计算机硬件基础

1、计算机基本组成是冯诺依曼型，即计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入和输出设备5部分组成。其中运算器和控制器合称中央处理器。内存储器和中央处理器称为主机。不属于主机的设备者是外部设备（外设），包括输入、输入设备和外存储器。
2、运算器由算术逻辑部件（ALU）和寄存器组成，进行算术和逻辑运算。
3、控制器解释和执行指令，协调。包括指令寄存器（存放指令）、程序计数器（存放指令地址）。
4、存储器，存放数据和程序，通过地址线和数据线与其他部件相连。
5、分为高速缓冲存储器（由双极型半导体组成，其速度接近CPU，临时存放数据和指令）；主存器（由MOS半导体存储器构成，存放运行时的程序和数据）；辅助存储器或外存储器（由磁表面存储器组成，容量大，存放大量程序数据，需要调入主存后被CPU访问）。
6、CPU直接访问的存储器为内存储器，包括高速缓存和主存，它们不断交换数据。
7、输入输出设备指既可输入信息也可输出信息，包括磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT终端、通信设备（MODE）、数模、模数转换设备。
8、图像必须以50帧/秒-70帧/秒速度刷新，才不会闪烁。
9、分辨率640＊480，回扫期是扫描期的20%，帧频为50时，行频为480÷80%＊50＝30KHZ，水平扫描期＝1/30＝33毫秒，读出时间＝33＊80%÷640＝40-50毫秒。
10、并行性是指计算机可同时进行运算和操作的特性，包括同时性和并发性。同时性指两个或多个事件在同一时刻发生，并发性指两个或多个事件在同一时间间隔发生。
11、计算机系统提高并行性措施有3条途径：时间重叠即时间并行技术（指多个处理过程在时间上相互错开，轮流重叠使用同一硬件设备）；资源重复即空间并行技术（重复设置硬件资源，以数量取胜）；资源共享（多个任务按时间顺序轮流使用同一硬件设备）。
12、计算机系统分为SISD（单指令流单数据流如单处理机）、SIMD（单指令流多数据流如并行处理机）、MISD（多指令流单数据流很少见）、MIMD（多指令流多数据流如多处理机）。
13、流水线处理机系统是把一个重复过程分解为若干子过程，各子过程间并行进行，是一种时间并行技术。
时间＝单条指令执行时间+最大时间×（N-1） （N为指令数）。
14、串行执行方式优点是控制简单、节省设备，缺点是执行指令速度慢、功能部件利用率低；重叠执行方式优点是执行时间缩短、部件利用率提高。
15、并行处理机也称阵列式计算机，是一种SIMD，采用资源重复并行性。
16、多处理机是MIMD计算机，与并行性处理机的本质差别是并行性级别不同。多处理机实现任务作业一级的并行，而并行处理机只实现指令一级并行。
17、复杂指令集计算机（CISC）的特点是：使目标程序得到优化、给高级语言提供更好的支持、提供对2操作系统的支持。缺点是增加计算机研制周期和成本、难以保证其正确性、降低系统性能、造成硬件资源浪费。
18、精简指令系统计算机（RISC）的特点是指令数目少、长度固定、指令可以同一机器周期内完成、通用寄存器数量多。
19、CISC和RISC的区别：设计思想上的差别，RISC是将不频繁使用的功能指令由软件实现，优化了硬件，执行速度更快、指令编译时间缩短，RISC是发展的方向。
20、存储器层次结构是把不同容量和存取速度的存储器有机地组织在一起，程序按不同层次存放在各级存储器中，具有较好的速度、容量和价格方面的综合性能指标。形成主存辅存层次和高速缓存主存层次。
21、存储器技术指标包括存储容量、存取速度、可靠性（平均间隔时间MTBF越长可靠性越高），存取周期（一次完整的读写时间）大于写时间和读时间。
22、CPU访问高速缓存的时间为访问主存时间的1/4～1/10。CPU访问的内容在高速缓冲中为命中，否则为不命中或失靶。
命中率＝(主存读写时间+高速缓存的读写时间-平均读写时间）÷主存读写时间。
23、计算机发展三个阶段：一是批处理方式、二是分时处理和交互作用方式、三是分布式和集群式。
24、计算机应用领域：科学计算机、信息管理、计算机图形与多媒体技术、语言文字处理、人工智能。
第二章 操作系统知识
25、操作系统是其他软件的运行基础，对计算机硬件作首次扩充和改造，主要完成资源的调度和分配、信息的存取和保护、并发活动的协调和控制。
26、操作系统是管理软硬件资源、控制程序执行，改善人机界面，组织计算机工作流程，为用户提供良好运行环境的一种系统软件。
27、操作系统的作用：一是通过资源管理提高计算机系统的效率，二是改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。
28、操作系统的特征：并发生、共享性、异步性（随机性）
29、操作系统的功能：处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理、网络与通信管理。
30、处理器管理的任务一是处理中断事件，二是处理器调度。硬件只能发现中断事件，捕捉并产生中断信号，但不能处理中断，操作系统能对中断事件进行处理。
31、存储管理任务是管理存储器资源，功能包括：存储分配、存储共享、存储保护、存储扩充。
32、设备管理功能包括：外围设备的控制、处理和分配，缓冲区的管理、共享设备的驱动和实现虚拟设备。
33、文件管理是对信息资源的管理，是对用户文件和系统文件进行有效管理。
34、网络与通信管理功能包括：故障管理、安全管理、性能管理、记帐管理和配置管理。
35、网络操作系统功能包括：网上资源管理功能和数据通信管理功能。
36、操作系统类型包括批处理系统、分时操作系统、实时操作系统。
37、批处理操作系统是指将一批作业集中输入计算机，由系统来调度和控制用户作业的执行。
38、批处理的特点是用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周转时间长。
39、分时操作系统指允许多个联机用户共同使用同一台计算机系统进行计算机。其思想是把CPU的时间划分成时间片，轮流分配给各终端用户，使每个用户能得到快速响应，是最为流行的一种操作系统。
40、分时操作系统具有四个特性：同时性、独立性、及时性、交互性。
41、实时操作系统是指当外界事件或数据产生时，能接收并快速予以处理，处理结果能在规定时间内对处理系统做出快速响应。
42、实时系统包括：数据采集、加工处理、操作控制和反馈处理。
43、所有的多道程序设计操作都建立在进程的基础上。
44、进程从理论角度看是对程序过程的抽象，从实现角度看是一种数据结构，目的是刻画动态系统的内在规律。
45、进程是具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
46、进程由数据结构以在其上执行的程序组成，是程序在这个数据集合上的运行过程，也是操作系统进行资源分配和保护的基本单位。
47、进程有六个属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性和并发性。
48、进程的三态模型：运行态（占有处理器）、就绪态（等待分配处理器）、等待态（也叫阻塞态、睡眼态，不具备运行条件）。
49、一个进程在创建后就处于就绪态。新建态是是指进程刚被创建的状态。
50、创建进程有两个步骤：一是为新进程创建必要管理信息，二是让该进程进入就绪态。此时进程处于新建态，它没被提交执行，等待操作系统完成创建进程的必要操作。
51、进程的终止有两个步骤：一是等待操作系统善后，二是退出主存。当进程达到自然结束点、无法克服的错误、被操作系统所终结、被其它有终止权的进程终结等而进入终止态不再执行，但依然保留操作系统中等待善后。终止态（等待善后）进程的信息被抽取后，操作系统将删除该进程。
52、进程的运行是在上下文中执行。进程包括：进程程序块（被执行的可被多个进程共享的程序）、进程数据块（程序运行时加工处理的对象，为一个进程专用）、系统用户堆栈（地址存储和参数传递）、进程控制块（存储进程标志信息、现场信息和控制信息）。
53、进程控制块是最重要的数据结构，创建进程的同时就建立了了PCB，进程结束时被其占用的PCB被回收。操作系统根据PCB对进程进行控制、管理和调度。
54、进程间两种基本关系：竞争和协作。进程互斥是解决进程间竞争关系的手段，临界区管理可解决进程互斥问题。进程同步是解决进程间协作关系的手段。进程互斥是特殊的进程同步，逐次使用互斥共享资源。
55、操作系统实现进程同步的机制称同步机制，由同步原语组成。最常用的同步机制有：信号量、PV操作和管程。
56、信号量只能由同步原语对其操作，原语是操作系统中执行时不可中断的过程，即原子操作，分P操作和V操作。
57、利用信号量和PV操作可解决并发进程的竞争和协作问题。P操作是减1即分配一个资源，V操作是加1即释放一个资源。
58、管程是一组过程，是程序设计语言结构成份，被请示和释放资源的进程所调用。它是一种进程高级通信机制。59、进程独占资源必须通过申请资源－使用资源－归还资源的次序。
60、产生死锁的条件是互斥条件、占有等待条件、不剥夺条件和循环等待条件。破坏条件之一，死锁就可防止。
61、存储管理负责管理主存储器，主存储空间分为系统区和用户区。功能包括：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。
62、计算机系统均采用分层结构的存储子系统，在容量大小、速度快慢、价格高低等方面取得平衡点，获得较好的性能价格比。
63、计算机存储器可分为寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘及可移动存储介质等。
64、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。
65、把程序和数据的逻辑地址转换为物理地址的过程叫地址转换或重定位。
66、地址转换有两种方式：一是由作业装入程序实现地址转换，称为静态重定位；二是在程序执行时实现地址转换，称为动态重定位（需借助硬件地址转换部件实现）。
67、绝对地址＝块号×块长+单元号
68、设备管理的功能有：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。
69、I/O硬件的功能是为程序设计提供方便用户的实用接口。包括输入输出系统、输入输出控制方式、询问方式、中断方式、DMA方式和通道方式。
70、I/O系统包括I/O设备、接口线路、控制部件、通道和管理软件。
71、I/O设备分为输入型外围设备、输出型外围设备和存储型外围设备。
72、I/O设备控制方式分四类：询问方式、中断方式、DMA方式、通道方式。
73、询问方式又称程序直接控制方式，其缺点是查询I/O设备时，会终止程序执行，降低系统效率。
74、DMA方式又叫直接存储器存取方式。特点是不需要CPU干预。通道又称输入输出处理器，与CPU并行执行操作。
75、I/O软件组织的四个层次:I/O中断处理程序、设备驱动程序、与设备无关的操作系统I/O软件、用户层I/O软件。
76、Spooling系统指外围设备联机操作或假脱机系统。
77、作业的四种状态：输入状态、收容状态、执行状态、完成状态。
78、磁盘调度算法有移臂调度和旋转调度算法。
79、文件的类型有普通文件（外存上的数据文件）、目录文件（管理文件的系统文件）、块设备文件（用于磁盘、光盘等）、字符设备文件（用于终端和打印机）。
80、文件的存取包括顺序存取、直接存取和索引存取。
81、文件目录是文件进行按名存取的实现的关键。文件目录分为一级、二级和树型目录结构三种。
82、文件的结构包括文件的逻辑结构（流式文件和记录文件）、文件的物理结构（顺序文件、连接文件、索引结构）
83、作业有四个状态：即输入、后备、执行和完成。
84、作业的调度算法有先来先服务算法、最短作业优先算法、响应比最高优先算法（响应比＝已等待时间/计算时间）和优先数法。
85、多道程序设计的好处：一是提高CPU利用率，二是提高内存和I/O设备利用率，三是改进系统吞吐率，四是发挥系统并行性。缺点是作业周转时间延长。
第三章 程序设计语言
86、程序语言分低级语言和高级语言
87、低级语言包括机器语言和汇编语言
88、高级语言包括面向过程的语言和面向问题的语言。
89、机器语言是用二进制代码表示计算机直接识别和执行的机器指令的集合，特点是灵活、直接执行和速度快。缺点是繁锁、通用性差。
90、汇编语言是使用助记符表示的面向机器的计算机语言，亦称符号语言。特点是符号代替机器指令代码、灵活、简化编程过程。缺点是繁锁、通用性差。
91、汇编语言可编制系统软件和过程控制软件。占用内存少、速度快。
92、高级语言特点是通用性强、兼容性好、便于移植。
93、用高级语言编写的程序必须翻译成机器语言的目标程序才能执行。
94、程序设计语言的控制逻辑结构包括：顺序、选择和循环。
95、翻译通常有两种方式：编译和解释方式。
96、编译方式指高级语言源程序由编译程序翻译生成机器语言表示的目标程序，由计算机执行目标程序完成运算。
97、解释方式指解释程序对源程序边扫描边解释逐句输入逐句翻译，不生成目标程序。
98、Pascal、C、Fortran等均是编译方式；VB是解释方式。
99、编译程序原理是将源程序翻译成目标程序，目标程序脱离源程序执行，方便效率高，但源程序修改时要重新编译生成新目标程序，修改不方便。
100、编译程序分6个阶段：扫描程序、语法分析、语义分析、源代码优化程序、代码生成器和目标代码优化程序。
101、解释程序是边翻译边执行，效率低，不能脱离源程序、易被解密，资源利用率低，优点是灵活，可动态高速、修改源程序。
第四章 系统配置和方法
102、系统构架包括客户机/服务器系统（C/S）、浏览器/服务器系统（B/S）、多层分布式系统。C/S结构特点是利用软件系统体系结构和两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户机端和服务器端，降低系统的通信开销。B/S结构是对C/S的改进，特点是用户界面是通过WWW浏览器实现，主要事务逻辑在服务器端实现，简化了客户端电脑载荷，减轻系统及用户的维护升级的成本和工作量。
103、系统配置的目的是提高系统的可用性、鲁棒性。
104、系统配置方法双机互备、双机热备、群集系统、容错服务器。
105、双机互备指两台主机均为工作机，相互监视运行情况，如一主机出现异常，另一主机主动接管。