计算机基础
一：计算机的发展史
电子元器件：电子管
特点：体积大、耗能高、运算速递慢
硬件方面：卡片、磁带
软件方面：
电子元器件：晶体管
特点：耗能降低、运算速度提高、可靠性提高、成本下降
硬件方面：磁带、磁盘
软件方面：
电子元器件：中小规模集成电路
特点：
硬件方面：开始采用半导体存储
软件方面：
电子元器件：大规模和超大规模集成电路
特点：
硬件方面：半导体存储完全替代磁芯存储
软件方面：操作系统不断升级
二：计算机的应用领域
（一）：科学计算
（二）：数据处理：最重要的功能
（三）：过程控制
（四）：人工智能
（五）：计算机辅助应用
（六）：电子商务
三：计算机未来的发展趋势
（一）：巨型化
（二）：微型化
（三）：多媒体化
（四）：智能化
（五）：网络化
四：计算机的特点
（一）：运算速度快
（二）：运算精度高
（三）：逻辑运算能力强
（四）：存储空间大
（五）：自动化程度高
五：计算机的分类
性能：巨型计算机；大/中型计算机；小型计算机；微型计算机
用途：专用计算机；通用计算机
六：中国计算机的发展史
“银河”；首台亿级；独立创造
“天河一号”：破千万亿
一：计算机常见的数据编码
机器数： 符号位 + 数字位
（原码、反码、补码）0的补码正负相同
BCD编码：8421，将十进制数用二进制数表示
826 = 1000 0010 0110
ASCII编码：8位 ，0 *** **** ：基本ASCII码（0~127） ； 1*** **** ：扩充的ASCII码
国标码：2个字节，每个字节只使用后7位，最高位为0 0*** **** 0*** ****
机内码：2个字节，每个字节只使用后7位，最高位为1 1*** **** 1*** ****
微型计算机硬件系统
一：冯诺依曼原理（早期以“运算器”为核心；现在以“存储器”为核心）
- 控制器：控制计算机各个部件之间的协调工作
- 运算器：进行算术和逻辑运算
- 存储器：存放数据和程序
- 输入设备：接收外部信息
- 输出设备：显示
二：计算机的工作原理
计算机的运行过程其实就是逐条地执行指令
取指令->执行指令->取指令->执行指令->取指令->执行指令...........
三：计算机系统的组成
-
硬件系统
- 主机 ：
- - CPU（运算器、控制器）
-- 内存储器（RAM、ROM）
- 主机 ：
-- 外设
-- 外存储器（硬盘、软盘、光盘、U、盘）
- - 输入设备、输出设备
- 软件系统
-- 系统软件 ：（操作系统、数据库管理系统）
-- 应用软件
四：微信计算机的性能指标
（一）：运算速度 MIPS
（二）：主频 MHz
（三）：字长 位数
（四）：内存储器容量
（五）：外存储器容量
（六）：I/O速度
（七）：存取周期
五：中央处理器的组成（CPU）
- 运算器：进行算术和逻辑运算。对信息的加工处理
- 控制器：协调各个部件间的运行，完成指令所规定的操作
- 寄存器：CPU内部存储单元，用来保存指令执行过程中临时存放的寄 存器操作数和操作结果
性能指标：
（一）：主频（时钟频率、倒数是时钟周期）
（二）：外频
（三）：字长
（四）：多核（n个运算核心）
（五）：缓存（位于CUP与内存之间）
CISC（复杂指令系统）
特点：指令系统繁杂；指令种类多、格式多、字长不固定、寻找方式多、采用微程序控制器、cpu中设有专用寄存器、
RISC（精简指令系统）
特点：字长固定，寻找方式减少、cpu中存在多个通用寄存、选取频率高且简单的指令、采用流水线技术，多个指令在同一个时钟周期内完成、采用优化编译技术、控制器采用组合逻辑控制为主
六：主板（大型电路板）
系统总线（BUS）：
（按照传送信息的不同）
- 地址总线：单向，传送地址信息（寻址）
- 控制总线：双向，传送数据信息
- 数据总线：双向，传送命令及状态
芯片：
- 南桥芯片
- 北桥芯片：主导作用
七：内存储器（内存、主存）
- 随机存储器RAM
特点：可读可写，读出时不破坏数据的原有性，只有写入的时候才会改变；用于暂时存放信息，电源断开时，会丢失数据，具有易失性；
分类：SRAM（静态随机存储器）：速度快、一般用于高速缓冲存储器
DRMA（动态随机存储器）：需要周期性地在数据消失前进行刷新
- 只读存储器 ROM
特点：用户只能读不能写入，一般存放固定的程序数据
分类： MROM（掩模型）：由厂家一次性写入
PROM（编程型）：由用户写一次
EPROM（可编程可擦除）：用户可多次修改写入
EEPROM（可编程可擦除）：用户可多次修改写入（高电场）
七：外存储器（外存、辅存）
- 硬盘
分类：机械硬盘HDD
固态硬盘SSD
混合硬盘HHD - 软盘：
- 光盘
- 移动存储设备：U盘、移动硬盘
八：输入设备
鼠标、键盘、手写笔、扫码仪、摄像机.....
九：输出设备
显示器（像素、点距、分辨率、刷新率）、绘图仪、打印机、音箱
微型计算机软件系统
一：分类
- 系统软件（操作系统、语言处理程序、数据库关系系统）
- 应用软件（办公软件、工具软件等,......）
二：操作系统（OS opreation system）
从用户角度上来讲，是以软件的形式才管理和使用计算机硬件系统的功能
发展过程
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人工操作方式：无操作系统，全部手动人工做操
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脱机输入/输出方式：借助磁盘先预写入程序，
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批道处理系统：
单道批处理系统：内存中始终只保持一个作业，具有顺序性、自动性
多道批处理系统：多个作业在内存中共同进行，共享cpu的资源，具有资源利用率高、系统吞吐量大、平均周转时间长、无交互能力
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分时处理系统：多路性、及时性、交互性、独立性（共享一个主机、共享资源）
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实时处理系统：多路性、及时性、交互性、独立性、可靠性（共享一个主机共享资源）
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微机操作系统： 单用户单任务（MS-DOS）、单用户多任务（window）、多用户多任务（Linux、Uniux）
- 网络操作系统
三：操作系统的基本特性
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并发性（最重要的、其他三个都是以这个为前提的）
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共享性：共享资源
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虚拟性：时分、空分
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异步性
四：操作系统的功能
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处理机管理功能：对进程的管理，包括创建和撤销。对各个进程间的协调和处理，按一定的算法将处理机分配给进程
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存储器管理：内存分配、内存管理、内存保护、地址映射和内存扩充
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设备管理功能
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文件管理功能
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作业管理功能
五：进程：
为了能对并发执行的程序进行更有效的管理和控制，所以引入了进程这个概念，进程是系统分配资源基本单位。（在不引入线程的概念中，也是分配和调度的基本单位）
特点：
（一）动态性：进程的实质就是程序的执行过程；程序是静态的，进程是动态的
（二）并发性：在同一时间内，多个进程能同时进行，但是程序不能同时进行，程序不具备并发性
（三）独立性
（四）异步性
线程：使得线程为调度和分配的最小单位，因为线程不具备系统资源，所以能更快速的并发。
进程的三种状态
-
就绪
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执行（运行）
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阻塞（等待）：请求I/O、申请缓冲空间等
就绪->执行 执行->阻塞 执行->就绪
六：死锁
产生的原因：
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资源竞争
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进程间推进顺序非法
四个必要条件：
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互斥条件：资源被进程所拥有，只能等到用完才能释放
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请求和保持条件：有了还想要
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不可剥夺条件
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环路等待状态：互相等待释放，
计算机病毒
宏病毒：office，感染微软的文档的专向病毒
蠕虫病毒：破坏网络中的信息或者造成网络中断
木马病毒
病毒防御：
提高安全意识
安装杀毒软件
定期杀毒
网站安全
备份数据
科技前沿技术
一：大数据
4V：
数据大
类型多
速度快
价值密度低
二：云计算
分类：
基础设施作为服务（Laas）；平台作为服务(Paas)；软件作为服务(SaaS)
三：物联网
四：人工智能
国际上对计算机的分类是以计算机的性能为标准的
总线的异步通信不采用时钟，采用握手
在浮点机中，判断源码的规格是尾数为1，其他任意
微型计算机的编指方式一般按字节编指
一个节拍信号的宽度指的是时钟周期
I/0采用统一编指时，进行输入输出的指令是访存指令
存放微指令的控制存储器属于CPU
引起中断发生的事件叫做“中断源”
程序计数器用来存放现行执行的指令地址获取下一条将要执行指令的地址
具备同步能力的记录方式包括FM PM MFM
DMA工作方式：
CPU停止访问主存：
周期挪用：I/O设备读写周期大于内存存储周期
交替访问
指令寄存器的位数取决于“指令字长”，存放指令
通用寄存器的位数取决于“机器字长”
CPU对不可屏蔽中断必须做出相应；对可屏蔽中断视情况而定
主机与高速硬盘进行数据交换一般采用DMA方式
中断向量： 中断服务程序入口单元的地址
中断向量地址：中断服务程序入口单元地址的指示器
若采用双符号位，则发生溢出的特征是 01：正溢 10：负溢
浮点数： 阶码 + 符号 + 尾数
总线一定要与接口相连；反之未必；
发生中断请求的可能条件是：一次I/O操作、机器故障、DMA操作
硬盘容量：磁头 磁道 扇区 柱面
显示系统： 显卡+ 显示器
程序查询：主机不断查询外设状态
水平指令：一次能定义并执行多个；
垂直指令: 一次一个
机器周期：内存读取一条指令字的最短周期
扩展操作码：指令优化技术
中断允许触发器：控制禁止中断或允许中断，开关
单指令做两个操作数的运算，利用隐含寻址方式
RAM芯片是5128位 引出线的最小数目：9（地址线）+8（数据线）+1+1 = 19
RAM芯片是512K8位 19（地址线）+8（数据线）+1+1 = 19
CPU芯片中的总线属于内部总线
表征系统运行状态的部件是程序状态字（PAW）
寄存器寻址：操作数在寄存器中
寄存器间接存在：操作数的地址在寄存器中
立即寻址：操作数包含在指令中
虚拟存储器寻址：主存-辅存，映像是全映射映像
虚拟存储技术：补充相对地址空间的技术
存储单元：存储机器字
同步控制：统一时序控制
程序控制指令：改变程序执行的顺序
分页存储管理：很好的解决了碎片问题
分区存储管理：空闲分区“地址”从小到大
总线复用方式：减少总线中信号线的数量
固件：将一部分软件永久地存储在只读存储器中
磁盘存储器的方式采用MFM
指令优化编码：huffman方法最佳
不同信号在同一条信号线上分时传输 叫做 总线复用
硬布线 = 组合逻辑
采用规格化浮点数是为了提高运算精度
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