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概论

历史： 电子管->晶体管->集成电路 比较成熟的集成电路出现于1972

冯诺依曼机：

  1. 采用“存储程序”的工作方式。程序和原始数据送入主存后才能执行，计算机自动逐条执行指令，直至执行结束
  2. 计算机硬件系统由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备5大部件组成。
    • 存储器分为主存和辅存，对应现在的内存和硬盘，由存储单元组成，存储单元可存储一串二进制代码，称这串代码为存储字，称这串代码的位数为存储字长
    • 主存由地址寄存器MAR和数据寄存器MDR以及时序控制逻辑组成，MAR用于寻址，其位数对应着存储单元的个数，存放访问地址，需要译码才能定位到存储单元，MDR的位数和存储字长相等，暂存要从存储器读写的信息，时序控制逻辑产生操作的时序信号
    • 运算器的核心是算术逻辑单元ALU，运算器包含若干通用寄存器，用于暂存操作数和中间结果，程序状态寄存器(PSW),也称标志寄存器用于存放运算中的一些状态信息
    • 控制器由程序计数器(PC)、指令寄存器(IR)和控制单元(CU)组成
      • PC用来存放当前欲执行指令的地址，可以自增1来寻址到下一个指令
      • IR用来存放当前的指令，其内容来自主存的MDR，指令中操作码送到CU，地址码送至MAR
      • CU通过操作码产生需要的命令序列
  3. 指令和数据以同等地位存储在存储器中，形式上没有区别，CPU用指令周期的不同阶段区分他们
  4. 指令和数据均用二进制代码表示。指令由操作码和地址码组成，操作码指出操作的类型,地址码指出操作数的地址
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概论

操作系统：控制管理计算机的硬件，协调控制资源分配，并为应用程序和用户提供接口以供使用

基本特征

操作系统的基本特征包括并发，共享，虚拟和异步

  1. 并发
    并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。操作系统的并发性是指计算机系统中同时存在多个运行的程序，因此它具有处理和调度多个程序同时执行的能力。这是通过类似时间片轮转的机制实现的。
    并行性是指系统具有同时进行运算或操作的特性，在同一时刻能完成两种或两种以上的动作，需要相关硬件的支持,如多流水线或多处理机硬件环境

  2. 共享
    共享：系统内的某些资源可以供并发的不同进程使用，分为以下几种方式

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专业课

网络

USP是一个智能化的网络数据库统一检索平台。它通过一个统一界面帮助用户在多个网络数据库搜索平台中实现信息检索操作，是对外网络中的多种检索工具的智能化整合
NAT即网络地址转换（Network Address Translation），是一种将IP数据包中的IP地址转换为另一个IP地址的技术

  1. 静态NAT
    • 功能：实现内部IP与公网IP的一对一固定映射，常用于需要公网访问的服务器（如Web服务器），确保外部可通过固定公网IP访问内部设备
  2. 动态NAT
    • 功能：从定义的公网IP地址池中动态分配IP，内部设备随机获取公网IP，用完后释放，适用用户数不固定的场景
  3. 端口地址转换(PAT/NAPT(Network Address Port Translation，网络地址端口转换))
    • 功能：多个内部IP共享一个公网IP，通过端口号区分不同连接，极大节省IP地址，是家庭、企业最常用的NAT方式
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概论

概念

主流定义：以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合

  1. 从组成部分上看，一个完整的计算机网络主要由硬件、软件、协议三大部分组成。其中硬件主要由主机(也称端系统)、通信链路(如双绞线、光纤)、交换设备(如路由器、交换机等)和通信处理机(如网卡)等组成
  2. 从工作方式上看，计算机网络(这里主要指Internet,即因特网)可分为边缘部分和核心部分,边缘系统是由用户主机组成用于通信和资源共享；核心系统为边缘部分提供互联服务
  3. 从功能组成上看，计算机网络由通信子网和资源子网组成。通信子网由各种传输介质、通信设备和相应的网络协议组成，实现联网计算机之间的数据通信。资源子网是实现资源共享功能的设备及其软件的集合,向网络用户提供共享服务。


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概念

数据

  • 数据：信息的载体，在计算机中是符号的集合
  • 数据元素：数据的基本单位，一个整体，由一些不可分割的数据项组成，例如一个学生档案
  • 数据对象：有相同性质的数据元素集合，是数据的子集
  • 数据类型：数据值的类型，和对这个类型特定操作的集合
  • 数据结构：相互之间存在特殊关系的数据元素的集合，这种特殊关系就是所谓的结构。

数据结构包括三个方面

  • 逻辑结构(数据的逻辑关系，和怎么存储在计算机中无关)
  • 存储结构(数据在计算机中的表示)
    • 顺序存储：元素存储在相邻的地址间，不需要额外索引，可以随机读写，但容易产生外部碎片
    • 链式存储：每个元素不仅存储值，还存储指向下一个元素的指针，不会产生碎片，但占用空间较大
    • 索引存储：建立一个外部索引表，利用索引表对数据进行读写，需要额外空间并管理表格
    • 散列存储：对每个元素用一个哈希函数计算其存储的地址，需要恰当的哈希函数
  • 数据的运算

ADT(抽象数据类型)构成一个完整的数据结构定义

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`冯·诺依曼计算机特点
– 计算机由五大部件组成
• 输入数据和程序的“输入设备”
• 记忆程序和数据的“存储器”
• 完成数据加工处理的“运算器”
• 控制程序执行的“控制器”
• 输出处理结果的“输出设备”

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计组

概论部分

问题：

  1. 硬件系统的五个组成部分
  2. 指令和数据怎么被cpu区分
  3. 控制器怎么取指和译码
  4. 三种语言类型，汇编解释和编译的区别
  5. 硬软件逻辑功能等价性
  6. 计算机的五级层次结构
  7. 指令集ISA是软硬的界限,是一种接口不是实现
  8. 以c语言为例，怎么最后得到可执行文件
  9. ALU,CU,IR，M,MAR,MDR,OP,PC等组件是什么
  10. 相联存储器的特点
  11. 常见性能指标，字长，数据容量带宽,基准程序等
  12. 存储，数据，机器，指令字长分别是什么
  13. 提高cpu速度具体机制
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