专升本1.4计算机系统

计算机系统指用于数据库管理的计算机硬软件及网络系统。数据库系统需要大容量的主存以存放和运行操作系统、数据库管理系统程序、应用程序以及数据库、目录、系统缓冲区等，而辅存则需要大容量的直接存取设备。此外，系统应具有较强的网络功能

计算机系统

• 计算机工作原理
  • 指令：是指计算机执行某种操作的命令 由一串二进制数码组成
    • 操作码【1个】：规定操作类型(用户要干什么)
    • 地址码【0或多个】：规定操作数据(操作对象)，以及操作结果存放在什么地址中去
    • 计算机指令系统：一台计算机所有指令的集合
      • 复杂指令系统(CISC)：X86系列cpu
      • 精简指令系统(RISC)：高档服务器，工作站
  • “存储程序”工作原理：计算机能够自动完成运算或处理过程的基础 1945年由美籍匈牙利科学家冯.诺依曼提出称冯诺依曼原理/结构 基本思想是存储程序与程序控制.
    • 存储程序：是将(指令序列)预先存放在主存储器里(内存)的过程
    • 程序控制：计算机工作时能够自动高速地从主存储器取出指令，加以分析并执行。
  • 计算机的工作过程：计算机系统的各个部件能够协调进行工作， 都是在控制器的控制下完成的
    • 取指令：从内存储器中取出指令，并送到指令寄存器中
    • 分析指令：对指令进行分析，确定执行什么操作
    • 执行指令：根据分析的结果，完成该指令所要求的操作
    • 指令计数器加1，执行下一条指令做准备
    • 补：一条指令不是无限循环的
• 计算机硬件系统
  • 运算器：执行数据处理指令的器件 负责对信息进行加工和运算，它的速度决定了计算机的运算速度
    • 算数逻辑运算单元
      • 算数部件完成“加，减，乘，除”
      • 逻辑运算部件完成“与，或，非，和移位”
    • 寄存器
      • 提供参与运算的操作数并存放运算的结果(暂时存放)
  • 控制器指挥计算机各部分协调工作，促进计算机按照预先规定的目标和步骤工作 控制器是整个计算机系统的控制中心，是计算机的“神经中枢”
    • 一方面向各个部件发出执行指令，另一方面又接收执行部件向控制器发回的有关指令执行情况的反馈信息 意义：保证计算机能够高效的进行工作
  • 存储器：计算机用于存放程序和数据的部件
    • 由多个存储单元构成，每个存储单元存放8位二进制数，每个存储单元都有唯一的编号，称为存储单元的地址。
    • 存储器的存入和取出的速度是计算机系统的一个重要性能指标(存储速度越快，计算机速度也越快)
    • 一个字节=一个单元=一个地址
    • 概念/分类
      • 内存【①是CPU可以直接访问，计算机的工作存储器 ②当前正在运行的程序与数据都必须存放在内存中】
        • 只读存储器ROM
          • 只能从POM中读出事先存储的数据，不能改写
          • 断电后长期保存
          • 容量较小，一般存放系统的基本输入输出系统(BIOS)，开机自检程序
        • 随机存储器RAM
          • CPU从RAM中即可读又可写
          • 断电后所存信息会消失
          • 微机中的内存一般都指随机存储器RAM
        • 高速缓存(Cache)
          • 在内存和CPU之间设置一个与CPU速度接近的，高速的，容量相对较小的存储器，简称“缓存”
          • 性质上属于RAM—断电丢失
        • 速度：CPU>Cache>RAM>外存(U盘>硬盘>软盘)
      • 外存：主机的外部设备 存储速度较内存慢得多，用来存储大量的暂时不参加运算或处理的数据和程序。 外存是内存储器的后备和补充，不能和CPU直接交换数据
        • 外部设备包括：软盘(1.44MB)，硬盘(容量大，速度最快)，U盘，光盘，闪存，百度云等
  • 输入设备【人机交互的设备】 主要功能是把原始数据和处理这些数据的程序转为计算机能够识别的二进制代码。通过输入接口输入到计算机的存储其中，供cpu调用和处理
    • 鼠标，键盘，扫描仪，数字化仪，数码摄像机和A/D转换器(补：是把外部得模拟信号转换为计算机所能识别的数字信号)
  • 输出设备：计算机中输出信息的设备
    • 显示器，打印机，音响绘图仪及各种数模转换器
    • 磁盘驱动器和磁带机U盘，既可以看作输入设备，又可以看作输出设备
• 计算机软件系统
  • 计算机软件基础 【软件=程序+数据+文档】
    • 解决某种具体问题的指令序列称为程序(数据是程序的处理对象)
    • 文档是与程序的研制，维护和使用有关的资料(程序使用说明)
    • 计算机软件的作用在于
      • ①对计算机硬件资源的有效控制与管理
      • ②提高计算机资源的使用效率
      • ③协调计算机各组成部分的工作
      • ④在硬件提供的基本功能的基础上扩展计算机的功能， 提高计算机实现和运行各类应用任务的能力
    • 计算机软件通常分为系统软件和应用软件
      • 系统软件 【由软件厂商提供】是管理，监控和维护计算机资源)(包括硬件和软件)，开发应用软件的软件
        • 操作系统(os)
          • 【是用户和计算机硬件系统之间的接口， 为用户和应用软件提供了访问和控制计算机硬件的桥梁】
          • 是直接运行在裸机上的最基本的系统软件，任何其他软件必须在操作系统的支持下才能运行
          • 主要作用
            • 管理计算机
            • 使用计算机
        • 语言处理程序
          • 用各种程序设计语言(如汇编语言，JAVA等)编写的源程序，计算机不能直接执行，需经过翻译， 基本功能是把高级语言或汇编语言编写的源程序翻译成机器可执行的二进制语言程序。
        • 系统支持和服务程序：又称工具软件，维护计算机系统的正常运行或支持系统开发所配置的软件系统(如系统诊断程序)
        • 数据库管理系统：主要用来建立存储各种数据资料的数据库并进行操作和维护。(如：Oracle，Access等都是关系型数据库管理系统)
      • 应用软件：为解决计算机各类应用问题而编写的软件 【为解决某一问题而有用户或软件公司开发的(Word，Wps)】
  • 程序设计语言
    • 程序是对解决某个计算问题的方法步骤(算法)的一种描述
    • 一个计算机程序主要描述两部分内容
      • 描述问题的每个对象和对象之间的关系【对象及对象之间的关系是数据结构的内容】
      • 描述对这些对象进行处理的处理规则【处理规则是求解的算法(思路)】
      • 程序=算法+数据结构
    • 程序设计基础
      • 算法
        • 有穷性
        • 确定性
        • 可行性
        • 输入性
        • 输出性
      • 数据结构：是从问题中抽象出来的数据之间的关系
        • 线性：最基本，最常用，最简单的数据结构
        • 堆栈：支持后进先出的集合，后被插入的数据先取出
        • 队列：支持先进先出的集合，先被插入的数据，先取出
      • 程序设计语言：把解题思路转换成计算机所能接受的程序
        • 机器语言：直接由机器指令(二进制)构成，只有0，1两种数
          • 优点：运算速度快，效率高，稳定性高
          • 缺点：编写难度高，直观性差，易出错，难调试，通用性移植性差
            • 例：数字不同意义不同 10101111和10011101
        • 汇编语言：是机器语言的符号化，用一种助记符号来代替操作码，用符号来表示操作数以及地址(地址码)
          • 例：mov，add
          • 汇编语言编写的程序不能被计算机直接运行，必须先翻译成机器语言。 把汇编语言翻译成机器语言的过程，称为汇编
        • 高级语言：20世纪50年代后期开始出现。 与机器无关的，近似人类自然语言的计算机语言
          • 例：JAVA语言，C语言
          • 优点：易学易用，可读性好，更接近人类思维方式
          • 缺点：不能被计算机直接执行，仍需某种转换
          • 优缺点/分类
            • 解释型：解释源程序，然后对源程序的每条语句逐句进行解释，并执行。不产生目标程序。 一步一步对程序进行完成。(相当于：口译)
            • 编译型：将源程序翻译成与之等价的用机器语言表示的目标程序。对整个程序翻译之后，翻译出来整个程序的目的 (相当于：对整个演讲翻译，并找到演讲主题)
            • 相同点
              • 都需要转换二进制
              • 都是高级语言