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1、1 计算机基本组成 : 运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 并行性是指计算机系统具有可以同时进行运算或操作的特性， 包括同时性与并发 性。基本思想：时间重叠、资源重叠、资源共享SISD、SIMD（并行处理机）、MISD、MSMD（多处理机）传统串行方式：优：控制简单，节省设备 缺：执行指令速度慢，功能部件利用 率低流水线处理机 :优：程序执行时间短， 功能部件利用率高 缺:增加硬件， 控制过程 较复杂并行处理机SIMD 一个控制器CU , N个处理单元PE，一个互连网络IN 并行处理机主要特点：1. 单指令流多数据流方式工作2. 采用资源重复方法引入空间因素3. 以某一类算法为背景的专
2、用计算机。4. 并行处理机的研究必须与并行算法研究密切结合。5. 异构型多处理系统。多处理机系统组成 MIMD：N 个处理机+1 个处理机存储器互联网络（ PMIN） 多处理机系统特点：1. 结构灵活 并行处理机处理单元很多；多处理机有较强通用性，适用多样算法， 处理单元数量较少。2. 程序并行性 并行处理机是操作级并行，并行存在于指令内部；多处理机并行 性存在于指令外部，必须采用多种途径识别程序并行。3. 并行任务派生 并行处理机通过指令本身就可启动多个 PE 并行工作；多处理 机由可由任务派生任务，任务多于处理机时多余任务进入排队器等待。4. 进程同步 并行处理机自然同步；多处理机需要特殊
3、的同步措施。5. 资源分配和进程调度 并行处理机 PE 数固定，采用屏蔽手段改变 PE 数；多处 理机有资源分配和进程调度问题。RISC 与 CISC 比较主要特点如下 :1. 指令数目较少 ,一般选用使用频度最高的一些简单指令2. 指令长度固定 ,指令格式种类少 ,寻址方式种类少3. 大多数指令可在一个机器周期内完成4. 通用寄存器数量多 ,只有存数 /取数指令访问存储器 ,其余指令无关 寄存器之间 进行操作 .两者主要区别在于设计思想上1.3存储系统分类：高速缓冲存储器（Cache,双极半导体）主存储器（MOS半导休, 又称内存储器 , 包括高速缓存和主存 ） 辅助存储器 存储器的层次 ：
4、高速缓存 -主存 主存-辅存MOS 型（由存储体、地址译码器、驱动器、 I/O 控制、片选控制、读 /写控制） 存储器的主要技术指标： 存储容量、存取速度（访问时间、存储周期 TM）TMTA 读出时间 TMTW 写入时间 可靠性 MTBF 平均故障间隔时间 计算机应用领域：科学计算、信息管理、计算机图形学与多媒体技术、语言与文 字处理、人工智能2.1 操作系统的重要作用： 1.通过资源管理，提高计算机系统的效率 2 改善人机 界面，向用户提供友好的工作环境。 操作系统的特征：并发性、共享性、异步性 操作系统的功能： 1.处理器管理 2.存储管理 3.设备管理 4.文件管理 5.作业管理6. 网
5、络与通信管理 操作系统的类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统 批处理操作系统主要特征：用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业 周转时间长分时操作系统主要特征：同时性、独立性、及时性、交互性 实时操作系统主要特征：数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理2.2 进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。 进程的属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发性 进程的组成：进程程序块、进程数据块、系统 /用户堆栈、进程控制块 进程控制块包括三类信息：标识信息、现场信息、控制信息2.2 死锁产生的条件：互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等待条件2.
6、3 存储管理的功能：主存储空间的分配和回收、地址转换和存储保护、主存储 空间的共享、主存储空间的扩充 计算机系统的存储器分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存 （操作系统存 储管理）、固定磁盘、可移动存储介质 （设备管理）7 个层次结构。 程序在执行和处理数据时存在顺序性、局部性、循环性和排他性 ，这一工作称为地址转换或重定位。包括静态重定位和动态重定位。 分区存储管理：固定分区管理、可变分区管理 （最先适用分配算法大作业、最优 适应分配算法、最坏适应分配算法中小作业 ）分页式存储管理 :以段为单位进行存储分配 . 段号 :段内地址虚拟存储器 :具有部分装入和分部对换功能 ,能从逻辑上对内在
7、容量进行大幅度扩 充 ,使用方便的一种存储系统 .2.4 计算机外围设备分存储型和输入输出型两大类 . 设备管理具有以下功能 :外围设备中断处理、缓冲区管理、外围设备的分配、外 围设备驱动调度I/O 设备可分为输出型外围设备、输入型外围设备、存储型外围设备。输入 /输出控制方式分询问方式、中断方式、 DMA 方式、通道方式。I/O 软件原理：输入 /输出中断处理程序、设备驱动程序、与硬件无关的操作系统I/O 软件、用户空间的 I/O 软件。Spooling 系统用一类物理设备模拟另一类物理设备的技术，使独占使用的设备 变成多台虚拟设备的一种技术，也是一种速度匹配技术。输入井中 4 种状态：输入
8、、收容、执行、完成 磁盘调度分移臂调度和旋转调度2.5 文件是由文件名字标识的一组相关信息的集合。文件是一个抽象机制。 文件存取分顺序存取、直接存取、索引存取文件目录项包括的内容： 有关文件存取控制的信息、 有关文件结构的信息、 有关 文件管理的信息一级目录结构缺点：重名、难以实现文件共享 二级目录结构：主文件目录 +用户文件目录优：检查访问者存取权限。 树型目录结构：较好反映现实世界、不同文件可重名、便于文件保护、保密、共 享。文件逻辑结构：流式文件、记录式文件（定长记录、变长记录，与数据库的区别 是记录间不存在除顺序排列的其他关系）文件物理结构：顺序文件 优：顺序存取较快好 缺：建立文件需
9、要预先确定文件长度，修改、插 入、增加文件记录有困难，对直接存储器作连续分配，会造成空闲块浪费 连接文件 （串联文件 ）、索引文件夹优： 直接读定任意文件， 便于文件增加、 删除、 修改 缺：增加了索引表的空间开销和查找时间 文件保护：防止系统崩溃造成文件损坏，防止其他用户非法操作造成文件损坏。 文件的保密目的是防止文件被窃取。主要方法有设置密码和使用密码2.6 作业是用户提交给操作系统作系统计算的一个独立任务。作业管理采用脱机 和联机两种方式运行。 4 态：输入、后备、执行、完成 常用作业高度算法：先来先服务、最作业优先、响应比最高者优先HRN 、优先数法操作系统中引入多道程序的好处：1.
10、提高了 CPU 的利用率2. 提高了内存和 I/O 设备的利用率3. 改进了系统的吞吐率4. 充分发挥了系统的并行性 主要缺点是作业周转时间延长。3 程序语言分低级语言 （机器语言、 汇编语言） 高级语言 （面向过程、 面向问题） 程序设计语言的基本成分：数据成分、运算成分、控制成分 （顺序、选择、循环 ）、函数 4.系统架构： C/S、B/S 、多层分布式（瘦客户、业务服务、数据服务） 多层系统的主要特点：安全性、稳定性、易维护、快速响应、系统扩展灵活 系统配置方法： 双机互备（两机均为工作机）、双机热备（一工一备）、群集系统、 容错服务器 群集系统中各个服务器既是其他服务器的主系统，又是其
11、他服务器的热备份系 统。群集服务优点：高可用性、修复返回、易管理性、可扩展性 系统处理模式：集中式和分布式（桌上计算、工作组计算、网络计算） 、批处理 及实时处理（联机处理） 、Web 计算Web 计算特点：统一的用户界面，经济性、可维护性，鲁棒性，可伸缩性，兼 容性，安全性，适应网络的异构、动态环境。事务 4 特性 ACID ：原子性、一致性、隔离性、持续性（永久性） 事务是并发控制的基本单位， 并发操作带来的不一致性包括丢失修改、 不可重复 读、读 脏数据排它锁 X 锁写锁，共享锁 S 锁读锁强行回滚 （rollback） 事务撤销 （undo） 、强行撤销 （undo） 、重做 （red
12、o）4.2 系统性能定义的指标 MIPS 指令数 MFLOPS 浮点指令数 系统性能评估：分析技术、模拟技术、测量技术（实际应用程序、核心程序、合 成测试程序）分析和模拟技术最后均需要通过测量技术验证。实际的应用程序方法、 核心基准程序方法、 简单基准测试程序、 综合基准测试程 序。 计算机可用性： MTTF/（MTTF+MTTR）X100%, 可用性要求低于可靠性要求。5. 算法有 5 个特性：有穷性、确定性、可行性、输入、输出 算法评价：正确性、可读性、健壮性、效率和低存储量需求6. 多媒体特性：集成性、交互性、实时性、数字化、 多媒体计算机硬件系统包括：多媒体主机、多媒体输入设备、多媒体
13、输出设备、 多媒体存储设备、多媒体功能卡、操纵控制设备。多媒体计算机的软件系统是以操作系统为基础的。多媒体技术的主要组成： 各种媒体信息的处理技术和信息压缩技术、 多媒体计算 机技术、多媒体网络通信技术、多媒体数据库技术。多媒体计算机系统的关键技术 6：视频和音频数据的压缩和解压缩技术；多媒体 专用芯片技术； 多媒体系统软件技术； 大容量信息存储技术； 多媒体网络通信技 术；超文本与超媒体技术。多媒体计算机技术的应用： 5 教育与培训；桌面出版与办公自动化；多媒体电子 出版物；多媒体通信；多媒体声光艺术品的创作。6.2 数据压缩技术评价标准 4 ：压缩比、压缩后多媒体信息的质量、压缩和解压 缩
14、的速度、压缩所需的软硬件开销。无损（冗余）压缩法：哈夫曼编码、算术编码、行程编码、 有损（熵）压缩法：预测编码、变换编码、子带编码、矢量量化编码、 混和编码、 小波编码预测编码常用的是差分脉冲编码调制法 （ DPCM ）和自适应的差分脉冲编码调制 法（ ADPCM ）编码的国际标准： JPEG 、 MPEG 、H.261 、DVI6.3 数字图像优点：精确度高，不受电源、电磁场等环境干扰，不限信息源都可 计算机处理。数字图像类型：二值图像、黑白灰度图像、彩色图像、活动图像 彩色表示空间： RGB、HIS、CMYK 、YUV图像格式分为位图、矢量图形静态图像格式： BMP 、GIF、TIF、JP
15、G、PCX、PCD 动态图像格式： AVI、 MPG常用图像处理技术 6：改善像质（锐化、增强、平滑、校正） ，图像复原、识别 分析图像、重建图像、编辑图像、图像数据的压缩编码。彩色电视制式： PAL、NTSC 、SECAM 影响数字视频质量的因素有：帧速、分辨率、颜色数、压缩比和关键帧，视频信 号的播放过程中要做到图像与声音同步。视频卡分类 5：视频叠加卡、视频捕捉卡、电视编码卡、电视选台卡、压缩 /解压 卡。声音主要有三种类型： 波形声音、 语音、音乐。声音三要素： 音调、 音强、音色。 实现计算机语音输出有：录音 /重放、文语转换。数字音频信息编码： 波形编码法、参数编码法、 混和编码法
16、， 常见格式： WAVE 、 MOD、MPEG-3RA 、CDA 、MIDIMIDI 文件包含音符、定时和 16 通道的演奏定义及每个通道的演奏音符信息 下列情况 MIDI 文件优于波形音频 3 ：长时间播放高质音；需要以音乐作背景音 响效果，同时装载图像文字；需要以音乐作背景音响效果，同时播放音频，实现 音乐和语音同时输出 7 计算机网络涉及三个方面 ：至少 2 台计算机互联、通信设备与线路介质、网 络软件、通信协议和 NOS 计算机网络逻辑结构：资源子网与负责数据转发的内层通信子网。 用户子网指的是由主计算机、终端、通信控制设备、连网外设、各种软件资源等 组成 通信子网分为点对点通信和广播式通信子网， 主要有三种组织形式： 结合型、 专 用型、
