第五次课后总结

第四章程序设计语言
1.并行程序设计
①并行程序设计语言
并行程序设计语言是一种用于并行程序设计的语言。并行程序设计语言可分为显式并行语言和具有并行编译功能的串行语言。显式并行语言可以通过用传统串行语言加上并行语句进行扩充的办法形成。
这种语言包括SISAL,FORCE,LINDA,PARLOCHE PCF POR-TRAN等。
②并行程序语言的编译过程
编译的过程大致是源程序先经过语法,词法分析,在经过程序优化,之后并行代码生成,最后进入处理机。
在编译过程中,首先要确定源程序中数据和控制的相关性。在进行相关分析时,要把程序流的模式分析出来。在编译过程中,还要进行程序优化。理论上认为优化是在同一种语言范围内进行的,只是使源程序的某些部分具有更高效的形式,而与具体机器无关。但是实际并非如此。
③OpenMP
OpeMP是一个编译器指令和库函数的集合主要用于共享式存储计算机上的外行程序设计。OpeMP支持的编程语言包括C、C++和Forten;而支持OpenMP的编济器包括Sun Cmpile GNU Compiler和Intel Compiler等。OpenMP提供了对并行算法的高层抽象描述,程序员通过在源代码中加人专用的#pragma指令(编译指示)来指明自已的意图,由此编译器可以自动将程序进行并行化,并在必要之处加人线程间的同步互斥以及通信。
但是,作为高层抽象,OpenMP并不适合需要复杂线程间同步和互斥的场合。OpenMP的另一个缺点是不能在非共享式存储系统(如计算机集群)中使用。在这样的系统中,MPI使用得较多。
第五章计算机中的数据
1.数据
①数据的定义
数据就是用文字、数字、图形、图像声音等方式对人、事件事物等进行的描述。在计算机科学中,数据是指所有能输人计算机并能被计算机程序处理的符号的总称,数字、文本、音频、图形、图像和视频等统称为数据。
②数据与信息的区别
通常来说,输入计算机的字母,数字等符号为数据。如果字母,数字等符号具有一定含义且能帮助人们完成某个动作或做出决策,那么就是信息。
③计算机常用的编码方式
(1). ASCII
目前使用最广泛的西文字符集及其编码是ASCII( American standard code for infor.mation interchange,美国信息互换标准代码)字符集和ASCII,它们同时也被国际标准化组织( Intermational Organization for Standardization,ISO)批准为国际标准。
标准ASCII共有128个字符,其中有95个可打印字符,包括常用的字母、数字、标点符号等,另外还有33个控制字符。
(2).扩展ASCII
由于在微型计算机开发的初期,确定了8位字长(在同一时间内处理二进制数的位数叫字长,通常称处理字长为8位二进制数的CPU叫做8位CPU ,32位CPU就是在同一时间内处理字长为32位的二进制数据),因此需要128个附加的字符来补充ASCII。
(3).Unicode
Unicode是目前用来解决ASCII字符集256个字符限制问题的一种比较常用的解决方案。大家知道,ASCII字符集最多只有256个字符。对于拉丁语言来说,这些字符已经够用;但是,许多亚洲和东方语言所用的字符远远不止256个,有些超过千个。人们为了突破ASCII字符数的限制,试图用一种简 单的方法来针对超过256个字符的语言即为Unicode。
(4). UTF-8
UTF-8是一种变长字节编码方式。对于某一个字符的 UITF-8 编码如果只有一个字节则其最高二进制位为0;如果是多字节,则其第一个字节从最高位3始,连续的二进制位值为1的个数决定了其编码的字节数,其余各字节均以10开头UTF-8最多可用6字节。
(5). GB-2312
8位ASCI可以表示任何英文字符,而对中文来说,256个编码是远远不够的。为了统一汉字的编程方案,1980年我国公布了GB 2312- 1980《信息 交换用汉字编码字符集一基本集》(简称汉宇字标准 交换码)。GB 2312标准共收录6 763个汉字,其中一级汉字3 755个,二级汉字3008个;同时还收录了包括拉丁字母希腊字母、日文平假名及片假名字母、俄语西里尔字母在内的682个字符。
(6).音频编码
自然界中的声音非常复杂,声音是通过声波传递的连续变化的模拟信号。可以通过采样,量化,编码的三个步骤将连续变化的模拟信号转换成数字编码。
(7).图像编码
随着计算机及通信技术的发展,通信方式和通信对象也在不断地发生着变化。通信方式和通信对象的改变,带来的最大问题就是传输带宽、传输速度、存储器容量的限制。数字化的图像、视频和音频信号的数据量之大是惊人的。
图像编码是研究图像数据的编码方法,期望用最少的数码表示信源发出的图像数据,以使数据得到压缩,减少所占空间。
2.数据结构
①.数据结构的定义
数据结构是程序中数据的一一种组织方式, 其目的是配合相应的算法编写出好的程序。
数据结构有逻辑上的数据结构和物理上的数据结构之分。逻辑上的数据结构反映了数据元素之间的逻辑关系,而物理上的数据结构则反映了数据元素在计算机内部的存储方式。
数据结构的主要研究对象是数据表示、数据逻辑结构与数据存储方式,以及对数据的操作方法。
②数据的逻辑结构
(1).集合
集合中的任何两个数据元素之间无逻辑关系,即结构中的数据元素除了同属于一个集合外,无其他线性关系。
(2)线性结构
线性结构是指数据结构中的数据元素存在一对一 的关系,即有且仅有一个起始数据元素没有前驱数据元素但有一个后继数据元素。
(3).树形结构
树形结构是指结构中的元素之间存在着一对多的关系,即一个元素与另外多个数据元素有关系,具有分支,层次特性。
(4).图状结构
涂装结构是指数据元素之间存在着多对多的关系,也叫网状结构。
③数据的物理结构
数据元素以文权格元赏之间的关系在内在中的表示称为物理结构或存储映像。
数据的物理结构主要有以下三种。
(1).顺序存储
微提元实在存储器中的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系,在存储器中使用一组地址连续的存储单元依次存储数据元素。
(2).链式存储
在每一个数据元素中增加一一个存放另一个数据元素 地址的指针(pointer) ,用该指针来表示数据元素之间的逻辑关系。数据元素存放的地址没有连续性的要求。链式存储包括单链表链式存储和双链表链式存储。
(3).索引存储
数老元素存铺在个地址连续的内存空间外还需要建立一个索引表,索引表中特性。的引指示存储数指元素的存储位置(下标)或存储区间端点(下标)。
④常见的数据结构
1.线性表,2.栈,3.队列,4.树,5.图(数据结构学过,就不一一展开了)
3.算法
①.算法的定义
算法是指由基本的运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤。给定初始状态或输入数据,通过这些解题步骤能够得到所要求的终止状态或输出数据。
算法有如下特性
1.输入,2.输出,3.有穷性,4.确定性,5.可行性。
除此之外在编写算法的过程中还要定义动作,细化和泛化。
4.数据库
①数据库的结构和特点
数据库是一个组织内被应用程序使用的逻辑相一致的相关数据集合。数据库具有以下特点。
1.数据结构化,2.数据共享性高,易扩充,3.数据独立性高,4.数据由数据库管理系统统一管理和控制。
②数据库的体系结构
数据模式是数据库系统中数据结构的一种表示形式,它具有不同的层次与结构方式数据库系统的三级模式结构最早于1971年由数据库系统语言协会下属的数据库任各组(Database Task Group,DBTG)给出。
(1).三级模式
概念模式也称为模式或者逻辑模式,是对数据库中全体数据的逻辑结构和特征的描述,是所有用户的公共数据视图。
(2).二级映射
(1)外模式/概念模式映射
对应于同一个概念模式可以有任意多个外模式。对于每一一个外模式 数据库系统都有一个外模式概念模式映射,它定义了该外模式与概念模式之间的对应关系。
(2)概念模式/内模式映射
数据库中只有一个概念模式,也只有一个内模式,所以概念模式/内式映射是唯一的。
③数据库模型
层次模型,网状模型和关系模型。
④关系的操作及结构化查询语言
在关系数据库中,可以定义一些操作来通过已知的关系创建新的关系。有四种最基本的操作:插入,删除,更新和选择。
⑤数据库管理系统
数据库管理系统是定义,创建,维护数据库的一种工具,DBMS也允许用户来控制数据库中数据的存取。数据库管理系统由硬件,软件,数据,用户和规程这五部分组成。
⑥主流数据库
Oracle数据库,Microsoft SQL Server数据库,MySQL数据库,Sybase数据库,DB2数据库。
5.数据中心

①数据中心的定义
数据中心是在一个物理空间内实现数据集中处理、存储传输、交换、管理的一些套复杂的设施。它不仅包括计算机系统和其他与之配套的设备(例如通信和存储系统),还包含冗余的数据通信连接环境控制设备、监控设备以及各种安全装置。
一个数据中心的主要目的是通过运行应用系统来处理组织的数据。这样的系统可以由该组织自己开发,也可以从企业软件供应商处购买。
②数据中心的组成
数据中心从功能上可以分为核心计算机机房和其他支持空间。
计算机机房是指用于电子信息处理、存储、交换,以及传输设备的安装运行和维护的建筑空间,包括服务器机房、网络机房、存储机房等功能区域。
支持空间是计算机机房外部专用于支持数据中心运行的设施和工作空间,包括进线间、内部电信间行政管理区、辅助区和支持区。
③新一代数据中心和传统数据中心的差异
(1)传统数据中心的困惑
有以下六个主要问题:数据量急速膨胀,能耗压力,管理压力,高可用性压力,合规压力,业务连续性压力。
(2)新一代数据中心简介
对于新一代的数据中心,业界虽然还没有一个很明确的划分界限和标准,但主要的发展趋势是绿色环保,虚拟化和云计算,整合,模块化,灵活性。

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