导图社区 计算机思维导论
- 126
- 3
- 1
- 举报
计算机思维导论
大学计算机思维导论1-7章的思维导图，主要内容有现代计算机系统的构成、现代计算机的存储体系、操作系统对计算机资源的分工合作与协同管理思想、操作系统对几种资源的分工管理等。
编辑于2022-10-22 15:00:25 辽宁- 大学计算机
- 计算机思维导论
- 相似推荐
- 大纲
计算机思维导论
专题五
现代计算机的系统的构成
现代计算机系统的构成
由硬件软件数据网络构成
硬件主要有主机和外部设备构成
本质是冯诺伊曼计算机
软件的构成
系统软件和应用软件构成
应用软件：各行业各领域企业，面对家庭
系统软件：工具软件，语言处理系统，数据库管理系统
用于对计算机进行管理，控制，维护，或者编辑，制作，加工，用户程序的一类软件
用于解决一些问题
现代计算机的存储体系
内存和外存
内存：RAM/ROM 存储单元1，2，4，8个字节
按地址访问
外存：硬盘/软盘，一个扇区存放512个字节
顺序访问按块
存储体系
不同性能资源的组合优化
操作系统对计算机资源的分工合作与协同管理思想
操作系统OS
管理内存/外存/CPU资源
完成应用程序执行
控制和管理计算机系统各种资源
最基本，最重要
用户与计算机硬件之间的接口
提供了虚拟机
一组管理各种资源以便执行应用程序的程序
如何实现
分工
独立管理
合作
以任务为驱动，各部件合作完成该任务
协同
合作和同步
操作系统对几种资源的分工管理
CPU+内存+外存
一个扇区512个字节
一个磁盘块=若干个扇区
磁盘主要区域
保留扇区
文件分配表区域
根目录区域
数据区域
内存管理
内存空间管理
空间分配
内存与外存信息的自动交换
内存空间回收
操作系统对资源的合作和协同管理
程序和进程
程序
存储在磁盘上的程序文件
进程
装入内存中的程序
任务
大粒度的工作
作业
小粒度的工作
计算机系统的工作过程
如何进入
ROM BIOS
引导程序
基本输入输出部分
磁盘文件管理部分
命令解释器
计算机的演进
CPU
分时
并行
分布
冯诺伊曼计算机
个人计算机
并行分布计算环境
云计算环境
云上
终端设备
商品展销
商品聚集
实体店铺
专题六
网络化社会基础
计算机网络的诞生及发展
计算机网络的诞生
计算机网络的发展
四个阶段
中国计算机网络的发展
计算机网络的定义，分类及性能指标
计算机网络的定义
数据通信，资源共享
计算机网络的分类
按网络的覆盖范围分类
局域网LAN
房间，建筑，校园
广域网WAN
国家
按设备在网络中的功能分类
通信子网
完成计算机之间信息传递
资源子网
能够被网上其他计算机使用，实现共享
网络资源
软件
计算机网络的性能指标
速率
比特率和吞吐率
带宽
信道容量
最大传输速率
误码率
数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例
时延
数据从信源传送到信宿所花费的时间
包括主机处理延迟和网络传输延迟
网途知返
DNS服务器
IP地址
客户端
封装
发送
响应请求
解析HTML
完成全部显示
URL地址
HTTP协议
MAC地址，唯一不可更改
网络协议与网络地址
网络协议
为网络中的互联设备为实现相互连接而共同遵守的一种约定
添加TCP/IP协议
最基本最重要的协议
协议簇，包含100多个不同功能的协议
TCP
用于保证被传送信息的完整性
IP
负责将消息从一个地方到另一个地方
网络地址
分类
物理地址
MAC地址
48位
网卡唯一
逻辑地址
IP地址
32位
可以进行设置
同一刻不能重复
子网掩码
区分IP地址中的网络地址与主机地址
方法
转成二进制数
1对应网络地址位
0对应主机地址位
网关
一个网络通向
其他网络的IP地址
域名和域名服务器
域名
网址
容易记忆，不能直接处理
域名服务器
IP地址
不容易记忆能直接处理
常用的网络设备
网卡
网络适配器NIC，上网必备
进行计算机内部信号到网络传输信号的相互转换与管理，进行编码转换和收发信息
传输介质
网络中发送方与接收方之间的物理通路，他对网络的数据通讯通信具有一定影响
交换机
电信号转发的网络设备
路由器
连接两个或多个网络的硬件设备
调制解调器
计算机数字信号翻译成可沿普通电话线传送的模拟信号
常用的网络连接
家庭网络连接
局域网连接
相关术语以及浏览器的使用
因特网相关术语
网页
WWW服务器
浏览器
超链接
HTML
HTTP
URL
浏览器的使用
信息搜索以及文献检索
信息搜索
文献检索
文件传输及网络云服务
文件传输协议FTP
网络云服务
其他因特网应用
电子邮件
电子商务
网上教学
影响网路安全的因素及安全措施
主要因素
自然灾害意外事故
人为行为
使用不当
安全意识差
黑客入侵
电子谍报
网络协议中的缺陷
措施
数据备份
文件加密
防火墙+杀毒软件
网络安全法规
网络安全法
***谈网络安全
密码法
网络伦理以及网络隐私
网络伦理
道德准则
成因
网络结构缺陷
经济利益驱动
网络法律法规建设不健全
网络隐私
主要表现
通过网络宣扬，公开或转让他人隐私
未经授权收集，截获，复制他人信息
专题七
信息组织与信息传播的基本思维
多媒体技术基础
多媒体概念
多媒体计算机系统
硬件平台
声卡，显卡，视频采集卡
输入输出设备
操作系统
windows
Mac OS
图形用户接口
GUI
应用软件
多媒体素材
文本
记事本
Microphone word
PowerPoint
Photoshop
图形
矢量图
CAD
图像
位图
像素是组成一幅图像的最小单元
图像的描述与分辨率和色彩的颜色种数有关
分辨率与色彩位数越高，占用存储空间就越大，图像越清晰
图形图像简单编辑
画图，Powerpoint
编辑图片
常用抓图快捷键
PrintScreen键
Alt + PrintScreen键
音频
声波是一种纵波
数字化音频技术
表示声音强弱的模拟信号用数字来表示
过程
采样
量化
编码
动画
通过定时拍摄一系列多个精致的固态图像以一定频率连续变化，运动，的帧速度而导致人眼的视觉暂留现象产生的错觉，而误认为图画或物体活动的作品及其视频技术
视频
捕捉，记录，处理，储存，传送，重现
帧频，分辨率，长宽比，采集终端，处理软件
多媒体文档
多媒体
超媒体
超媒体是采用超链接构成的全球信息系统
非线性网状结构对块状多媒体信息进行组织和管理的技术
使用TCP/IP，UDP/IP协议的应用系统
二维多媒体网页采用HTML.XML编写
三维多媒体网页采用VRML语言编写
新媒体意识与新商业思维的融合和创新
网站的基本概念
网站
因特网上根据一定的规则，使用HTML等语言编写的用于展示特定内容相关的网页和资源的集合
用途
编写语言
功能
商业目的
超文本
存储扩充器
万尼瓦尔~布什1945
超文本
HTML语言
超文本标记语言
Javascript，CSS（层叠样式表）
<>标识要显示的内容
超链接
连接载体
文字，图形图像，音频，动画，视频，热区
目标地址
网址，邮箱地址，文件资源
网站的设计与制作
网站设计制作流程
网站的初步设计
确定网站主题
规划页面结构
规划配色方案
准备素材
基本文案
doc，txt
logo
png，jpg
背景音乐
动画
视频
选择制作工具
PHP
ASP
制作软件
Dreamweaver
DW，梦想编织者
HTML，CSS，Javascript
FrontPage
微软出品
结合设计，程式码，预览三种模式
建立站点
逻辑管理页面
站点管理
准备素材文件
本地文件夹
实际存储文件的文件夹
英文半角
站点名称
逻辑区分这台计算机上的不同站点，可以使用中文
编辑页面
新建网页
管理网页
页面属性
文本输入
文本格式
表格操作
图片操作
动画操作
超级链接
页面基本属性
外观
字体字号颜色
背景颜色
背景图像设置
链接
链接字体，字号，颜色
变换图像链接颜色
已访问的链接颜色
页面链接下划线的样式设置
文字，图像，表格
表格：边框粗细为0的表格
起到控制页面布局作用
图像：插入，修改属性
音频，动画，视频
flash动画：插入，预览，修改属性
视频：插入，修改属性
音乐：代码方式插入，循环播放
超级链接
文字载体
目标地址为站内站外页面
图片载体
目标地址为站内站外页面
图片热区载体
目标地址为站内，站外页面
文字图片等载体
目标地址为电子邮箱地址，该页面内（锚）
测试与发布
页面测试预览
页面保存（CTRL+S）
在浏览器中预览（F12）
网络测试与发布
文件菜单
检查页
链接：可以测试网站的孤立页面
发布
链接服务器
申请域名
本地检查网站
打开网站首页在浏览器中预览
第四章
图灵机的思想与模型简介
图灵机的思想与模型
图灵1937提出图灵机模型，人工智能开山鼻祖
什么是计算
计算着对一条两端可无限延长的纸带上的一串0或1，执行指令
数据 指令 程序 自动执行
模型
特点
思想模型
子主题
由一个控制器，一条可无限延长的带子和一个在带子上左右移动的读写头构成
离散的，有穷的
示例
自动存取，存储器的工作原理
存储器的存储位数
存储字长
存储矩阵的逻辑控制关系
容量不够怎么办
用多个存储器芯片可搭建容量更大的存储器
概要
机器指令与机器级程序
机器指令
CPU可以直接分析并执行的指令，一般由0和1表示
指令=操作码+地址码
怎么样用机器指令表达算法
机器级程序的执行机制
程序计数器PC
存储下一要执行指令的地址
指令寄存器IR
存储当前指令内容
始终与节拍发生器
信号控制器
算数逻辑运算
不同的指令，由一组不同的电信号构成
最小的时间间隔单位——时间周期
同一指令的电信号在时钟与节拍的控制下按次序产生与运输
一条指令占用一个或多个机器周期，一个机器周期又分为多个节拍
机器级程序的执行过程模拟
算法程序化，程序指令化，指令存储化，执行信号化
第三章
计算机中的信息表示
计算机存储信息的单位
都是以二进制存储
位是组成信息的最小单位，不可分割
字节是最小的信息存储计量单位
字母B表示
位与字节
组成计算机的电子元器件
晶体管
0和1
位表示文件大小
不同量级间的单位换算——1024=2^10
符号数
无符号数
无符号数用于表示颜色，网络，地址等，取值范围在0——无穷大的信息
八位无符号数表示的取值范围0到225
特点
所有二进制位都表示数值
十进制正整数转换成8位无符号数
除2取余
无符号数转换成十进制数
权展开式
简便方法
二进制减法与权展开式
N位无符号数二进制数能表示最大的十进制整数
(2^n) - 1
有符号数
用于表示数值机选结果取值在负无穷——正无穷
八位有符号数表示的取值范围-127到127
最高位0正整数，最高位1负整数
数值位为除最高位外的其他二进制位
步骤
设置符号位占一位。正数0负数1
十进制整数取绝对值
除2取余进行编码
是负数按位取反获得反码
符号位不参与
反码与1求和获得补码
字符与汉字的编码
字符与字符编码
字符数据
有字母，符号以及不用在算术运算中的数字组成
字符编码
将字母等各种字符转换成二进制数的过程
不同的字符编码标准
ASCII，1字节
美国标准信息交换代码
128个编码
95个显示字符，26个英文字母，0-9共10个数字
35个控制字符如Delete，Enter
一个字节存储一个ASCII码
ASCII码表
GB2312，2字节
Unicode，2字节
GBK，2字节
举例
汉字编码
国标码
汉字信息交换的标准编码GB2312的区位码+2020H
两个字节存储一个国标码
国标码不能直接在计算机内部使用，会与ASCII部分字符冲突，所以使用国标码+8080H将国标码转换成机内码
机内码
内码
计算机内部使用的汉字编码
两个字节
输入码
外码
从形编码和从音编码
汉字各编码之间的联系
图像的编码
位图与像素
像素
位图
位图图像是通过若干个有颜色的独立的点组成，点被称为像素
RGB模式
0-255
三种颜色16581375种颜色
图像数字化
图像的数字化过程
采样
量化
图像分辨率和颜色深度与图像存储大小
分辨率相乘为像素点个数
每个像素3个字节即24位存储
存储容量为像素点*3B
BMP位图文件未压缩传输慢
JPG压缩文件便于网络传输
第二章
计算机中的数值表示
0和1的思维
进位计数制
进位制概念
用数码和带有权值的数位来表示有大小关系的数值性信息的表示方法
进制
计算方法
r进制转十进制
十进制转r进制（整数除基取余）
二进制到十六进制
二进制到十进制
十进制
0123456789
二进制B
01
八进制O
01234567
0x十六进制H
0123456789ABCDEF
r进制
0——r-1
信息如何用0和1表示
信息
数值性信息
二进制
数值性信息可以用进位制表示
非数值性信息
编码
非数值性信息可以用编码表示
基本思维
英文与符号的编码
ASCII码
是英文字母与符号的0，1型编号方法，使用7位0和1的不同组合来表示10个数字，26个英文大写字母，26个小写字母及其一些特殊符号的编码方法，是信息交换的标准编码
0XXXXXXX
第八位始终是零
汉字与汉字编码
汉字在计算机内部采用汉字内码存储，汉字内码是一两字节且最高位均为1的0，1型编码（机内码）
汉字输入码是用键盘上的字母符号编码一个汉字的编码，它使人们通过键入字母符号代替键入汉字
若干输入码：拼音码，字形码，区位码……
汉字字形码使用0和1编码无亮点和有亮点像素，形成汉字字形的一种编码，依据字形码通过显示器或打印机输出汉字（点阵）
0和1与易经
易经
将现象抽象为符号，进行符号组合，利用符号组合表达自然现象
天地日月风雷山泽
三个阴或阳构成一挂
每个位置称为爻阴6阳9下往上123
从里向外看
六画挂：下三内卦，上三外卦，中三互卦（有两组）
如何用0和1进行运算
看逻辑如何基于0和1运算
基本逻辑运算
一个命题有语句表达，即内容为真或为假的一个判断语句
AND与运算，或运算OR，非运算NOT，异或运算XOR
0和1表示逻辑运算
与运算有0为0全1为1
或运算有1为1，全0为0
非运算非0则1，非1则0
异或运算相同为0不同为1
数值符号的表示以及如何进行加减法运算
机器数原码和补码
例题
表示规则
补码运算示意（减法变为加法）
第一章
计算思维与计算机的发展
人计算与机器自动计算
人计算
规则可能很复杂，但计算量小
人需要知道具体的计算规则
特定规则
机器计算
规则可能很简单，但计算量大
机器也可以采用人所使用的计算规则
一般性的规则
example
用差分方法计算乘方
用差分方法计算多项式
基本计算规则 VS. 程序 VS. 机器
用C语言表达
巴贝奇差分机
计算与自动计算
什么是计算
计算
简单计算
计算规则
复杂计算
函数
复杂计算
方程，判定
自动计算的问题
数据的表示
计算规则的表示
数据与计算规则的自动存储
计算规则的自动执行
计算与自动计算
元器件
运算与存储分离，运算速度提升
集成电路
摩尔定律
每18个月芯片能力增长一倍
电子自动计算——计算机系统
计算系统如何构建
控制与计算——微处理器
输入
输出
永久存储和临时存储
微处理器的发展
字长
主频
晶体管数量
功能/规模：微处理器——微处理器+协处理器（浮点运算）——微处理器+图形处理单元GPU——微处理器+3D处理器+多媒体处理器——多核处理器
存储设备
汞延迟线——磁带/磁芯/磁鼓存储——半导体存储——磁盘存储——光盘存储——FlashRAM——固态硬盘——纳米存储/量子存储
体积越来越小，容量越来越大，访问速度越来越快，可靠性越来越高，功耗越来越低，持久性越来越好
输入设备
穿孔纸带（0/1输入）——键盘输入（符号输入）——鼠标输入（点输入）——感知输入（接触式/非接触式）
输出设备
阴极射线管黑白与彩色——字符发生器输出字符——数字光栅扫描显示器输出图形——数字显示器高清图形——3D显示器三维图形
分辨率越来越高，颜色越来越真，显示速度越来越快，越来越薄，越清晰，可视角度越来越接近平角
计算系统之发展趋势
微型化趋势
可嵌入，可携带
大型化
可进行大规模，复杂计算
超级计算机
智能化趋势
理解自然语言，具有自适应性，自主完成复杂功能
网络化趋势
网络化：未来互联网
前言
计算机是什么
计算机学科学什么
为什么学大学计算机课程
计算机科学学什么
为什么要学习计算思维
人才培养要什么