計(jì)算機(jī)學(xué)科概論知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、計(jì)算機(jī)的定義：計(jì)算機(jī)是一種能夠按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入、處理、輸出和存儲(chǔ)的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)的工作過程就是運(yùn)行程序的過程，也就是執(zhí)行指令的過程。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成，計(jì)算機(jī)的硬件是指構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有物理器件、部件和設(shè)備（控制器、運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、輸入輸出設(shè)備）的集合；計(jì)算機(jī)軟件是指程序設(shè)計(jì)語言編寫的程序，及運(yùn)行程序所需的文檔和數(shù)據(jù)的集合。計(jì)算機(jī)的主要特點(diǎn)是：運(yùn)算速度快、運(yùn)算精度高、存儲(chǔ)容量大、計(jì)算自動(dòng)化、連接與網(wǎng)絡(luò)化、通用性強(qiáng)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分層結(jié)構(gòu)為：硬件層（機(jī)器層、物理層）、軟件層（通信層、應(yīng)用軟件層、系統(tǒng)軟件層）計(jì)算機(jī)學(xué)科的定義：計(jì)算機(jī)學(xué)科是對(duì)描述和變換

2、信息的算法過程，包括對(duì)其理論、分析、設(shè)計(jì)、效率、實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用等進(jìn)行的系統(tǒng)研究。它后來源于對(duì)算法理論、數(shù)據(jù)邏輯、計(jì)算模型、自動(dòng)計(jì)算機(jī)器的研究，并于存儲(chǔ)式電子計(jì)算機(jī)的發(fā)明一起形成與20世紀(jì)40年代初期。圖靈對(duì)計(jì)算的理解：所謂計(jì)算就是計(jì)算者對(duì)一條可以無限延長(zhǎng)的工作帶上的符號(hào)串執(zhí)行命令，一步一步的改變工作帶上的符號(hào)串，經(jīng)過有限步驟的，最后得到一個(gè)滿足預(yù)先規(guī)定的符號(hào)串的變換過程。GOTO語句問題導(dǎo)致了程序設(shè)計(jì)方法學(xué)的產(chǎn)生?？梢栽诙囗?xiàng)式時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證的問題成為NP問題。需要指數(shù)時(shí)間求解的問題是難解問題。計(jì)算機(jī)學(xué)科的三個(gè)形態(tài)：抽象、理論、設(shè)計(jì)。用連續(xù)形式表示的信息稱為模擬信息。用離散形式表示的數(shù)字化信息稱為數(shù)字信

3、息。11.所謂命題是一個(gè)有具體意義切能判斷真假的陳述句，命題分為原子命題和復(fù)合命題。按進(jìn)位的原則進(jìn)行計(jì)數(shù)的方法稱為進(jìn)位計(jì)數(shù)制，簡(jiǎn)稱進(jìn)制。補(bǔ)碼是一種使用廣泛的整數(shù)表示方法，其編碼規(guī)則為：正數(shù)的補(bǔ)碼其符號(hào)位為0，其余各位與數(shù)的絕對(duì)值相同，負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼其符號(hào)位為1，其余各位是數(shù)的絕對(duì)值取反，然后再最末位加1。（1000101-01000101-1000101-10111011）計(jì)算機(jī)采用二進(jìn)制的原因：技術(shù)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、簡(jiǎn)化運(yùn)算規(guī)則、適合邏輯運(yùn)算、易于進(jìn)行轉(zhuǎn)換、用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。存儲(chǔ)容量是指存儲(chǔ)器可以容納的二進(jìn)制信息總量。存儲(chǔ)器的最小存儲(chǔ)單位是位，8位為一個(gè)字節(jié)。內(nèi)存儲(chǔ)器有兩

4、種，隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM；外存儲(chǔ)器也稱輔助存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱外存、輔存，有硬盤、光盤、優(yōu)盤、移動(dòng)硬盤、磁帶等?？偩€是計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的公共信息通道，是計(jì)算機(jī)的骨架。運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元，是計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理的部件?？刂破魇怯?jì)算機(jī)的“中樞神經(jīng)”，用來控制計(jì)算機(jī)各部件協(xié)調(diào)工作?？刂破鲝膬?nèi)存中指定單元取指令進(jìn)行譯碼，然后根據(jù)該指令的功能向有關(guān)部件發(fā)出控制命令，執(zhí)行該指令，另外控制器在工作過程中還要接收各部件反饋回來的信息。存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)：CPU-高速緩存-內(nèi)存儲(chǔ)器-外存儲(chǔ)器（容量越來越大，速度越來越慢）有利于正確理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作過程，明確軟件，硬件在計(jì)算機(jī)

5、系統(tǒng)中的地位和作用。存儲(chǔ)單元是可管理的最小單位，典型的存儲(chǔ)單元是一個(gè)字節(jié)，每個(gè)存儲(chǔ)單元的編號(hào)稱為地址，地址具有唯一標(biāo)識(shí)存儲(chǔ)單元的作用。程序是能夠?qū)崿F(xiàn)特定功能的指令的有限序列，是描述對(duì)某一問題的求解步驟（定義）。程序設(shè)計(jì)是給出特定問題的程序的過程，是軟件構(gòu)造活動(dòng)中的重要組成部分，程序設(shè)計(jì)往往以某種程序設(shè)計(jì)語言為工具，給出這種語言下的程序。程序設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是數(shù)據(jù)的表示和數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)表示完成的任務(wù)是從問題抽象出數(shù)據(jù)模型，并將該模型從機(jī)外表示轉(zhuǎn)換成機(jī)內(nèi)表示；數(shù)據(jù)處理完成的任務(wù)是對(duì)問題的求解方法進(jìn)行抽象描述，即設(shè)計(jì)算法。數(shù)據(jù)是指所有能輸入到計(jì)算機(jī)中兵能被計(jì)算機(jī)程序識(shí)別和處理的符號(hào)集合，是計(jì)算機(jī)程序加工處

6、理的對(duì)象。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是指相互之間存在一定的關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的集合。順序存儲(chǔ)是指用一組連續(xù)的存儲(chǔ)單元依次存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系有元素的存儲(chǔ)位置來表示。鏈接存儲(chǔ)是指用一組任意的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)數(shù)據(jù)元素，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系用指針來表示。算法是對(duì)特定問題求解步驟的一種描述，是指令的有限序列，算法的五個(gè)重要特性：輸入、輸入、有窮、可行、確定性。算法分析指的是對(duì)算法所需的兩種計(jì)算機(jī)資源時(shí)間和空間進(jìn)行估算。機(jī)器語言使用內(nèi)置在計(jì)算機(jī)電路中的指令，計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行的全部指令集合構(gòu)成計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)。匯編語言使用助記符表示每條機(jī)器語言的指令。程序設(shè)計(jì)的環(huán)境是指利用程序設(shè)計(jì)語言進(jìn)行程序開發(fā)的編程環(huán)境。程序設(shè)計(jì)

7、語言發(fā)展階段：第一代機(jī)器語言、第二代匯編語言、第三代高級(jí)語言、第四代非過程式語言、第五代知識(shí)型語言。操作系統(tǒng)定義（功能）：操作系統(tǒng)是負(fù)責(zé)管理計(jì)算機(jī)的軟硬件資源、提高計(jì)算機(jī)資源的使用效率、方便用戶使用的程序集合。操作系統(tǒng)的三個(gè)主要作用：方便性、有效性、提供應(yīng)用軟件的運(yùn)行環(huán)境（應(yīng)用軟件的兼容性通常由硬件和操作系統(tǒng)共同定義）。操作系統(tǒng)的用戶界面：命令行用戶界面、圖形用戶界面（直觀、人性化，代價(jià)高）。操作系統(tǒng)的核心指令成為內(nèi)核。啟動(dòng)操作系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是將操作系統(tǒng)的內(nèi)核加載到內(nèi)存中。操作系統(tǒng)的分類：（1）微機(jī)操作系統(tǒng)是指配置在微型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)（任務(wù)指的是計(jì)算機(jī)完成的一項(xiàng)工作，計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個(gè)任務(wù)通常就對(duì)

8、應(yīng)著運(yùn)行一個(gè)應(yīng)用程序）（2）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是用戶和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的接口，用戶通過網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)使用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源。（3）分布式操作系統(tǒng)是指在分布式系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)。（4）嵌入式操作系統(tǒng)是指在嵌入式系統(tǒng)上配置的操作系統(tǒng)。進(jìn)程是程序在一個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行過程。主流操作系統(tǒng)：Windows、Linux（開源）、Unix（可移植性強(qiáng)、擁有一套功能強(qiáng)大的工具、設(shè)備無關(guān)性）數(shù)據(jù)庫是能夠被統(tǒng)一管理的相關(guān)數(shù)據(jù)集合，這些數(shù)據(jù)具有一定的結(jié)構(gòu)，能夠長(zhǎng)期存儲(chǔ)，具有較小的冗余度、較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性和易擴(kuò)展性，并可為多個(gè)用戶共享（特點(diǎn)）。數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是為數(shù)據(jù)庫的建立、使用和維護(hù)而配置的系統(tǒng)軟件。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要采取數(shù)

9、據(jù)庫語言作為數(shù)據(jù)庫存取語言和標(biāo)準(zhǔn)接口（SQL）。關(guān)系模型的基本思想是把實(shí)體以及實(shí)體之間的聯(lián)系都看成是關(guān)系，以二維表的形式描述，成為數(shù)據(jù)表。數(shù)據(jù)庫的操作：數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)更新、數(shù)據(jù)控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要從安全性、完整性、并發(fā)控制、故障恢復(fù)等方面保護(hù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的安全性主要通過控制數(shù)據(jù)庫的訪問權(quán)限，防止非法入侵和破壞。數(shù)據(jù)庫的完整性在于保證數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)語義是正確的，在對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作時(shí)首先要進(jìn)行完整性約束檢驗(yàn)。軟件危機(jī)是指在計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)和維護(hù)過程中遇到的一系列嚴(yán)重問題。軟件危機(jī)的表現(xiàn)：軟件開發(fā)成本和進(jìn)度無法預(yù)測(cè)、用戶對(duì)已經(jīng)完成的軟件系統(tǒng)不滿意、軟件可靠性沒有保證、軟件沒有適當(dāng)?shù)奈臋n資料、軟件維

10、護(hù)費(fèi)用不斷上升。軟件開發(fā)的復(fù)雜性：開發(fā)環(huán)境復(fù)雜、用戶需求多樣、技術(shù)手段綜合、軟件的復(fù)雜、程序的不可見、無法保障軟件的正確性。軟件工程的定義：軟件工程是研究和應(yīng)用如何以系統(tǒng)的、規(guī)范的、可定量的工程化方法去開發(fā)和維護(hù)軟件，把經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)而證明正確的管理技術(shù)和當(dāng)前能夠得到的最好的技術(shù)方法結(jié)合起來。軟件工程三大要素：方法（完成軟件開發(fā)各項(xiàng)任務(wù)的技術(shù)方法）、工具（為軟件工程方法的運(yùn)用提供自動(dòng)或半自動(dòng)的軟件支撐環(huán)境）、過程（為了獲得高質(zhì)量的軟件所需的一些列任務(wù)框架）。軟件生命周期：是指一個(gè)軟件從提出開發(fā)要求開始，到開發(fā)完成投入使用，直至廢棄為止的整個(gè)時(shí)期。軟件生命周期有兩個(gè)要點(diǎn)：分階段（軟件定義階段、軟件

11、開發(fā)階段、軟件維護(hù)階段）和文檔（以某種形式存在的技術(shù)資料和管理資料）。軟件開發(fā)模型：瀑布模型、快速原型模型、增量模型。軟件質(zhì)量：是指軟件明確敘述的功能和性能需求、明確描述的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)以及任何專業(yè)開發(fā)的軟件產(chǎn)品都應(yīng)該具有的隱含特征相一致的程度。軟件質(zhì)量的六個(gè)特性：功能性、可靠性、可用性、有效性、可維護(hù)性、可移植性。軟件測(cè)試是保證軟件質(zhì)量的關(guān)鍵步驟，它是對(duì)軟件規(guī)格說明、設(shè)計(jì)和編碼的最終審核。人機(jī)交互：是指人與計(jì)算機(jī)之間使用某種對(duì)話語言，以一定的交互方式。為完成確定任務(wù)而進(jìn)行的人與計(jì)算機(jī)之間的信息交換過程。人機(jī)交互的基本形式：數(shù)據(jù)交換、語音交換、圖像交換、行為交換。人機(jī)交互的用戶界面：命令行交互界面、

12、圖形交互界面、多媒體交互界面、虛擬現(xiàn)實(shí)交互界面。人工智能是研究如何使用計(jì)算機(jī)具有智能或如何利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)智能的理論、方法和技術(shù)。專家系統(tǒng)是一個(gè)智能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它應(yīng)用于某一專門領(lǐng)域，運(yùn)用知識(shí)和推理來解決只有專家才能解決的復(fù)雜問題。在計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)中，通信的源頭稱為信源，通信的目的地稱為信宿，信息以電子、電磁、光等不同形式的信號(hào)在信道上傳輸。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的通信需要一種通信雙方都能理解的通用語言，遵守一些事先約定好的規(guī)則，這種通用語言和規(guī)則就是通訊協(xié)議。信號(hào)分為模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)；模擬信號(hào)是一種連續(xù)變化的波，數(shù)字信號(hào)是一系列的脈沖。電話網(wǎng)絡(luò)是為傳送語音設(shè)計(jì)的，只能傳送模擬信號(hào)，所以，在發(fā)送端要把數(shù)

13、字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)（即調(diào)制），接收端再把模擬信號(hào)還原為數(shù)字信號(hào)（即解調(diào)），完成調(diào)制和解調(diào)的設(shè)備也叫做調(diào)制解調(diào)器。也稱Modem。三種基本的調(diào)制方法：調(diào)幅（通過改變載波信號(hào)的振幅）、調(diào)頻（通過改變載波信號(hào)的頻率）、調(diào)相（通過改變載波信號(hào)的相位變化）。信道就是傳送信號(hào)的通路，也就是傳輸介質(zhì)。帶寬指的是通信信道能夠通過信號(hào)的頻率范圍。傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)（雙絞線、同軸電纜、光纖）和無線介質(zhì)（微波、衛(wèi)星）數(shù)據(jù)交換是指信號(hào)在通信網(wǎng)絡(luò)中的整個(gè)傳輸過程（線路交換、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換）。從存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換的方式是分組交換，即把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分割成比較小的一個(gè)個(gè)分組獨(dú)立傳送。虛電路交換首先建立一條連接源地和目的地的線路，

14、每個(gè)數(shù)據(jù)分組都沿著這條線路傳輸，在中間交換設(shè)備不再進(jìn)行路徑選擇。數(shù)據(jù)報(bào)方式是一種無連接方式，各個(gè)數(shù)據(jù)分組都可以沿著不同的傳輸路徑到達(dá)目的地。所謂通訊方向是指兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備之間的數(shù)據(jù)流向，通常有三種流向：?jiǎn)喂?、半雙工、全雙工。為保證信息傳輸?shù)恼＿M(jìn)行，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)主機(jī)都有一個(gè)物理地址，也稱為硬件地址或MAC地址，是一個(gè)全局地址，且保證世界范圍唯一（48為二進(jìn)制）。IP地址是在Internet上某臺(tái)主機(jī)的唯一標(biāo)識(shí)（32位二進(jìn)制）。域名地址數(shù)據(jù)從一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)到達(dá)另一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的路徑選擇過程稱為路由，完成路由選擇的設(shè)備成為路由器。數(shù)據(jù)到達(dá)路由器后，路由器從數(shù)據(jù)的分組結(jié)構(gòu)中取出源地址和目的地址，與路

15、由器中存儲(chǔ)的路由表進(jìn)行對(duì)照，定位出口并將數(shù)據(jù)傳送到該出口。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義：是把分布在不同地理位置的、具有自主功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過各種通信介質(zhì)和通信設(shè)備連接起來，實(shí)現(xiàn)信息交換、資源共享或協(xié)同工作的計(jì)算機(jī)集合。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類：局域網(wǎng)（覆蓋范圍在幾百米的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）、城域網(wǎng)（覆蓋范圍相當(dāng)于一座城市的規(guī)模）、廣域網(wǎng)（覆蓋范圍從幾十千米到幾千千米不等）、因特網(wǎng)（有許多已經(jīng)存在的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而成）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、聯(lián)網(wǎng)方便、易于擴(kuò)充、成本低；缺：實(shí)時(shí)性差）、環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、路徑選擇方便；缺：可靠性差、網(wǎng)絡(luò)管理復(fù)雜）、星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（優(yōu)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

16、、聯(lián)網(wǎng)方便、易于管控制和管理；缺：中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重、可靠性差）、網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（優(yōu)：可靠性高；缺：網(wǎng)絡(luò)控制管理負(fù)雜）。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)組成部分：網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)（主機(jī)系統(tǒng)、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備（集線器、交換機(jī)、路由器）和網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)（網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理軟件以及網(wǎng)絡(luò)工具軟件）。并按功能進(jìn)行邏輯計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)十分龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，從系統(tǒng)思維的角度，講一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個(gè)容易處理的子系統(tǒng)，然后分而治之，是計(jì)算機(jī)學(xué)科的典型方法。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是層次畫的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其實(shí)質(zhì)是將大量的、各種類型的協(xié)議合理的組織起來，分層，相鄰層之間提供接口，每一層都通過接口直接使用其低層

17、提供的服務(wù)，完成自身的功能，然后向其高層提供“增值”服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型：應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層TCP/IP分層模型：應(yīng)用層（HHTP、SMTP、FTP、Telnet）對(duì)應(yīng)OSI模型的應(yīng)用層，為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序及應(yīng)用層協(xié)議、傳輸層（TCP、UDP）對(duì)應(yīng)OSI模型中的表示層、會(huì)話層和傳輸層，提供應(yīng)用層之間的通信、網(wǎng)絡(luò)層（IP）對(duì)應(yīng)網(wǎng)絡(luò)層，解決兩個(gè)不同計(jì)算機(jī)之間的通信問題、物理層（LAN、MAN、WAN）對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，負(fù)責(zé)接收數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)發(fā)送到指定網(wǎng)絡(luò)上。Internet上的服務(wù)：電子郵件、文件和打印服務(wù)、即時(shí)通信、www服務(wù)、遠(yuǎn)程登錄服務(wù)、信息檢索。網(wǎng)絡(luò)安全是指為保護(hù)網(wǎng)絡(luò)不受任何損害而采取的所有措施的綜合，一般包括網(wǎng)絡(luò)的保密性、完整性、可用性。黑客是指通過網(wǎng)絡(luò)非法的進(jìn)