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这是一篇关于计算机的思维导图,知识内容有计算机基础、离散数学、操作系统、编译原理、C++程序设计等方面。
编辑于2022-06-03 18:10:16计算机基础专业课
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计算机基础
计算机组成与系统结构
离散数学
离散数学及其应用
数据结构和算法
数据结构(用面向对象方法与C++描述)
操作系统
操作系统教程
计算机网络
数据与计算机通信
编译原理
编译原理
C++程序设计
程序设计教程(用C++语言编程)
数据库原理
计算机科学基础
引论
计算机科学的基础就是数制,逻辑,体系,数据组织,表达,算法,语言,软件原理等。
计算机科学与技术的核心包括计算机的设计,制造以及运用计算机进行信息的获取,表示,存储,处理,控制等相关理论,原则,方法和技术。计算机科学研究其现象和揭示其规律,计算机技术侧重研制机器和使用计算机进行信息处理的方法和手段。
计算机最典型的模型是黑盒模型和具有程序处理能力的处理机模型。
程序是事先编制好并存放在计算机内部的程序功能,充分体现了计算机的数据处理能力,只要让计算机执行不同的程序,就可以得到各种情况的数据处理结果,这就是极为重要的程序原理。
计算机由输入,运算器,存储器,控制器和输出五部分组成。
也可以看成是由三个子系统组成,处理器子系统,存储器子系统,输入输出子系统。
数据表示及逻辑基础
数据是各种类型数据的集合(set)
数据是以“数字”表示的
一种是可以直接进行数字运算的"数制
也被称为"计数体制",是指多位数中每一位的构成方法和实现从低位到高位的进位规则,也叫进制。
一种是用来表示对象属性的"码制"
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软件工程基础
《数据结构与算法分析:Java语言描述》
《软件工程与计算:软件开发的技术基础》
《操作系统教程》
《思科网络技术学院教程CCNA(1、2,3学期)》
《需求工程-软件建模与分析》
《软件工程与计算:软件开发的技术基础》
《软件工程与计算:软件开发的编程基础》
数据库原理
考过就出国旅游一次
计原
计算机系统概述
计算机发展历程
硬件的发展
电子管时代
晶体管时代
中小规模集成电路
超大规模集成电路
软件的发展
计算机的分类与发展方向
计算机系统层次结构
系统的组成
硬件的基本组成
软件的分类
计算机的工作过程
系统的多层次结构
计算机的性能指标
主要性能指标
机器字长:指计算机进行一次整数运算(即定点整数运算)所能处理的二进制数据的位数。计算机能直接处理的二进制数据的位数,一般等于寄存器的大小,决定了计算机的运算精度。
数据通路带宽:指数据总线一次所能并行传送信息的位数。(外部数据总线的宽度),各个子系统通过数据总线连接形成的数据传送路径称为数据通路。
主存容量:指存储器所能存储信息的最大容量,通常以字节来衡量,也可用字数*字长开开表示存储容量。MAR的位数反映存储单元的个数,MAR的位数反映可寻址范围的最大值。
运算速度
吞吐量:系统在单位时间内处理请求的数量,主要取决于主存的存储周期
响应时间:指用户向计算机发送一个请求,到系统对该请求作出响应并获得所需结果的等待时间。包括CPU时间(运行一个程序花费的时间)和等待时间(用于磁盘范围、I/O操作等。)
主频:CPU时钟频率,是衡量机器速度的主要参数
CPU时钟周期:通常为节拍脉冲或T周期,主频的倒数,每个动作至少需要一个时钟周期。
CPI:执行一条指令所需的时钟周期数
CPU执行时间:指运行一个程序所花费的时间。CPU执行时间=CPU时钟周期数/主频=(指令条数*CPI)/主频。
MIPS:每秒执行多少百万条指令。MIPS=指令条数/(执行时间*10的6次方)=主频/CPI
MFLOPS:每秒执行多少百万次浮点运算。MFLOPS=浮点操作数/(执行时间*10的6次方)
GFLOPS:每秒执行多少十亿次浮点运算。MFLOPS=浮点操作数/(执行时间*10的9次方)
MFLOPS:每秒执行多少万亿次浮点运算。MFLOPS=浮点操作数/(执行时间*10的12次方)
几个术语的概念
兼容
固件
软件可移植性
数据的表示与运算
数制与编码
进位计数制及其相互转换
十进制
整数转二进制:除基取余法
小数转二进制:乘积取整法
二进制
八进制
十六进制
真值和机器码
带正负号的数成为真值
真值是机器数所代表的的实际值
符号数字化的数成为机器码
BCD码
二进制编码是十进制数
8421码
余3码
2121码
字符与字符串
ASCII码
GB2312 最新的是GB 18030
字符串的存放
从低位字节向高位字节顺序:小端模式
从高位字节向低位字节顺序:大端模式
校验码
校验码是指能够发现或能够自动纠正错误的数据编码
奇偶校验码:在原编码上加一个校验码,码具等于2,可以检测出一位错误(或奇数位错误),但不能确定出错的位置,也不能检测出偶数位错误,增加的冗余位成为奇偶校验位。
海明(汉明)校验码:多重奇偶校验码
循环冗余校验(CRC)码
定点数的表示与运算
定点数的表示
无符号数
机器字长为8位,则数的表示范围为0-2^8-1,即0~255
有符号数
0表示正,1表示负
原码
补码
反码
移码
定点表示
定点小数
定点整数
浮点表示
定点数的运算
强制类型转换
浮点数的表示与运算
浮点数的表示
浮点数的加减运算
算数逻辑单元ALU
串行加法器和并行加法器
算数逻辑单元的功能和结构
存储系统
存储器的层次结构
存储器的分类
主存
容量小
速度快
每位价格高
辅存
容量大
速度慢
单位成本低
Cache
容量小
价格高
速度快
易失性存储器
RAM
非易失性存储器
ROM
存储器的性能指标
存储容量
字数*字长
字数表示存储器的地址空间大小
字长表示一次存取操作的数据量
单位成本
总成本/总容量
存储速度:数据传输率=数据的宽度/存储周期
存取时间:启动一次存储器到完成该操作所经历的时间。分为读出时间和写入时间
存取周期:存储器进行一次完整的读写操作所需的全部时间,存取时间+恢复时间=存储周期
主存带宽:每秒从主存进出信息的最大数量,单位为字/秒,字节/秒B/s,或位/秒b/s
存储器的层次化结构
多级存储系统
寄存器
Cache
主存
磁盘
磁带、光盘
半导体随机存储器
半导体存储芯片
译码驱动
存储矩阵
读写电路
读/写控制线
片选线
地址线
数据线
SRAM存储器和DRAM存储器
SRAM
静态随机存储器
一般用来组成高速缓冲器
DRAM
动态随机存储器
集中刷新
分散刷新
异步刷新
读写周期
读出时间:从给出有效地址开始,到读出所选中单元的内容,并在外部数据总线上稳定的出现所需的时间。
只读存储器
ROM
结构简单,位密度比可读写存储器的高
非易失性,可靠性高
主存储器与CPU的连接
连接原理
主存容量的扩展
存储芯片的地址分配和片选
存储器与CPU的连接
双口RAM和多模块存储器
双端口RAM
多模块存储器
高速缓冲存储器
程序访问的局部性原理
Cache的基本工作原理
Cache和主存的映射方式
Cache中主存块的替换算法
Cache写策略
虚拟存储器
虚拟存储器的基本概念
页式虚拟存储器
段式虚拟存储器
段页式虚拟存储器
快表TLB
虚拟存储器与Cache的比较
指令系统
指令格式
指令的基本格式
定长操作码指令格式
扩展操作码指令格式
指令寻址方式
指令寻址和数据寻址
常见的数据寻址方式
CISC和RISC的基本概念
复杂指令系统计算机
精简指令系统计算机
CISC和RISC的比较
中央处理器
CPU的功能和结构
功能
结构
指令执行过程
指令周期
指令周期的数据流
指令执行方案
数据通路的功能和基本结构
功能
基本结构
控制器的功能和基本原理
控制器的结构和功能
硬布线控制器
微程序控制器
指令流水线
指令流水线的基本概念
流水线的分类
影响流水线的因素
流水线的性能指标
超标量流水线的基本概念
总线
总线概述
基本概念
分类
结构
性能指标
总线仲裁
集中仲裁方式
分布仲裁方式
总线操作和定时
总线传输的4个阶段
同步定时方式
异步定时方式
总线标准
常见总线标准
输入/输出系统
I/O基本概念
输入/输出系统
I/O控制方式
外部设备
输入设备
输出设备
外存储器
I/O接口
I/O接口的功能
I/O接口的基本结构
I/O接口的类型
I/O端口及其编址
I/O方式
程序查询方式
程序中断方式
DMA方式
操作系统
操作系统概述
操作系统的基本概念
概念
特征
目标和功能
操作系统的发展与分类
手工操作系统
批处理阶段
分时操作系统
实时操作系统
网络操作系统和分布式计算机系统
个人计算机操作系统
操作系统的运行环境
操作系统的运行机制
操作系统的体系结构
大内核和微内核
进程管理
进程与线程
进程的概念和特征
进程的状态与转换
进程控制
进程的组织
进程的通信
线程概念和多线程模型
处理机调度
调度的概念
调度的时机、切换与过程
调度的基本准则
典型的调度算法
进程同步
进程同步的基本概念
实现临界区互斥的基本方法
信号量
管程
经典同步问题
死锁
死锁的概念
死锁的处理策略
死锁预防
死锁避免
死锁检测和解除
内存管理
内存管理概念
内存管理的概念
覆盖与交换
连续分配管理方式
非连续分配管理方式
虚拟内存管理
虚拟内存的基本概念
请求分页管理方式
页面置换算法(决定应该换入哪页换出哪页)
页面分配策略
抖动
工作集
地址翻译
文件管理
文件系统基础
文件的概念
文件的逻辑结构
目录结构
文件共享
文件保护
文件系统实现
文件系统层次结构
目录实现
文件实现
磁盘组织与管理
磁盘的结构
磁盘调度算法
磁盘的管理
输入/输出(I/O)管理
I/O管理概述
I/O设备
I/O控制方式
I/O子系统的层次结构
I/O 核心子系统
I/O子系统概述
I/O调度概念
高速缓存与缓冲区
设备分配与回收
SPOOLing技术(假脱机技术)
数据结构
绪论
数据结构的基本概念
基本概念和术语
数据结构的三要素
算法和算法评价
算法的基本概念
算法效率的度量
线性表
线性表的定义和基本操作
线性表的定义
线性表的基本操作
线性表的顺序表示
顺序表的定义
顺序表上基本操作的实现
线性表的链式表示
单链表的定义
单链表上基本操作的实现
双链表
循环链表
静态链表
顺序链表和链表的比较
栈和队列
栈
栈的基本概念
栈的顺序存储结构
栈的链式存储结构
队列
队列的基本概念
队列的顺序存储结构
队列的链式存储结构
双端队列
栈和队列的应用
栈在括号匹配中的应用
栈在表达式求值中的应用
栈在递归中的应用
队列在层次遍历中的应用
队列在计算机系统中的应用
特殊矩阵的压缩存储
数组的定义
数组的存储结构
矩阵的压缩存储
稀疏矩阵
树与二叉树
树的基本概念
树的定义
基本术语
树的性质
二叉树的概念
二叉树的定义及其主要特性
二叉树的存储结构
二叉树的遍历和线索二叉树
二叉树的遍历
线索二叉树
树、森林
树的存储结构
树、森林与二叉树的转换
树和森林的遍历
树的应用——并查集
树与二叉树的应用
二叉排序树
平衡二叉树(Balanced Binary Tree)
哈夫曼(Huffmn)树和哈夫曼编码
图
图的基本概念
图的定义
图的存储及基本操作
邻接矩阵法
邻接表法
十字链法
邻接多重表
图的基本操作
图的遍历
广度优先搜索(Breadth-First-Search,BFS)
深度优先搜索(Depth-First-Search,DFS)
图都便利与图都连通性
图的应用
最小生成树
最短路径
拓扑顺序
关键路径
查找
查找的基本概念
顺序查找和折半查找
顺序查找
折半查找
分块查找
B树和B+树
B树及其基本操作
B+树基本概念
散列(Hash)表
散列表都基本概念
散列函数都构造方法
处理冲突都方法
散列查找及性能分析
字符串模式匹配
简单都模式匹配算法
改进都模式匹配算法——KMP算法
排序
排序的基本概念
排序的定义
插入排序
直接插入排序
折半插入排序
希尔排序
交换排序
冒泡排序
快速排序
选择排序
简单选择排序
堆排序
归并排序和基数排序
归并排序
基本排序
各种内部排序算法都比较及应用
内部排序算法的比较
内部排序算法的应用
外部排序
外部排序的基本该娘
外部排序都方法
多路平衡归并与败者树
置换-选择排序(生成初始归并段)
最佳归并树
网络
计算机网络体系结构
计算机网络概述
概念
组成
功能
分类
标准化工作及相关组织
性能指标
计算机网络体系结构与参考模型
计算机网络分层结构
计算机网络协议、接口、服务的概念
ISO/OSI参考模型和TCP/IP模型
物理层
通信基础
基本概念
奈奎斯特定理与香农定理
编码与调制
电路交换、报文交换与分组交换
数据报与虚电路
传输介质
双绞线、同轴电缆、光纤与无线传输介质
物理层接口的特性
物理层设备
中继器
集线器
数据链路层
数据链路层的功能
为网络层提供服务
链路管理
帧定界、帧同步鱼与透明传输
流量控制
差错控制
组帧
字符计数法
字符填充的收尾定界符法
比特填充的收尾标志法
违规编码法
差错控制
检错编码
纠错编码
流量控制与可靠传输机制
流量控制、可靠传输与滑动窗口机制
单帧滑动窗口与停止-等待协议
多帧滑动窗口与后退N帧协议(GBN)
多帧滑动窗口与选择重传协议(SR)
介质访问控制
信道划分介质访问控制
随机访问介质访问控制
轮询访问介质访问控制:令牌传递协议
局域网
局域网的基本概念和体系结构
以太网与IEEE 802.3
IEEE 802.11
令牌环网的基本原理
广域网
广域网的基本概念
PPP协议
HDLC协议
数据链路层设备
网桥的概念及其基本原理
局域网交换机及其工作原理
网络层
网络层的功能
异构网络互联
路由与转发
拥塞控制
路由算法
静态路由与动态路由
距离-向量路由算法
链路状态路由算法
层次路由
IPV4
IPV4分组
IPV4地址与NAT
子网划分与子网掩码、CIDR
ARP协议、DHCP协议与ICMP协议
IPV6
IPV6的主要特点
IPV6地址
路由协议
自治系统
域内路由与域间路由
RIP路由协议
OSPF路由协议
BGP路由协议
IP组播
组播的概念
IP组播地址
IGMP协议与组播路由算法
移动IP
移动IP的概念
移动IP通信过程
网络层设备
路由器的组成和功能
路由表与路由转发
传输层
传输层提供的服务
传输层的功能
传输层的寻址与端口
无连接服务与面向连接服务
UDP协议
UDP数据报
UDP校验
TCP协议
TCP协议的特点
TCP报文段
TCP连接管理
TCP可靠传输
TCP流量控制
TCP拥塞控制
应用层
网络应用模型
客户/服务器模型
P2P模型
DNS系统
层次域名空间
域名服务器
域名解析过程
文件传输协FTP
FTP的工作原理
控制连接与数据连接
电子邮件
电子邮件系统的组成结构
电子邮件格式与MIME
SMTP协议与POP3协议
万维网WWW
WWW的概念与组成结构
超文本传输协议HTTP