计算机导论知识点总结.docx
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计算机导论知识点总结
计算机导论知识点总结
指令系统:
一台计算机中所有指令集合,它是表征一台计算机性能重要指标。
微型计算机中,控制器基本功能是指令操作数。
USB总线是以串行方式传播数据。
计算机网络:
计算机网络是运用通信线路连接起来互相独立计算机集合,其重要目是实现数据通信和资源共享。
计算机病毒:
破坏计算机功能或数据,影响计算机使用,并能自我复制一组计算机指令或程序。
操作系统:
操作系统是由程序和数据构造构成大型系统软件,它负责计算机所有软硬件资源分派,调度和管理,控制各类程序正常执行,并为顾客使用计算机提供良好环境。
高速缓冲储存器(Cache):
位于cpu和内存之间储存器,其特点是速度快,目是是储存器速度与cpu速度相匹配。
总线:
若干信号线集合,是计算机各某些之间实现信息传递通道。
数据构造:
数据构造是指具备一定构造(关系)数据元素集合,重要研究数据各种逻辑构造和物理构造,以及对数据各种操作。
进程:
一种程序(或者程序段)在给定工作空间和数据集合上一次执行过程,它是操作系统进行资源分派和调度一种独立单位。
程序计数器:
由若干位触发器和逻辑电路构成,用来存储将要执行指令在储存器中存储地址。
机器指令:
计算机执行某种操作命令,可由cpu直接执行。
cpu重要技术指标:
1.字长:
cpu一次解决二进制数位数。
2.主频:
cpu内部工作时钟频率,是cpu运算时工作频率。
3.地址总线宽度:
决定了cpu可以访问储存器容量,不同型号cpu总线宽度不同,因而可使用内存最大容量也不同。
4.数据总线宽度:
决定了cpu与内存,I/0设备之间一次数据传播信息量。
5.高度缓冲:
可以进行高速数据互换存储器,它先于内存,与cpu互换数据。
6.指令系统:
指令寻址方式越灵活,计算机解决能越强。
7.机器可靠性:
平均无端障时间越短,机器性能月好。
计算机硬件重要由运算器,控制器,储存器,输入设备,输出设备和(总线)构成
1.运算器:
重要完毕算数运算和逻辑运算。
2.控制器:
实现取指令,分析指令和执行指令操作控制,实现对整个运算过程有规律控制。
3.储存器:
是用来存储数据和程序部件,可以分为主存储器(也称内存储器),和辅助存储器。
4.输入设备,输出设备:
是实现计算机系统与人(或者其她系统)之间进行信息互换设备。
输入设备将外界信息转化为
计算机能接受和辨认信息,输入到计算机中,而输出设备是将计算机解决后信息转为人或者
其他设备可以接受和辨认信息。
操作系统是由程序和数据构造构成大型系统软件,它负责计算机所有软硬件资源分派,调度,管理,控制各类程序正常执行,并为顾客使用计算机提供良好环境。
1.解决器管理:
实现多道程序运营下对解决器分派和调度,使一种解决器为各种程序交替服务,最大限度提高cpu运用率。
2.存储管理:
对计算机主存储器进行管理,涉及主存分派与回收,主存保护,主存扩充。
3.设备管理:
对计算机各类外部设备(输入,输出及外存储器)管理。
详细涉及设备分派和回收,启动外设工作,进行故障解决等。
4.文献管理:
是面向顾客实现按名(文献名)存取,支持对文献存取,检索,插入,修改和删除,解决文献共享,保护,保密等问题。
5.作业管理:
向顾客提供实现作业控制手段,并且按一定方略实现作业调度。
机器语言,汇编语言,高档语言特点
1.机器语言:
是用二进制代码表达计算机语言,可直接执行。
计算机可以直接辨认和执行用机器语言编写程序,效率很高
指令二进制代码难以记住,因而人工编写机器语言程序很繁琐,易出错。
不同计算机有不同机器语言,因而通用性很差。
2.汇编语言:
汇编语言程序不能为计算机硬件直接辨认和执行,必要通过汇编器(汇编程序)系统软件"汇编",将汇编语言程序翻译为机器语言程序才干被硬件执行。
普通,将汇编语言程序称为源程序,汇编后得到机器语言程序称为目的程序。
3.高档语言:
高档语言是以接近于人自然语言编写程序计算机语言。
高档语言编写程序可以在不同计算机上运营,通用性强。
编程以便,简朴。
所编写源程序必要通过"编译"或者"解释"生成目的程序,才干在计算机上执行。
控制器由指令部件,时序部件和微操作控制部件等构成。
1.指令部件:
涉及程序计数器(PC),指令寄存器(IR),指令译码器(ID)。
(1)程序计数器由若干位触发器和逻辑门电路构成,用来存储将要执行指令在存储器中存储地址。
(2)指令寄存器由若干位触发器构成,用来存储从存储器取出指令
(3)指令译码器由门组合线路构成,用来实现对指令操作码译码。
2.时序部件:
将一条指令所包括一系列微操作安排不同"时标"中,实现对微操作定期。
3.微操作控制部件:
综合时序部件所产生时标信号和指令译码器产生译码信号,发出取指令和执行指令所需要一系列微操作信号。
寄存器,高速缓冲,主存储器各自特点。
1.寄存器:
位于cpu中,重要用来存储指令,地址,数据等。
速度与cpu匹配,容量小。
2.高度缓冲存储器:
是一种速度不久,容量小存储器,存储cpu近期要执行指令和 数据,以减少cpu对内存访问,提高整机性能。
3.主存储器:
存储计算机运营指令和数据,容量大,但速度比寄存器和高度缓冲器慢。
指令执行过程。
计算机指令执行普通分为2个阶段:
一方面将要执行指令从内存中取出送入cpu中,然后由cpu对指令进行译码,判断该指令要完毕操作。
向各部件发出完毕该操作控制信号
完毕该指令功能。
当一条指令执行完毕后就解决下一条指令。
普通将第一阶段称为指令周期,第二阶段称为执行周期。
1946年在美国宾夕法尼亚大学,莫克利和埃克特,建造了第一台通用电子数字计算机ENIAC冯诺依曼重要提出了“程序储存”和“二进制”。
以构成计算机硬件逻辑组件为标志,计算机发展经历了4个阶段,电子管,晶体管,中小规模集成电路,大规模和超大规模集成电路。
计算机系统朝着微型化,巨型化,网络化和智能化方向发展。
微型计算机以微解决器为核心,按组装形式可分为便携式和非便携式两类,按照计算机与否由最后顾客使用,分为独立式微型计算机和嵌入式微型计算机。
第一代计算机网络是单解决中心网络,也称“面向终端计算网络”,第二代计算机网络是“多解决中心网络”又称“计算机-计算机网络”1984,ISO组织提出了“开放系统互连(OSI)参照模型”计算机辅助软件工程(CASE)其实就是软件工程中CAD。
指令是由操作码和地址码构成,其中地址码包括存储单元地址,及运算器中寄存器编号。
程序是由完毕某一特定任务一组指令所构成。
计算机基本工作原理
1.计算机自动计算:
执行一段预先编制好计算程序过程。
2.执行计算程序就是逐条执行指令过程。
3.指令逐条执行是由计算机硬件实现,可以顺序完毕完毕取指令,分析指令,执行指令所规定操作,并为取下一条指令准备好指令地址。
用二进制表达数据信息有两种基本办法,按“值”表达,按“形”表达。
编码,就是按一定规则组合而成若干位二进制代码来表达数据数值,它就是计算机中所采用“形”表达数一种办法,十进制码如BCD码,可靠性编码如格雷码,海明码。
对字母和字符进行编码二进制代码称为字符代码。
中文输入码,机内码,中文字形码。
输入码就是用键盘输入中文时所使用中文编码。
机内码,实现中文在计算机内存储和解决(使用国标区位码分为94区,每区94个中文),用两字节表达,每个中文所在“区”和“位”。
用持续波形表达声音信息,称为模仿信息(模仿信号),由振幅和频率来描述。
把声音存储到计算机里过程叫声音离散化(数字化)也称模/数转化。
数字化声音质量与采样频率,采样点数据测量精度及声道数关于。
一秒钟声音储存字节数是:
采样频率x采样精度(位数)x声道数/8一副图像存储容量字节数为图像辨别率x颜色深度/8矢量图与位图相比,矢量图形占用存储空间小。
使用矢量图软件,可以以便地修改图形。
视频每秒钟至少显示30帧。
中央解决器(cpu)是由运算器和控制器构成,是计算机核心部件,也称微解决器。
实现重要功能:
1.实现数据算数运算和逻辑运算。
2.实现取指令,分析指令和执行指令操作控制。
3.实现异常解决和中断解决,如电源故障,运算溢出,外部设备祈求服务等。
运算器,重要涉及算数逻辑单元,多路选取器,通用寄存器,标志寄存器。
1.算数逻辑单元(ALU):
由加法器构成,可以直接实现加法运算及逻辑运算。
2.通用寄存器:
由若干位触发器构成,用于传播和暂存数据。
3.多路选取器:
可以从多路输入中选取一路作为输出。
4.标志寄存器:
由若干位触发器构成,用来存储ALU运算成果某些状态。
运算器实质上只是提供了各种“数据通路”。
在不同控制信号序列控制下,让数据从“源地址”出发,途径不同“通路”,到达“目地址”,便可完毕对数据“加工”,实现了对数据运算。
控制器是统一指挥和控制计算机各个某些协调操作中心部件。
实现取指令,分析指令,依照鉴别成果,按一定顺序发出执行该指令一组操作控制信号(由于这些控制信号完毕操作是计算机中最简朴“微小”操作,因此称作微操作控制信号),当执行完一条指令后,便自动从存储器中取出下一条要执行指令。
由指令部件,时序部件,和微操作控制部件构成。
1.指令部件:
涉及程序计数器(PC),指令寄存器(IR),指令译码器(ID)。
(1)程序计数器:
由若干位触发器和逻辑门电路构成,用来存储将要执行指令在存储器存储地址。
(2)指令寄存器:
由若干位触发器构成,用来存储从存储器取出指令。
(3)指令译码器:
由门组合线路构成,用来实现对指令操作码译码。
2.时序部件:
将一条指令包括一系列微操作安排在不同“时标”中,即可实现对微操作定期。
3.微操作控制部件:
综合时序部件所产生时标信号和指令译码器所产生译码信号,发出取指令和执行指令所需要一系列微操作信号(采用组合逻辑与微程序逻辑)
(1)组合逻辑控制:
微操作信号是由组合线路产生。
(修改,增补,检查困难,长处是为微操作控制信号只要通过几级门电路延时便可产生,因而速度较快,这种指令在指令种类较少简朴计算机,或速度规定高高速计算机中获得广泛应用)
(2)微程序逻辑控制:
是建立在微程序设计技术基本上。
每一条机器指令是用一段微程序来解释,而微程序是由微指令构成,每一条微指令可产生一种或各种可同步执行微命令。
(一种控制字(每位由0或1构成代表“执行”,或者“不执行”)称为一条微指令,存储微指令存储器称为控制存储器,微指令由为操作码和微地址段构成)。
微程序控制器具备构造规范,易于指令修改,但执行速度较慢。
存储器是存储数据和程序部件,分为主存储器(内存储器)和辅助存储器。
1.主存储器:
存储直接与cpu互换信息,都由半导体存储器构成。
由地址寄存器,地址译码和驱动器,存储体,读/写放大电路,数据寄存器和读/写控制电路构成。
(1)存储体由存储单元构成,每个单元包括若干个存储元件,每个存储元件可存储一位二进制数,存储体包括存储单元总数称为存储器容量。
(2)地址寄存器。
由若干位触发器构成,用来存储访问存储器地址。
(3)读/写放大电路:
实现信息电平转换。
(4)读/写控制电路:
由逻辑门电路构成,依照计算机发出“存储器读/写”信号,发出实现存储器读或写操作控制信号。
主存储器重要技术指标
(1)存储容量:
存储器可容纳二进制信息量。
(2)存取时间和存储周期:
TA(存取时间)指从接受命令到被读出信息稳定在数据寄存器输出端时间,TMC(存储周期)指2次独立存取操作之间所需最短时间,普通TMC比TA时间长。
(3)存取速率:
指单位时间内主存与外部(如cpu)之间互换信息总位数C=(1/TMC)*W,W为数据寄存器宽度(一次并行读/写位数),表达主存数据传播带宽,即每秒多少位。
而1/TMC表达每秒从主存读/写最大速率。
(4)可靠性半导体存储器:
按照不同半导体材料分为双极型(TTL)和单极型(MOS),前者具备高速特点,后者有集成度高,制造简朴,成本低,功耗小。
按照存储器存取方式不同,可分为随机存储器(RAM)和只读存储器(ROM)。
RAM是一种可读/写存储器
在存储器运营过程中,该存储器每个存储单元可以随机写入或读出信息。
RAM又可分为双级型和单极型双级型速度快,用作Cache。
ROM在程序执行过程中,只能读出不可写入,其内部信息是在脱机状态下用专门设备写入。
ROM按存储信息办法不同提成4类:
(1)固定掩模型ROM:
制作后顾客不能修改。
(2)可编程只读存储器(PROM):
由顾客写入,只能编程一次。
(3)可擦除可编程只读存储器(EPROM):
信息可多次改写,(可用紫外线照射擦掉先前信息)
(4)电可擦除可编程只读存储器(EEPRIOM):
可通过加入大电流来擦除信息,从而减少重新编程工作量。
存储元件:
1.用触发器作存储元件(SRAM)
2.用电容器作存储元件(DRAM)(每次读出信息,原有信息会不久消失,必要“重写”,虽然不进行读操作,它也会慢慢放电,因此必要每隔一段时间对存储元件进行“刷新”,以保证原有信息不会丢失)
3.用晶体管作存储元件(ROM)
存储矩阵:
一维阵列构造(字选法),二维阵列构造(重叠法),具备-维阵列构造存储器具备构造简朴特点,但数据量大,选取线将增大,因此适合小容量存储器。
二维列阵构造具备选取线少特点,适合大容量存储器。
内存条:
是一种封装有各种半导体存储器一快条形电路板,分为单面单列存储模块(SIMM),双面单列存储模块(DIMM)辅助存储器:
存储当前不立虽然用信息,(普通把cpu和主存看作计算机系统主机,其他设备都称为主机外部设备,因此辅助存储器常称“外存储器”,简称“外存”),其特点是。
存储容量大,可靠性高,价格低,在脱机状态下永久保存信息。
1.磁表面存储器:
是用某些磁性材料涂在金属铝片或塑料片表面作为载磁体来存储信息存储器。
(可永久保存)
2.磁带存储器:
存储记录数字信息。
磁带机是一种顺序存取存储器,磁带上信息以信息块形式(一种“文献”,“记录”)
顺序地存储在磁盘上。
存取时间长,速度慢,但存储信息容量大,价格便宜,便于携带,互换性好。
磁带机重要技术参数:
(1)带速,
(2)记录密度:
磁带每英寸所能记录字节数,(3)数据传播速率:
磁带机在单位时间所能传播信息数量,是带速*记录密度。
3.磁盘存储器:
按其载磁体基片是“硬”还是“软”,分为硬磁盘存储器,软磁盘存储器2种。
(简称硬盘机,软盘机) 磁盘机构造:
磁盘驱动器,磁盘机接口及磁盘构成
(1)磁盘:
是存储信息载磁体,每个磁盘有2个盘面,每个盘面有一种读写磁头,用于读写盘面上信息。
(2)磁盘驱动器:
实现读写操作设备,它包括磁头步进电机,磁盘驱动电机及读写控制逻辑电路。
(3)磁盘机接口是连接cpu与磁盘驱动器部件,接受cpu控制命令,发出使磁盘驱动器进行操作命令。
磁盘机“地址”:
柱面号,扇区号,簇数(普通1簇=2个扇区信息=1KB)
磁盘机重要技术指标1.记录密度 2.存储容量 3.寻址时间 (由寻道时间和平均等待(磁盘旋转一圈时间一半)时间2某些构成)4.数据传播速率
软盘和硬盘:
软盘要和软盘驱动器(既可以从软盘上读取又可以向软盘写入数据装置)一起使用,存储容量小,存取速度慢,但
价格低廉,携带以便,便于保存。
一台硬盘机可有一种或者各种盘组。
存储容量大,存取速度快,不易携带,价格贵。
(活动硬盘使用和软盘同样,以便)
光盘存储器:
由圆盘形玻璃或塑料基片及其上面所涂适于光存储记录介质构成,光盘也需要光盘驱动器配合使用。
(1)只读型光盘(CD-ROM)只能读取信息而不能修改。
(2)一次性写入光盘(CD-R)容许顾客写入自己数据,并且可以分批分期地写入数据,但只能写如一次。
(3)可擦除型光盘(CD-RW)顾客可多次对其读写,必要配合驱动器和有关软件。
但其速度较慢。
(4)DVD-ROM
可移动外存储器:
(1)PC存储卡:
是一种大容量便携式半导体芯片存储器。
体积小,容量大,携带以便。
(2)闪存盘:
(优盘)以FlashMemory为介质,因此具备可多次擦写,容量超大,存取快捷。
(3)移动硬盘:
采用USB,IEEE1394接口,能提供较高数据传播速度,可靠性,完整性。
计算机存储体系:
将计算机存储体系分为三类,高速缓冲存储器,主存储器,辅助存储器。
(1)高速缓冲存储器:
是一种小容量高速存储器,常在cpu内,速度与cpu匹配。
(2)虚拟存储器:
将辅存一某些(甚至所有)虚拟为内存,它与由内存条构成实际主存形成一种虚拟存储器。
就是借助于辅存到主存信息动态调度,为顾客提供了一种可以使用但实际又不存在大容量主存。
输入输出设备:
1.键盘 2.鼠标(机械式鼠标和光电式鼠标)3.光学标记阅读器 4.扫描仪 5.语音输入设备(由输入器,数模转化器,语音辨认器)
1.打印机(击打式(活字式打印,点阵式打印),非击打式打印机(激光打印,喷雾打印))3.绘图仪(平板,滚筒式绘图仪)
2.显示屏:
阴极射线管打印器,液晶显示屏,等离子显示屏(体积小,功耗少)。
(1)阴极射线管打印器分为字符显示屏,和图形显示屏
重要技术指标
(1)辨别率 2.点距 3.刷新频率(至少75HZ)
4.语音输出设备:
语音合成设备,数模转化器,输出器。
输入输出接口:
每个外设均有各自“接口”,也称设配卡,设备控制卡。
输入输出接口是指主机与外设互换数据界面。
接口功能:
(1)实现数据缓冲
(2)记录外设工作状态
(3)接受主机发来各种控制信号
(4)鉴别主机与否选中该接口及其所连接外部设备。
(5)实现主机和外设之间数据通信按数据传送方式分类:
并行接口(一种字节所有位同步传送),串行接口(一种字节各位株位传送)
按功能选取灵活性分类:
可编程接口,不可编程接口
按通用性分类:
通用接口,专用接口。
按数据传送控制方式分类:
程序性接口(通过程序执行发出信号),DMA型接口(通过硬件发出信号)。
输入输出控制方式:
(1)程序查询方式:
在I/O设备准备期间,cpu处在查询等待状态,使cpu工作效率低。
(2)中断控制方式:
中断控制方式提高了cpu工作效率,但对于慢速I/O设备,其设备准备时间远不不大于执行中断服务时间
(3)直接存储器存取(DMA):
加快了主存与外设数据传送速度,提高了cou工作效率,但增长了硬件成本,价格贵。
(4)外部解决机方式
指令系统:
一台计算机各种各样指令,这些指令集合称为指令系统。
堆栈:
是指用作数据暂存一组寄存器或一片存储区,以堆栈栈底地址为基本,数据只能从一端“压入”,并从一端“弹出”,是“先进后出”,压入和弹出由压栈命令和出栈指令实现指令分类:
(1)数据解决类指令:
实现对数据加工。
算数运算指令,逻辑运算指令,移位指令。
(2)数据传播类指令:
寄存器或存储器传送指令,堆栈指令,输入输出指令。
(3)程序控制类指令:
转移指令,调用指令和返回指令,中断指令。
(4)cpu状态管理类命令:
标志操作指令,空操作指令,暂停指令。
寻址方式:
由寻址方式形成操作数真正存储地址,称为操作数有效地址:
直接寻址,及时寻址,间接寻址,相对寻址,变址寻址。
总线是指各“模块”之间传送信息通路,作为计算机一种部件,它是由传播信息物理介质,管理信息传送硬件及软件构成。
总线分为三类:
(1)片内总线:
计算机各芯片内部传送信息通路。
(2)系统总线:
计算机个部件之间传送信息通路。
(3)通信总线:
计算机系统之间,计算机系统和其他系统之间。
各种微操作都是在这一时钟信号同步下完毕,这一时钟信号为计算机主频。
其周期称为时钟周期,是计算机时标系统基本。
一种基本操作所需时间为机器周期,而实现一条指令操作所需时间为指令周期。
计算机自动工作原理:
(1)从程序员看,计算机自动工作过程是执行预先编制好程序过程,而执行程序过程就是不断完毕取指令,分析指令,执行指令过程。
(2)从硬件设计人员角度,计算机自动工作过程就是一种“控制流”来驱动一种“数据流”,使其“流过”恰当路劲,完毕对数据加工。
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