计算机导论总结

第一章

• 计算机的应用领域
  科学研究和科学计算,信息传输和信息处理,生产过程的自动化控制和管理自动化,计算机辅助/辅助制造/辅助教学,娱乐
• 计算机的发展趋势
  微型化,巨型化,网络化,智能化,新型计算机
• 计算学科新的应用领域
  Internet带来的深刻影响,多媒体技术带来新的技术领域,嵌入式系统,人工智能
• 计算机科学课程体系的核心内容
  离散结构,程序设计基础,算法与复杂性,体系结构与组织,操作系统,网络计算,程序设计语言,人机交互,图形学与可视化计算,智能系统,信息管理,社会和职业问题,软件工程,数值计算科学
  第二章
  数的进制
  原码,机器数,反码,补码,移码
  

计算机采用二进制的优点
(1)二进制状态简单,容易实现
(2)逻辑操作简单
(3)二进制的运算规则简单
冯诺依曼体系的特点
(1)计算机完成任务是由编好的程序完成的
(2)计算机的程序事先存储在存储器中,程序运算结果也存在存储器中
(3)计算机能自动连续的完成程序
(4)程序运行所需要的信息和结果可以由输入/输出设备完成
(5)计算机的五大器件:输入设备,内存储器,输出设备,运算器,控制器件

计算机的特点
运算速度快,经度高
具有逻辑判断和记忆能力
高度的自动化和灵活性
计算机系统的主要技术指标
字长,时钟周期和主频,运算速度,内存容量,数据输入输出的最高速率
第三章
程序
程序就是能够完成特定功能的一组指令序列的集合

低级语言的特点
(1)都与特定的计算机硬件系统紧密相关,来自于特定系统的指令系统,可移植性差
(2)对程序员专业知识要求高,要求对计算机硬件的结构和工作原理都十分的熟悉
(3)每条指令的功能比较单一,程序员编写源程序的指令非常繁琐
(4)由于直接对特定的硬件编程,所以最终可执行的代码十分精炼,执行效率高
高级语言编写程序的一般可以归纳为以下步骤
(1)使用文本编辑工具,逐条编写源程序语句,保存源程序文件时,文件的后缀名与所用的高级语言有关
(2)编译源程序文件,生成目标文件,文件后缀名通常为obj
(3)链接目标文件,生成可执行文件,文件后缀名通常为exe

第四章

第五章
算法的特性:有穷性,确定性,有效性,输入数据和输出数据的要求
算法的描述工具:自然语言,流程图,伪代码
算法的评价:正确性,健壮性,时间复杂度,空间复杂度
第六章
数据管理技术的发展
人工管理阶段,文件系统阶段,数据库系统阶段
数据模型有网状模型,层次模型和关系模型,对象模型

模式:数据库全体数据的逻辑结构和特征的描述,是面向全体用户的基本数据视图.模式层中定义了数据模式和模式图表,DBMS的主要功能都在这一层,一个数据库系统只有这一个模式
外模式:外模式也称子模式或用户模式,是数据库用户可见和使用的局部数据的逻辑结构和特征的描述,是数据库用户的数据视图,通常与某一应用需求相对应,将来自模式的数据转换为用户所熟悉的格式和视图,外模式通常可以由多个
内模式:内模式是数据物理结构和存储结构的描述,是数据在数据库内部的表示方法,内模式层次决定数据在存储设备的实际位置,并处理数据的存取方法及数据在设备间的数据传输,数据库的内模式只有一个.
SQL的功能:数据定义,数据操纵,数据查询,数据控制.
数据库的设计包括:需求分析,概念结构设计,数据库物理设计,数据库实施,运行和维护
数据库的安全性控制:访问权限控制,定义视图,监听DBMS
事物是用户定义的一个数据库操作序列,具有原子性,一致性,隔离性,持续性简称ACID
数据库此外还包括:分布式数据库,空间数据库,多媒体数据库,数据仓库

软件工程

• 软件危机产生的原因
  (1)软件的规模越来越大,结构越来越复杂
  (2)软件开发的管理难度大
  (3)软件开发的费用不断增加
  (4)软件开发技术落后
  (5)生产方式落后
  (6)开发工具落后
• 软件危机的表现形式
  (1)软件的质量难以保证
  (2)软件开发成本和开发进度难以控制
  (3)软件维护非常困难
  (4)用户对"已完成"的软件系统非常不满意
• 软件工程的基本原理
  (1)用分阶段的生命周期进行严格管理
  (2)坚持进行评审阶段
  (3)坚持严格的产品控制
  (4)采用现代程序设计技术
  (5)结果应该能清楚的审查
  (6)开发小组的人员应该少而精
  (7)承认不断改进软件功能实践的必要性
• 软件的生命周期
  (1)可行性分析和项目开发计划
  (2)需求分析
  (3)概要设计
  (4)详细设计
  (5)编码
  (6)测试
  (7)维护
  软件项目的进度安排
  甘特图和工程网络图
  容错的一般方法
  结构冗余,信息冗余,时间冗余
  二、填空、名称解释、简答

1. 计算学科的实质是学科方法论的思想，其关键问题是抽象、理论和设计三个过程相互作用的问题。
2. 定点数：计算机在运算过程中，数据中小数点的位置固定不变，其中小数点的位置由计算机设计者在机器的结构中指定一个不变的位置。
3. 常用的定点数：定点整数和定点小数。
4. 冯·诺伊曼模型特点
    计算机完成任务是由事先编好的程序完成的。
    计算机的程序被事先输入到存储器中，程序运算的结果也被存放在存储器中。
    计算机能自动连续地完成程序。
    程序运行所需要的信息和结果可以通过输入/输出设备完成。
    计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备所组成。
5. 冯·诺依曼体系结构的要点：计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备5大部分组成。
    控制器和运算器是其核心，称为CPU
    按存储程序原理进行工作
    数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放的位置由地址确定
    控制器是根据存放在存储器中的指令序列（程序）进行工作，并由一个程序计数器控制指令的执行
6. 软件可分为两大类：系统软件和应用软件
7. 系统软件通常是负责管理、控制和维护计算机的各种软硬件资源，并为用户提供一个友好的操作界面，以及服务于一般目的的上机环境。系统软件包括操作系统、计算机的监控管理程序、高级程序设计语言的编译和解释程序以及系统服务程序等。
   8．应用软件是针对某个应用领域的具体问题而开发和研制的程序，它由专业人员为各种应用目的而开发。应用软件必须在系统软件的支持下才能工作，它具有很强的实用性和专业性。
8. 计算机系统主要技术指标：字长、时钟周期和主频、运算速度、内存容量、数据输入输出最高速率
9. 程序就是能够实现特定功能的一组指令序列的集合。其中，指令可以是机器指令、汇编语言指令，也可以是高级语言的语句命令，甚至还可以是用自然语言描述的运算、操作命令等
10. 程序设计语言使得人们能够与计算机进行交流，其种类非常繁多，总来说可以分为低级语言和高级语言两大类。
11. 低级语言包括两种类型：机器语言和汇编语言。
12. 高级语言编写的源程序需要“翻译”成计算机能够识别的机器语言，机器才能执行，这种“翻译”程序被称为语言处理程序。
13. 将高级语言编写的源程序翻译为机器语言程序的方式有解释和编译
14. 程序设计是指用计算机语言对所要解决的问题中的数据以及处理问题的方法和步骤所做的完整而准确的描述的过程。
15. 程序设计步骤如下：
    (1) 确定要解决的问题。
    (2) 分析问题。
    (3) 选择计算方法。
    (4) 确定数据结构和算法。
    (5) 绘制流程图。
    (6) 编写程序。
    (7) 调试并测试程序。
    (8) 整理资料，交付使用。
16. 结构化程序设计思想：采用自顶向下、逐步求精的设计方法和单入口单出口的控制结构。
17. 结构化程序设计的原则是：
    (1) 使用顺序、选择、循环3种基本控制结构表示程序逻辑。
    (2)程序语句组织成容易识别的语句模块，每个模块都是单入口、单出口。
    (3)严格控制GOTO语句的使用。
18. 数据结构是指数据元素之间的相互关系的集合，包括了数据的逻辑结构、物理结构以及数据的运算。
19. 数据的逻辑结构是指数据元素之间的逻辑关系。数据之间可以根据不同的关系组成不同的数据结构
20. 数据的物理结构是指逻辑结构在计算机存储器中的表示。数据的物理结构不仅要存储数据本身，还要存储表示数据间的逻辑关系。
21. 堆栈是一种“先进后出”的数据结构。队列是一种“先进先出”的数据结构。
22. 算法（Algorithm）是一组明确的、可以执行步骤的有序集合，在有限的时间内终止并产生结果。
23. 算法具有以下特性： 有穷性(可终止性)、 确定性、有效性(可行性)、有0个或多个输入数据、有1个或多个输出数据。
24. 递归算法：如果一个过程（函数、子程序）直接或间接地调用它本身，则称该过程（函数、子程序）是递归的。
25. 穷举算法：首先根据问题的部分条件确定问题解的大致范围，然后在此范围内对所有可能的情况逐一进行验证，直到全部情况验证完毕。
26. 对于一个算法的评价，通常要从正确性、可理解性、健壮性、时间复杂度及空间复杂度等多个方面加以衡量。
27. 信息的特点：时间性 、真实性 、易于理解 、多样性 、传播性 、不确定性 。
28. 数据库(DataBase，DB)是指以一定的组织方式存储的相互关联的数据的集合。这些数据能够长期存储、统一管理和控制，且能够被不同用户所共享，具有数据独立性及最小冗余度。
29. 数据模型的三要素： 数据结构、 数据操作、 数据的约束条件。
30. 数据库查询语言SQL的特点：功能统一、非过程性语言 、面向集合的操作方式 、SQL提供两种灵活的使用方式 、SQL简单、易学。
31. 数据库查询语言SQL的功能：数据定义、数据操纵、数据查询、数据控制。
32. 关系数据库的设计步骤：需求分析 、概念结构设计 、逻辑结构设计、数据库物理设计 、数据库实施运行与维护。
    • 整个数据库设计的关键
    • 最困难、最耗费时间的一步
33. 数据库的安全性：指保护数据库，防止因用户非法使用数据库造成数据泄露、更改或破坏。
34. 事务的概念：是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全都不做，是一个不可分割的工作单位。
35. 事务的特性 ：原子性、一致性、隔离性、持续性，或简称ACID特性。
36. 数据库的恢复技术 ：数据库的恢复指使数据库从一种不一致的状态恢复到原来一致性的状态。数据库恢复的主要依据是备份的数据副本和日志文件。
37. 数据库的完整性：数据的正确性和相容性、防止不合语义的数据进入数据库。
38. 软件危机表现形式：质量难以保证 、开发成本和开发进度难以控制 、维护非常困难 、用户不满意。
39. 软件工程研究的主要内容包括软件开发技术和软件开发管理两个方面。
40. 软件生命周期：一个软件从提出开发要求开始直到该软件报废为止的整个时期。具体包括可行性分析和项目开发计划、需求分析、概要设计、详细设计、编码、测试、维护等活动。
41. 为使软件适应外部环境和数据环境变化，而去修改软件的过程就叫做适应性维护。
42. 在软件的使用过程中，为了满足用户对软件提出新的功能与性能要求。需要修改或再开发软件，以扩充软件功能、增强软件性能、改进加工效率、提高软件的可维护性。这种情况下进行的维护活动叫做完善性维护。
43. 维护的类型：改正性维护、 适应性维护、 完善性维护、预防性维护。其中在几种维护活动中，完善性维护所占的比重最大。
44. 在设计测试用例的基础上检验软件各个组成部分。
    单元测试、集成测试、确认测试。
    目的：为了发现尚未发现的错误，不是证明软件的正确性
45. 软件开发模型：瀑布模型、快速原型法模型、螺旋模型、喷泉模型、智能模型。
    47质量保证策略的发展大致可以分为3个阶段：
    (1) 以检测为主。
    (2) 以过程管理为主。
    (3) 以新产品开发为主。
    48 软件复杂性度量的要素主要有以下几种：
    (1) 规模：即总共的指令数，或源程序行数。
    (2) 难度：通常由程序中出现的操作数的数目所决定的量来表示。
    (3) 结构：通常用与程序结构有关的度量来表示。
    (4) 智能度：即算法的难易程度。
46. 软件复杂性度量的要素很多，主要有以下几种：
    (1) 规模：即总共的指令数，或源程序行数。
    (2) 难度：通常由程序中出现的操作数的数目所决定的量来表示。
    (3) 结构：通常用与程序结构有关的度量来表示。
    (4) 智能度：即算法的难易程度。
47. 软件开发成本估算方法
    (1) 自上而下的估算方法。
    (2) 自下而上的估算方法。
    (3) 差别估算方法。
    51.软件评审：在软件开发的各个阶段都要采用评审的方法，以发现软件中的缺陷，然后加以改正。主要包括：
    (1) 设计的规格说明书要符合用户的要求。
    (2) 程序要按照设计规格说明书所规定的情况正确执行。
48. 操作系统就是合理管理并控制计算机系统内各种软、硬件资源，并能够合理组织工作流程、方便用户使用的程序的集合。
49. 现代操作系统一般由用户接口、进程管理、存储管理、I/O设备管理、文件管理5个部分组成。
50. 计算机硬件发展与计算机应用相结合的角度，通常把操作系统的发展划分为手工操作、批处理系统、多道程序系统、现代操作系统等4个阶段。
51. 操作系统的功能通常可分为扩展的虚拟机功能和资源管理功能两个方面 。
    56.操作系统资源管理功能：
    1．处理机管理
    2．存储管理
    (1) 内存分配
    (2) 内存保护
    (3) 虚拟存储
    (4) 地址映射
    3．输入/输出设备管理
    4．文件管理
52. 常用的任务调度算法如下:
    1．优先数调度
    2．时间片轮转法调度
    3．分级调度
53. 信道(Channel)是指发送设备和接收设备之间用于传输信号的介质，也就是传送信息的必经之路。
    59.不同的通信信道有不同的数据传输速率，一个信道每秒钟传输比特数的能力称为带宽
54. 数据传输方式：
    1．基带传输
    2．频带传输
    3．宽带传输
55. 计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置分散的、具有独立功能的多个计算机系统连接起来，按照以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统(Network Operating System：NOS等)进行数据通信，以实现网络中资源共享和信息传递的系统。
56. Internet是由大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台上，它们共同遵循TCP/IP协议，以美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)的主干网NSFnet为基础的全球最大的计算机互联网。
57. 网络管理简称为网管，主要是指对网络硬件、网络软件和人力资源的使用、协调和综合。
58. 防火墙的功能
     控制对网站的访问和封锁网站的信息的泄漏；
     限制被保护子网的暴露；
     具有审计功能；
     强制安全策略；
     对出入防火墙的信息进行加密和解密等。
59. 防火墙的分类
    (1) 网络级防火墙
    (2) 应用级防火墙
60. 物联网(The Internet of Things)是新一代信息技术的重要组成部分，意为“物物相连的互联网”。
     物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网的基础上的延伸和扩展的网络；
     其用户端延伸和扩展到了任意物品与物品之间，可以进行信息交换和通信。
61. 图像处理(Image Processing)：是将客观世界中原来存在的物体影像处理成新的数字化图像的相关技术。
62. 数据可视化(Data Visualization)技术是指运用计算机图形学和图像处理技术，将数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。
63. 人机交互技术(Human Computer Interaction Technology)是指通过计算机输入、输出设备，以有效的方式实现人与计算机对话的技术。