浙江大学大学计算机基础整理.pdf

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1、第一章1.2.1 黑盒模型也叫数据处理机模型1.3.1 计算机的组成部分：输入、输出、运算器、存储器、控制器（中央处理器）计算机有处理器、存储器、输入/输出三个子系统计算机之父巴贝奇1.3.2 程序在执行之前放到存储器中，要求程序、数据采用同样的格式（程序存储原理）冯诺依曼1.4.1 ENIAC（电子数字积分计算机）第一代计算机电子管晶体管集成电路大规模集成电路巨型计算机（supercomputer,超级计算机）大型计算机（mainframe computer）小型计算器（mini computer）微型计算机（Micro computer）pc 机1.4.2 软件系统由系统软件和应用软件组成

2、，系统软件（操作系统、程序语言设计系统、工具软件 windows）应用软件（字处理软件、internet 浏览器）计算机的物理设备称为硬件，他的主要元件是电子器件1.5 信息系统的六要素：硬件、软件、数据/信息、用户、过程/处理、通信1.6.1 因特网的主要目的是资源共享1.6.2 world wide web(WWW,简称 web,万维网)链接（Link）将分隔在不同地域、不同计算机上的文档“页面”联系起来Web是基于超文本技术的第二章2.2.1 二进制中 bit 位是计算机处理的最小单位（1bite=8bit,1k=1024B,1M=1024K）十六进制用字母 H 表示二进制的乘法 0*0

3、=0，0*1=0，1*1=12.4.1 原码（机器数）：在数的前面加一位符号位，0 是正数，1 是负数。例如-10 写作 110反码：正数的反码仍为机器数，负数的反码其最高位（符号位）为1，其余各位求反。例如，+101 的反码是 0101，-101 的反码是 1010。“对 1 互补”是反码的重要特性补码：正数的补码是原码，负数的补码是反码加一（最低位加一，进位不改变符号位）补码的补码是原码2.4.2 计算机使用两种格式的数：a 定点数（分为定点纯小数(小数点固定在数值部分最高位的左边)、定点纯整数（数点固定在数值部分最低位的右边）b 浮点数：有阶码和尾数两部分，阶码表示小数点的位置。浮点数的

4、表示范围取决于阶码，精度取决于尾数2.5.1 汉字编码使用 16 位二进制位（2 个字节）2.5.2 最基本的文本编码是 ASCII（美国标准信息交换码），它是基于英文的Unicode（统一码、单一码、万国码）是能表示世界上各种语言的、符号的编码2.5.3 ASCII的 7 位码是标准的单字节字符编码方案，8 位码是展开 ASCII 码2.6.1 表示图像的两种技术：位图Bitmap（用像素阵列表示图像，像素点数据大小取决于分辨率）、矢量图（显示器显示的字体）看上去更加平滑，不会产生波纹误差2.6.2 ADC模数转换器（采样、量化、编码）完成将模拟的音频信号转化成音频数据的功能2.7.1 与（

5、AND）、或(OR)、非(NOT)这三种逻辑关系称为基本逻辑运算，结果 false 为 0，结果 true 为 1只有决定结果的条件全部满足，结果成立的，这种逻辑关系叫做逻辑与决定结果的条件只要满足任何一个，结果成立的，叫做逻辑或结果对条件的“否定”是逻辑非异或（双方不能同时共存）2.7.3 实现基本逻辑关系的电路是逻辑电路中的单元电路，叫做门电路。与门、或门、非门是三中基本门电路。逻辑电路是计算机电路的基础。计算机电路使用的是大规模集成电路2.8.2 半加器只考虑了加数与被加数之间的加法运算，产生了向高位的进位，但忽视了来自低位的进位2.8.5 集成电路按电路内门电路的数目来划分其规模。大规

6、模集成电路（LSIC）集成的门电路超过 1000 个第三章3.1 计算机硬件由处理器、存储器、输入/输出三个子系统组成3.2.1 处理器（CPU）的结构模型：a.运算器（ALU）：执行算术运算和逻辑运算的电路 b.数据寄存器：存放运算器执行运算所需的数据 c.指令代码寄存器 d.控制电路 f.地址电路3.2.2 处理器内部三总线（Bus）：地址总线（单向向外输出）、控制总线、数据总线（双向传输信号）连接主机与外设的主线叫做系统总线3.2.3 处理器的性能指标：主频、集成度、字长（处理器一次能够处理的最大二进制位数）、浮点运算（协处理器）、内部高速缓存器Cache（CPU 内部存储器，解决CPU

7、 与主存之间的速度匹配问题）3.2.4 两种类型的处理器：CISC(复杂指令集计算机)、RISC(精简指令集计算机)3.3.2 主存（内存），和 CPU 直接连接，由半导体存储器组成，有RAM 和 ROM 两种内存的主要部分是随机存储器（RAM）其特点是数据存取可随机进行；易失性（数据会因断电消失。RAM 可以分为静态 RAM(SRAM)、动态 RAM(DRAM)内存的另一部分是只读存储器（ROM）,用于存放即使关机也不能丢失的数据。PC 机的开机程序基本输入输出系统（BIOS）就保存在 ROM 中3.4.1 端口（port）,又称为接口，是连接输入输出设备的物理接插件3.5.2 USB(通用

8、串行总线),USB 自动配置设备，支持热拔插，可以连接127 个设备3.5.3 高速主机与低速外设之间的矛盾，使得它们在速度上实现“匹配”，这个机制就是接口（interface）计算机输入输出方式：程序查询方式、中断方式、DMA 方式（直接访问内存）、通道方式（通道称为输入输出处理器IOP）、外围处理机方式(PPU)第四章4.1 操作系统是计算机硬件和用户之间的接口，它是软件系统的核心4.2 操作系统主要有六种类型：实时系统、单用户单任务操作系统（MS-DOS）、单用户多任务操作系统(Windows)、多用户多任务操作系统(UNIX)、并行系统、分布式系统4.3.1 DOS 采用字符界面，其中

9、的命令一般是英文单词或缩写4.3.2 Windows基于图形用户界面（GUI）,用户通过窗口的形式来使用计算机，故称为视窗系统4.3.3 UNIX 一般用于较大规模的计算机，Linux 是一种免费的 Unix 系统4.4 操作系统的层次结构分为内核（kernel）和用户接口（shell）两层。操作系统的组成包括：进程管理（核心）、存储管理、文件管理、设备管理4.4.1 操作系统的内核程序是Kernel，它有三个部分组成：基本模块、设备驱动、内存管理MS-DOS 的 shell 叫做命令解释器；Windows 的 shell 通过“窗口管理器”实现与用户的通信4.4.3 进程管理也叫处理器管理，

10、进程管理可归纳为：“程序”成为“作业”进而成为“进程”存放在磁盘上的是程序。作业（job）是程序从被选中运行到运行结束的整个过程。所有作业都是程序，但不是所有程序都是作业当作业被选中进入内存运行，这个作业就成为了进程。所有的进程都是作业，但不是所有的作业都是进程就绪状态是指进程可以在分配给他的时间段中运行，而等待状态意味着又要某种原因进程不能在给定时间段内运行线程（thread）是进程概念的延伸4.4.4 存储器管理器（MMU）,分为单道程序（MS-DOS）和多道程序多道程序按照内存和外存是否进行程序和数据交换分为非交换技术（程序全部在内存运行，不与外存交换数据）、交换技术（内存和磁盘之间不停

11、地进行程序和数据的交换）在交换技术中，有两种交换数据的调度模式，一种是请求分页调度，另一种是请求分段调度虚拟内存，即在硬盘上开辟一个比内存更大的空间（Windows建议为内存的 1.5 倍）在虚拟内存中，被执行程序的大小和内存无关；映射技术使得被装载到内存中的那部分程序速度较快4.4.5 设备是指输入/输出(I/O)设备，因此设备管理也叫I/O 管理设备管理将 I/O 设备分为块设备（磁盘）和字符设备（键盘、鼠标、行式打印机）。时钟和视频设备不适合以上划分缓冲区即缓冲存储区，缓冲存储的作用是弥补速度差异和协调传输数据大小不一致的设备。假脱机（spooling）是用来保存设备输出的缓冲，最常见的

12、就是打印设备4.6.2 对文件名所用字母的大小写，MS 不加区分，而 UNIX 系统则相反4.6.7 在外存储器中，文件被存放之前要经过一定的格式化（format）处理。格式化处理就是将磁盘划分为能够按扇区存放数据的物理区块。存储器的物理区块越小，存储器的使用效率就越高MS 有多种文件存储结构，包括 FAT(文件分配表)系统、NTFS 系统（该系统支持的磁盘分区最大达 16EB=264B;系统文件可以存放在分区的任何位置，不像 FAT必须保存在引导区中即 C 盘中）4.5.3 Windows有注册表、服务、管理规范三种管理机制在命令行中输入 regedit 可以打开 Windows的注册表4.

13、6.3“*”“？”是通配符（万能符，它们在查找文件时用于定位文件）4.6.4 MS 系统可执行文件的扩展名一般为“.exe”“.com”“.bat”4.6.6 文件存取分为：a.顺序存取（一个接着一个信息单位进行存取），磁带文件的存取过程；b.随机存取（根据存储地址存取，按关键字查找），按文件名存取的方式就是随机方式第五章5.1 算法是解决问题的一系列步骤5.2 算法分为两大类：数值运算算法、非数值运算算法算法的特性：确定性、有穷性、有效性、可以有零个或多个输入、有一个或多个输出5.3 算法的三种结构：顺序结构、循环结构（while 结构，until 结构（无论循环条件成立与否，A 至少会被执

14、行一次）、分支结构5.6.2 迭代（判断一个整数是否为素数），排序问题是迭代的应用5.6.3 递归是算法的自我调用（N 的阶乘）5.6.4 排序分为选择排序（n 个数选择排序的比较次数是n(n-1)/2）和冒泡法排序5.6.5 查找分为顺序查找和折半查找（必须使用在已经怕排序的列表中）第六章6.2.1 程序是一组计算机指令的有序集合，也被认为是算法的实现6.2.2 指令就是计算机执行的最基本的操作，指令与指令系统是计算机硬件与软件的接口指令的分类：a.数据传输类指令 b.算术逻辑类指令 c.控制操作类指令6.3 程序设计语言：机器语言（低级语言）、汇编语言（介于高低语言之间，助记符语言，一般为

15、英文单词或缩写）、高级语言（伪代码）只有以机器语言编写的程序才能被计算机直接执行6.3.1 一条机器指令包括：a.操作类型 b.操作数或操作数的存储地址 c.操作结果的存储地址d.下一条机器指令的地址信息指令是程序的基础，及其指令一般分为三个部分，格式如下：操作码操作数或地址码下一条指令的地址6.3.3 高级语言有两种，它与机器无关面向过程的高级语言：BASIC 语言、C 语言(中级语言)、Pascal 语言、Fortran 语言、COBOL 语言、Ada 语言6.3.4 面向对象的高级语言（OOPL/OOP）是当今计算机语言的主流。其特点是封装、继承、多态性面向对象的高级语言主要有：Visu

16、al Basic（VB）语言、Java 语言、C+语言、Delphi语言6.4 把高级语言编写的程序叫做源程序（source program）,把翻译后的程序叫做目标程序（object program）翻译程序分为编译程序（Compiler,也叫编译器）和解释程序（Interpreter,也叫解释器）解释程序对源代码中的程序进行逐句翻译，翻译一句执行一句，因此运行速度较慢，例如 Java 语言和 BASIC 语言编译程序将源程序一次性整体翻译成目标程序代码，生成可执行文件，例如C 语言编译系统只能发现不合法的语句和表达，不能发现算法上的错误6.5.1 一般程序设计的语言的基本数据有：整型、实型

17、、字符型（ASCII）程序中的常量有：文字常量（数字常量）、符号常量常量是程序执行中不变的量，变量的名字（也叫标识符）代表的是变量的内存位置6.5.3 高级语言有：a.基本语句（赋值语句、表达式语句、复合语句、转移语句、返回语句、输入输出语句）b.分支语句(也叫选择语句、条件语句、判断语句)c.循环语句6.5.4 分支语句中，程序根据关键字switch 后的表达式的值决定执行哪个分支，如果表达式的值与 case 后的值没有相同，则执行default 后的语句。表达式的值可以是数值或是字符6.5.5 while 语句只有当条件满足时才执行循环体do.while 语句是先执行循环体再判断循环条件，

18、因此循环体总会被执行，且至少执行一次当循环次数无法确定时，使用while 或者 dowhile 语句For 语句常用于循环次数已经确定的情况6.7.1 软件生命周期包括分析、设计、实现（开发软件）和维护等过程6.7.3 软件开发模型分为瀑布模型、增量模型（演化模型）、螺旋模型、RAD 模型瀑布模型（water model）是软件开发过程中最流行的模型，包括分析、设计、实现、测试、维护 5 个方面，严格按软件生命周期各阶段顺序进行开发第七章7.1.3 数据库系统的组成部分：数据存储（也叫数据库）、数据库管理系统（在数据库和应用程序之间的是数据库管理系统DBMS）、应用软件、用户(应用程序设计员、

19、用户、数据库管理员 DBA)DBMS 提供的基本功能是增加数据、修改或删除数据、检索数据7.2.1 数据引擎（DB engine）是数据库的核心部分DBMS 支持以下的功能:数据定义（数据库中最基本的结构是以表的形式存放的，列为数据的属性，行为数据记录）、数据操控、数据控制、系统存储过程7.2.2 大型的数据库软件：IBM 的 DB2、oracle 公司的 oracle、微软公司的 SQL Server 还有Sybase 公司的 Sybase7.3.1 数据库的三级体系结构：内层、概念层、外层7.3.2 数据库模型（将数据库的概念操作转化为数据库存储的实际操作的方法）：层次性数据库、网状结构数

20、据库、关系型数据库（主流）、面向对象的数据库7.3.3 关系模型由表集合而成，是一个没有重复的集合，关系就是一个二维的表格。在表或关系中，列叫属性，关系中所有的属性总和叫做度。行叫记录，所有行的数目叫做基数7.4.1 SQL 语言的全称是结构化查询语言，是关系型数据库的标准语言SQL 包含 4 部分：数据查询语言（DQL）、数据操纵语言（包括 insertupdatedelete等语句）、数据定义语言（定义和管理数据库）、数据控制语言SQL 是一个非过程化的语言实现数据查询的语句是Select7.6 数据库可以看作两个部分组成：服务器（server）也叫后端；客户（client）也叫前端。这个

21、结构叫做 C/S 模式或 C/S 结构一些数据库应用直接使用网络软件（IE 浏览器），这种结构叫做 B/S 模式第八章8.1.1 网络的速率是指单位时间内传输的二进制位数，单位bps,称为比特率，也叫网速这里 1Mbps 指每秒传输 106 二进制位数，这里 K 为 1000，存储容量的 K 为 1024数据传输速率的另一种表示方法为波特率，通常波特率要大于比特率带宽（bandwidth）描述的是信道的传输能力宽带（broad band），与目前市场上的接入宽带是完全不同的概念8.1.2 网络通过介质在设备和计算机之间连接。介质主要有双绞线（TPC）、同轴电缆、光纤等有线连接8.2 网络的主要

22、目的是实现资源共享。按地域覆盖的规模可以分为局域网（LAN）、城域网(MAN)、广域网(WAN)8.2.1 管理和构成局域网的各种配置方式叫做拓扑(Topology)结构，主要有：a.星型(中心节点的瓶颈会使整个网络性能下降)、b.总线型（广播通信方式，任何节点发生故障都会导致网络的瘫痪）、c.环型（也叫令牌网，所有节点连接成一个封闭的环。不会因为节点故障引起全网络的故障,扩充和关闭节点比较复杂）、d.树型（多个星型网络按层次方式排列构成）8.3 组建网络：设备、模型、协议8.3.1 网络的设备主要有：集线器（hub）、交换机（switch）、中继器、网桥、路由器、网关。在计算机中安装的网卡和

23、调制解调器（modem）也是接入设备网卡是网络接口卡（NIC）的简称，网卡有一个唯一的标识码，叫做MAC（介质访问控制）地址，是 12 位的十六进制码交换机与集线器的主要作用是信号的接收、再生、转发，并提供网络的稳定性、可靠性。交换机每个端口都有一个专属的带宽，而集线器共享一个带宽网桥（bridge）连接相同结构的网络，在网间进行数据传输，是连接局域网的存储转发设备路由器（router）连接不同的网络，其主要工作就是寻找一条最佳传输路径，并将数据传输到目的地点网关（gateway）的三种类型：协议网关、应用网关、安全网关调制解调器将数字信号调制成可以在电话线上传输的模拟信号，在接收端调解出数字

24、信号8.3.2 网络及其设备都是基于通信协议的，协议就是通信的规则把通信双方必须共同遵守的规则及约定称为计算机网络协议（protocol）几种主要的网络协议：DHCP 协议，动态主机配置协议；DNS 协议，域名协议；FTP协议，文件传输协议；TCP/IP 协议，传输控制协议/互连协议（是因特网的基础协议）；POP3协议，接收邮件协议；SMTP 协议，简单邮件传输协议（发送电子邮件时必须遵守的协议）；Telnet协议，远程网络登录时使用的协议8.3.3 OSI 模型(开放系统互连参考模型)，提出网络的层的概念，主要有：物理层（定义物理传输介质提供的物理连接）、数据链路层（使相邻节点间的数据可靠传

25、输）、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层（网络系统和用户的接口，其任务是向用户提供各种直接的服务）8.3.4 一个局域网有网络硬件和软件两部分组成，目前局域网主要使用以太网（Ethernet）技术，还有 ATM(异步传输模式)以太网的拓扑结构主要是星型，传输介质主要为双绞线，采用分组交换技术，也叫包交换8.3.5 VPN(虚拟专用网络)具备几个人关键功能：认证、访问控制、加密、数据完整8.3.6 服务器（负责管理网络系统中共享的资源）网络操作系统（NOS）8.4.2 TCP/IP 传输控制协议/互连协议，广义上是整个因特网协议集的总称。TCP 负责数据的发送和接收；IP 确定传输路径TCP

26、/IP 协议分为 4 层：第一层为网络接口层；第二层是网络层，使用IP 协议；第三层是传输层；第四层是应用层8.4.3 内网即局域网，以 TCP/IP 协议作为内网的核心，冠以新的名字Intranet内网需要网关等技术阻断来自外网的非法访问8.4.4 IP 地址为 32 位二进制数，即 4 字节。每个字节的取值范围是0-255IP 地址中 A 类地址第一个数字 1-127；B 类地址 127-192；C 类地址 192-255以上介绍的是 IPv4.IPv6：使用 128 位二进制数的 IP 地址域名系统（DNS）一台主机只能有一个 IP 地址，但是一个 IP 地址可以对应多个域名。域名是使用

27、符号表示 IP 地址的方法，使用域名访问因特网是最常用的方法。8.4.5 解决 IP 地址有限的问题可以通过划分子网、使用代理服务器、NAT（网络地址翻译）等方法子网掩码以 IP 地址的形式表示。路由器对子网掩码和 IP 地址进行逻辑“与”操作，以说明通信发生在局域网内还是网外代理服务器的好处：一个网络内只有代理服务器需要合法的IP 地址，其他及其用内部IP 地址就可以访问因特网8.4.6 Ping 命令，用于确定本地主机是否能与另一台主机交换数据包。操作方法：输入Ping命令加上要侦查的机器的IP 地址或者域名，例如 ping 如果对本机自身发出Ping 命令而没有正确的响应，则表示及其的网

28、络配置存在问题IPconfig 命令显示当前的 TCP/IP 配置参数。这个命令的操作方法和Ping 命令一样，使用命令行。使用 IPconfig 命令，若不带任何参数，它将显示 IP 地址、子网掩码、默认网关值，而 IPconfig/all 显示包括 MAC 地址在内的更多信息8.5.1 HTML（超文本标记语言）超文本（hypertext）是指非线性的文本。与标准文本按顺序（线性）定位不同，web文档的链接方式突破了线性局限，因此叫超文本。超文本是超媒体的子集，今天的因特网浏览器支持超媒体的访问HTTP(超文本传输协议)是 Web访问所需的通信协议。HTTP 协议采取请求/响应模型URL(

29、统一资源定位器)8.5.2 E-mail 发送使用 SMTP 协议，使用 POP3 协议接收带电子邮件。使用E-mail 必须有一个电子邮箱，其格式是：用户名邮件服务器域名8.5.4 用户通过 Telnet进入 BBS(电子公告牌)系统，现在大多数BBS 都是基于 Web的，并冠以“论坛”的命名8.6.2 全球定位系统 GPS第九章9.2.6 自然语言处理包括语音识别、自然语言理解、语音合成9.3 虚拟现实（VR）是由计算机生成的，使人有身临其境感觉的计算机模拟环境9.7.1 一个算法的复杂程度的定量描述称为复杂性度量，最重要的复杂性度量是完成计算所需的时间和存储器资源。9.7.2 P 问题（

30、多项式问题），成了区别问题是否可以被计算机求解的一个重要标志NP（非确定多项式问题），P 问题中的任何一个问题都是NP 类中的问题第十章10.1.2 软件的可复制性使得知识产权的保护显得更加困难，因此我们要加强知识产权的保护10.2.2 最著名的自由软件是 Linux自由软件也叫源代码开放软件，自由软件可以被自由地分发副本，而不管副本是否经过更改，可以免费或收取发行费的方式给于任何其他人10.2.3 共享软件也叫试用软件，会要求用户缴纳一定费用，共享软件的使用者不拥有软件的版权10.5 威胁计算机安全的主要因素有自然灾难、系统缺陷、病毒、黑客攻击10.5.2 计算机病毒是一组计算机指令或程序代码，具有自我复制、传染性、潜伏性常见的计算机病毒有：宏病毒（word 文档中的病毒）、寄生性病毒（一种感染可执行文件的程序）、蠕虫病毒（能够自我复制的计算机病毒，不感染其他文件，通过分布式网络来扩散传播特定的信息或错误）、黑客病毒（它本身不是病毒，但它携带病毒，典型的就是特洛伊木马）10.5.4 安全工程的内容：建立防火墙、设置物理隔离、设置访问控制、建立防病毒机制、建立信息安全的管理机制防火墙（firewall）可以通过硬件实现，也可以通过软件实现