,简称主存或内存。它的特点是速度较高,但容量较小,价格高。   半导体存储器
  2.半导体存储器种类很多。按存取方式不同,可分为:
(1)随机存取存储器(RAM)
(2)只读存储器(ROM)

本文发布于:2024-09-23 01:29:53,感谢您对本站的认可!

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