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1、第一章 计算机基础知识计算机的四特点：1有信息处理的特性。2有程序控制的特性。3有灵活选择的特性。4有正确应用的特性。计算机发展经历5个重要阶段：1 大型机阶段。2 小型机阶段。3 微型机阶段。4 客户机/服务器阶段。5 互联网阶段。计算机现实分类：服务器，工作站，台式机，便携机，手持设备。计算机传统分类：大型机，小型机，PC机，工作站，巨型机。计算机指标：1位数。2速度。MIPS是表示单字长定点指令的平均执行速度。MFLOPS是考察单字长浮点指令的平均执行速度。3容量。Byte用B表示。1KB=1024B。平均寻道时间是指磁头沿盘片移动到需要读写的磁道所要的平均时间。平均等待时间是需要读写的
2、扇区旋转到磁头下需要的平均时间。数据传输率是指磁头找到所要读写的扇区后，每秒可以读出或写入的字节数。4 带宽。Bps用b 5 版本。6 可靠性。平均无故障时间MTBF和平均故障修复时间MTTR来表示。计算机应用领域：1 科学计算。2 事务处理。3 过程控制。4 辅助工程。5 人工智能。6 网络应用。一个完整的计算机系统由软件和硬件两部分组成。计算机硬件组成四个层次：1 芯片。2 板卡。3 设备。4 网络。奔腾芯片的技术特点：1。超标量技术。通过内置多条流水线来同时执行多个处理，其实质是用空间换取时间。2超流水线技术。通过细化流水，提高主频，使得机器在一个周期内完成一个甚至多个操作，其实质是用时
3、间换取空间。经典奔腾采用每条流水线分为四级流水：指令预取，译码，执行和写回结果。3分支预测。 4双CACHE哈佛结构：指令与数据分开。 5 固化常用指令。6 增强的64位数据总线。 7 采用PCI标准的局部总线。 8 错误检测既功能用于校验技术。9 内建能源效率技术。10 支持多重处理。安腾芯片的技术特点：64位处理机。奔腾系列为32 。INTER8080-8位。INTER8088-16位。 复杂指令系统CISC。精简指令技术RISC。网络卡主要功能：1 实现与主机总线的通讯连接，解释并执行主机的控制命令。2 实现数据链路层的功能。3 实现物理层的功能。软件就是指令序列：以代码形式储存储存器中
4、。数据库软件是桌面应用软件。程序是由指令序列组成的，告诉计算机如何完成一个任务。软件开发的三个阶段：1 计划阶段。分为问题定义，可行性研究。 2 开发阶段。分为需求分析，总体设计，详细设计。3 运行阶段。主要是软件维护。在编程中，人们最先使用机器语言。因为它使用最贴近计算机硬件的2进制代码，所以为低级语言。 符号化的机器语言，用助记符代替2进制代码，成汇编语言。 把汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具，就成为汇编程序。 把机器语言程序“破译”为汇编语言程序的工具，称反汇编程序。 把高级语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具，有两种类型：解释程序与编译程序。编译程序是把输入的整个源程序进行
5、全部的翻译转换，产生出机器语言的目标程序，然后让计算机执行从而得到计算机结果。解释程序就是把源程序输入一句，翻译一句，执行一句，并不成为整个目标程序。多媒体技术就是有声有色的信息处理与利用技术。多媒体技术就是对文本，声音，图象和图形进行处理 ，传输，储存和播发的集成技术。多媒体技术分为偏软件技术和偏硬件技术。多媒体硬件系统的基本组成有：1CD-ROM。2具有A/D和D/A转换功能。3具有高清晰的彩色显示器。4 具有数据压缩和解压缩的硬件支持。多媒体的关键技术：1 数据压缩和解压缩技术。 JPEG：实用与连续色调，多级灰度，彩色或单色静止图象。 MPEG：考虑音频和视频同步。2 芯片和插卡技术。
6、 3 多媒体操作系统技术。4 多媒体数据管理技术。一种适用于多媒体数据管理的技术就是基于超文本技术的多媒体管理技术，及超媒体技术。当信息不限于文本时，称为超媒体。组成：1 结点。2 链。超媒体系统的组成：1 编辑器。编辑器可以帮助用户建立，修改信息网络中的结点和链。2 导航工具。一是数据库那样基于条件的查询，一是交互样式沿链走向的查询。3 超媒体语言。超媒体语言能以一种程序设计方法描述超媒体网络的构造，结点和其他各种属性第二章 操作系统软件是为了使用户使用并充分发挥计算机性能和效率的各种程序和数据的统称。 软件又分为系统软件和应用软件。系统软件是所有用户使用的为了解决用户使用计算机而编制的程序
7、。 应用软件是为解决某特定的问题而编制的程序。 操作系统是硬件与所有其他软件之间的接口，而且是整个计算机系统的控制和管理中心。操作系统两个重要作用：1 管理系统中各种资源。所有硬件部分称为硬件资源。而程序和数据等信息成为软件资源。2 为用户提供良好的界面。操作系统的特征：1 并发性。是在计算机系统中同时存在多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的。在单CPU上，这些并发执行的程序是交替在CPU上运行的。 程序并发性体现在两个方面：用户程序与用户程序之间的并发执行。用户程序与操作系统程序之间的并发。 2 共享性。资源共享是操作系统程序和多个用户程序共用系统中的资源。 3 随机性。随机性指：操
8、作系统的运行是在一个随机的环境中，一个设备可能在任何时间向处理机发出中断请求，系统无法知道运行着的程序会在什么时候做什么事情。 没有任何软件支持的计算机称为裸机。 操作系统是硬件的第一层软件扩充。操作系统的功能：1 进程管理：主要是对处理机进行处理。随着系统对处理机管理方法不同，其提供的作业处理方式也不同，例如有批处理方式，分时方式和实时方式。 2 存储管理：主要是管理内存资源。当内存不够的时候，解决内存扩充问题，就是内存和外存结合起来的管理，为用户提供一个容量比实际内存大的多的虚拟存储器，这是操作系统的存储功能的重要任务。 3 文件管理。系统中的信息资源是以文件的形式存放在外存储器上的。 4
9、 设备管理。设备管理是计算机系统中除了CPU和内存外的所有输入，输出设备的管理。 5 用户和操作系统的接口。操作系统的分类： 1 批处理操作系统。 两个特点：一是多道，一是成批。多道是系统内同时容纳多个作业，这些作业存放在外存中 ，组成一个后备作业序列，系统按一定的调度原则每次从后备作业中选取一个或多个作业放入内存中运行，运行作业结束并退出运行和后备作业进行运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的连续的作业流。而成批是系统运行中不允许用户和他的作业发生交互关系。 批处理系统追求的目标是提高系统资源利用率和大作业吞吐量以及作业流程的自动化。2 分时系统。 分时系统允许多个用户同时连机
10、使用计算机。操作系统采用时间片轮转的方式处理每个用户的服务请求。特点：多路性。交互性。又叫交互操作系统。独立性。及时性。分时系统性能的主要指标之一的是响应时间，是从终端发出命令到系统与应答的时间。 通常计算机系统采用批处理和分时处理方式来为用户服务。时间要求不强的作业放入后台批处理处理，需要频繁交互的作业在前台分时处理。3 实时系统。 系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。实时系统作为一个特定应用中的控制设备来使用。 分为两类：实时控制系统。时信息处理系统。特点：及时响应和高可靠性。4 个人计算机操作系统。个人计算机操作系统是一个联机交互的单用户操作系统，
11、它提供的联机交互功能与分时系统所提供的功能很相似。 5 网络操作系统。 计算机网络是通过通信设施将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换，资源共享，互操作和协作处理的系统。网络操作系统就是在原来的各自计算机系统操作上，按照网络体系结构的各个协议标准进行开发，使之包括网络管理，通信，资源共享，系统安全和多种网络应用服务的操作系统。 6 分布式操作系统。研究操作系统的几种观点：1 从资源管理观点：把操作系统分为处理机管理，存储管理，设备管理，文件管理，用户与操作系统的接口等5个主要部分。2 虚机器观点：用户不再直接使用硬件机器，而是通过操作系统来控制和使用计算机，从而把计算
12、机扩充为功能更强，使用更加方便的计算机系统。操作系统的全部功能，称为操作系统虚机器。操作系统所涉及的硬件环境：1 特权指令与处理机状态。特权指令和非特权指令。特权指令是只允许操作系统使用，而不允许一般用户使用的指令。非特权指令之处的指令称为非特权指令，非特权指令的执行不影响其他用户以及系统。 2 CPU状态。 CPU交替执行操作系统程序和用户程序。 CPU的状态属于程序状态字PSW的一位。大多数计算机系统将CPU执行状态分为管态和目态。 管态又叫特权态，系统态或核心态。CPU在管态下可以执行指令系统的全集。通常，操作系统在管态下运行。 目态又叫常态或用户态。机器处于目态时，程序只能执行非特权指
13、令。用户程序只能在目态下运行，如果用户程序在目态下执行特权指令，硬件将发生中断，由操作系统获得控制，特权指令执行被禁止，这样可以防止用户程序有意或无意的破坏系统。从目态转换为管态的唯一途径是中断。从管态到目态可以通过修改程序状态字来实现，这将伴随这由操作系统程序到用户程序的转换。中断机制：中断机制是现代计算机系统中的基础设施之一，它在系统中起着通信网络作用，以协调系统对各种外部事件的响应和处理。 中断是实现多道程序设计的必要条件。 中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。 引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点成为断点。CPU暂
14、停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。处理中断源的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。 中断的实现实行软件和硬件综合完成，硬件部分叫做硬件装置，软件部分成为软件处理程序。中断装置和中断处理程序统称为中断系统。一般将中断源分为两大类：强迫性中断和自愿性中断。强迫性中断是正在运行的程序所不期望的，它们是或发生，何时发生事先无法预料，因而运行程序可以在任意位置处被打断。中断类型：1 输入输出中断:这是来自通道或外部设备的中断。2 硬件故障中断 3 时钟中断，如硬件时钟到时。 4 控制台中断，如系统控制员通过控制台发出命令。 5 程序
15、性中断自愿性中断是正在运行的程序有意识安排的，通常是由于程序员在编制程序时，因要求操作系统提供服务而有意使用访管指令或系统调用，从而导致中断的，所以又称其为访管中断。 系统为每类中断设置一个中断处理程序。每个中断处理程序都有一个入口地址PC及其运行环境PSW，它们被称为中断向量，保存在内存中固定的单元。 中断响应是解决中断的发现和接受问题，是由中断装置完成的。中断响应是硬件对中断请求作出响应的过程，包括识别中断源，保留现场，引出中断处理程序等过程。 CPU每执行完一条指令，便去扫描中断寄存器，查询有无中断请求。若有中断请求，则通过交换中断向量进入中断处理程序，这就是中断响应。系统根据引起中断事
16、件的重要性和紧迫程度，由硬件将中断源分为若干个级别，称为中断优先级。中断屏蔽是指在提出中断请求之后，CPU不予响应的状态。它常常用来在处理某一中断时防止同级中断的干扰或在处理一段不可分割，必须连续执行的程序时防止任何中断事件的干扰。CPU是否允许某类中断，由当前程序状态字中的中断屏蔽位决定。屏蔽中断源相当于关中断，处于关中断状态下执行的程序段因尽量短，否则可能会丢失信息，也会影响系统的并发性。中断处理过程：1保存被中断程序的现场。2分析中断源，确定中断原因。3转去执行相应的处理程序。4恢复被中断程序现场，继续执行被中断程序。操作系统向用户提供两类接口：一类是用于程序级的，另一类是用于作业控制一级的。1 程序级接口。 它由一组系统调用命令组成。与机器指令
