计算机导论知识点总结
    计算机的硬件是从计算单元到程序系统的，而构成计算机的计算方法与算法是由无数计算功能模块组成的。可以简单理解为一台电脑。这种体系架构也被称为“计算机图灵机”。图形存储系统、操作系统、编译设备以及图形界面处理技术三大类构成了计算机应用的基础知识体系，也被称为计算机学科的“入门课”，由于需要掌握大量知识点，所以本课程给大家梳理一下这几个科目知识点归纳。并将在后续分享复习内容，以帮助大家更加深刻地理解到这些知识点的重要性一台计算系统能完成的任何功能它都是由无数个或基本或特殊的单元组成的，一个完整而又复杂有效控制系统，这一“单元”就是构成人类知识体系的最基本环节。这些被称为“计算单元”（例如每一台计算机中存储与处理不同类型数据时所用到的单元）。
    一、计算单元
    计算单元是计算机硬件的核心部分。计算单元是指按特定逻辑规则、程序设计方法以及在特定使用条件下能以某种方式工作的单元。它是整个计算机硬件构架的基础与核心，是决定计算机性能最关键的部件。计算单元是在计算机的每一个 CPU或每一个内存单元和储
存单元之间所构成的一个连续结构。每一个 CPU或内存单元都具有一定数量的逻辑运算处理单元（可划分为若干个子系统),每一个子系统能够处理由所有 CPU或内存单元处理不到的任意类型事务；每一内存单元能够处理任何类型事务；每一个内存单元还可以处理与一个处理能力相匹配的数据；每一个内存单元能够处理与一个处理能力相匹配的数据（如:1)或2)、3或4个存储单元能够处理与某个特定用途相匹配的文件格式、表格式或事件规则。
    1、计算单元的类型
    计算单元分为物理计算单元和软件计算单元两大类。物理计算单元又称集成电路。根据其物理特性可以分为两大类：①存储器；②逻辑芯片；③电。存储器又称存储罐，属于硬件存储系统的一种，也叫硬件电路或外围电路，由电路板或电路组成的网络器件，它与电路组成一体，即逻辑电路与总线相连。在它由电路中包含着电荷和频率信号，所以其称为电荷电路在计算机中又称为电荷耦合器件。在电路中储存和输出两大类中，电流和电压是通过电阻实现的，在电荷作用下产生位移或频率变化。电介质则可以为电流提供电能或者机械能。此外还有电能变换装置，如开关、电阻。也称继电器，它可以产生电压，以增加电流或减少电流。电化学与磁学方法中也包括电源；②功率级或电压级表示电流、电压和
频率等参数；③电压/电流关系：是在一定电阻上产生一个电流；④电压；⑤在一次转换过程中，电荷被转换成一种磁场，与另一种磁场之间产生了电位差。这个电位差，即相位，就是通过电路中的磁极时所能达到的电气常数或能量。一般地，如果一个磁体有一个点移动到了另一个点又被重新加起来，就可以实现原来的位置，比如从0开始加到1和1之间所发生的事件，这说明该计算单元已经计算完成了。
    2、处理单元的定义与类型
    计算单元的定义是指能以某种方式工作，并且可供计算机进行维护或修改的运算单元。它包括了计算结构、逻辑机制、存储手段（记忆器、存储器等）和运行机制（如指令、数据规则等）。主要包括:(1) CPU;(2或多);(3)内存单元；或内存单元可由两个以上不同结构所组成的连续结构。其中，每一个内存单元都具有一条专门用来处理其他存储器以及与其相匹配的数据的存储器功能，但每个内存单元又包括有相应的存储器和专门用于存储这些类型数据所使用的寄存器，因此它们就成为了一个有机的整体。计算机通常根据处理能力可分为三种类型: I/O型计算单元、 SRAM型运算单元及图形处理器类运算单元。
    二、计算机系统的基本构成
    硬件：计算单元和存储器。软件：程序和应用程序。操作系统是计算机的内核，负责程序与应用程序的运行。虚拟化是计算单元中进行信息与计算处理所用的一种虚拟仿真技术。可编程逻辑控制器(Programmable Digital Machine控制器，简称为 Programmable Digital):将外部的计算功能模块作为可编程的逻辑控制器(Interface Digital Machine)进行执行的电路进行工作，而计算机的 CPU和内存等部分构成了整个计算机程序系统。虚拟化控制：在控制软件上直接控制程序运行，使其顺利地达到用户所期望的目的。
    1、硬件
    是由电路、硬件设备、物理设备等构成的计算机系统。计算单元的主要功能有数据处理、存储和显示。计算机硬件系统包括计算单元、存储器和外部电路。计算单元主要包括 CPU、内存以及存储卡等构成，在计算机系统中发挥着不可替代的作用。在硬件上，可分为微处理器。微处理器是一种采用微处理器结构进行工作的处理器。运算速度高达每秒几十万次，可达每秒几万次，也可达到几十万次甚至上百次。
    2、应用程序
    应用程序是应用于特定领域的一类应用程序，主要是用来完成某项具体工作，对程序结构、算法和应用程序进行设计的过程。程序结构可分为逻辑结构与语言结构两大类(1)逻辑结构（逻辑控制器):逻辑控制器是实现计算机程序行为的程序处理语言，它是从可编程逻辑控制器或其它可扩展的软件结构中产生的，用于逻辑实现。逻辑控制器主要由各种逻辑模块构成，如处理器构成的逻辑控制器、存储器部分和图形控制器等，各模块之间还会有一些通讯模块。其功能如下：.处理信息；处理数据格式，存储和查询信息；操作操作系统硬件；数据处理方法有：数据格式协议、计算机协议/标准。计算机系统在完成所有核心功能时，都必须有程序在内存中运行。
    三、图形存储系统的概述：
    图形存储系统，又称为图形处理与图形显示的系统，是指用物理实体来存储和处理与计算机应用有关的数据信息的系统。由于采用物理实体存储信息，其特点是数据量大、速度快、读写慢。另外，该系列产品采用基于统一格式的 I/O接口，具有高分辨率以及可扩展性。因此，其主要特点是成本低，读取速度快；存储容量大（通常为16 GB);抗干扰强。
    1、存储形式
    但在高速连续的过程中，一旦有一个数据发生变化，就会造成整个存储器崩溃，使整个系统瘫痪。因此，在系统中必须具有快速的可用性，这就要求图形存储系统具有高度的可扩展性和良好的抗干扰能力，而且能够保持适当的性能。
    2、性能特点
    (1)存取速度快：从0.01 MB/s到100 MB/s。(2)寿命长：图形存储器系统的寿命很长，一般不超过10年。(3)抗干扰强：因为它可以把程序数据快速地从操作系统存储器中自动地提取出来，使用户不需要通过各种访问处理程序，从而减少数据的存储空间，提高了系统的利用率。当需要快速响应时，图形存储器可提供足够的数据以满足系统的使用和运行的需要。(4)成本低：通常仅为 GPU价格一半。并且只需要一个外设接口即可扩展成图形控制器，而且图形处理应用能同时兼容所有 GPU和外设。如图形处理器和图像处理器之间可以互相进行数据交换，进行高速数据通信和图形处理。而不需要外设。
    四、计算机程序系统的研究
    计算机程序系统是根据计算机的基本原理和结构，通过对程序结构研究和代码编写的各
种方法所产生的一个多层次、多功能、高性能计算机的组成部分。计算机程序系统主要包括程序设计语言(C语言、 C++系列）和编译工具三大类，其中最主要与人类思维有关的程序是 C语言和 C++系列。这类语言和程序通常使用某种语法结构或某种特殊的结构形式。目前，许多机器语言都是 C++的一种变体。虽然语言有许多不同形式，但语言是人类思维的重要工具，它直接影响着计算机程序系统中各种具体功能的实现。计算机程序系统分为两大类：软件程序系统(C++)和物理程序系统(PC)。
    1、程序设计语言
    程序设计语言是为实现计算机系统的各种具体功能而编写的程序集。它们通常由一系列语法结构组成。C语言是一种典型的编程语言，分为纯程序语言和扩展程序语言两种类型。纯程序语言主要包括面向对象的程序语言和基于函数的程序设计语言。它们的共同特点是：可以进行代码的编译，从而能够很好地处理代码，从而使程序更容易被执行，更容易维护。
    2、程序编译工具
程序设计语言一般可分为三大类
    程序编译工具是程序设计语言使用特定语法结构实现语言之间的交流。其中最常用的是 C语言和 C++。其特点是：——多程序运行时，可根据不同程序系统，不同程序的任务需求和目标，在不同代码中实现相同的功能；——编译是在计算机编程语言中进行，具有严格逻辑结构，语法和功能的表达式，它由编译器来执行。编译器有以下功能：用于处理编译后的程序，使用多种不同的方式将其分解成具有不同类型的指令流，以便执行。程序编译工具可以编译出多种不同类型的语言来实现代码间传递。例如：当 C语言程序设计时，编译工具可能同时给多个 C语言编写一种程序，如果不同指令分别进行，则会有不同的执行结果；而如果使用一次即可得到不同效果的程序代码，但如果程序采用不同的编译方式，则会出现不同速度和不同效果的程序。
    3、程序编译规则与规范
    程序编译规则与规范是指编写程序时使用的语言和编程方法与编译工具。它主要规定程序的语义和语法，如程序的类型；规定程序的实现和结束条件；按规定进行调试的步骤；定义了编写程序和运行的各种方式，说明程序实现的意义，对各种输入的语句提出严格的限制条件的规定等。如文件系统要求必须是无标记语言且采用无符号化语言，只能写简单
的符号，不得使用字符串，并且字符串必须以非逻辑符号表示，等等均属于规定。程序编译规则与规范是计算机程序设计中使用得最多的规范之一。它明确规定了程序编写方法，程序编译规则是程序系统编写人员根据计算机基本原理与程序结构自行设计开发程序，设计人员根据程序设计语言提出程序设计，并进行程序编译，而以程序语言为基础所编写而成的程序，是一种系统，由程序设计语言组成，它是对已有程序进行优化设计后而形成的一种计算机语言程序，具有逻辑性，其功能主要是为了处理数据通信系统处理问题以及某些计算任务提供实现程序。它必须进行编码后，还要进行分析、检验、改进，使其达到某种功能甚至更高水平。以这样不断地新程序以保证不断提高计算机效能。
    4、程序分析方法与分析工具
    程序分析方法与分析工具是程序设计中十分重要的组成部分，它涉及对程序系统各部分的建模、优化、控制、检查、优化以及程序设计质量的控制等方面。程序分析方法是一种用于在程序设计过程中探索如何在一定条件下处理程序问题，从而提高计算机系统运行效率的分析方法。它可以在程序优化设计中得到应用，可以直接用于提高计算机工作效率，并有效地减少程序设计错误，避免错误的发生，从而达到提高效率的目的。主要工具有程
序设计规则，编译工具和运行管理软件。程序分析方法与工具是计算机程序设计者为分析和解决问题而设计并使用的一整套程序设计工具。它可以帮助人们用语言在最短的时间内构建出特定功能与性能相适应的程序系统，并用它来运行程序。程序分析方法与分析工具主要包括程序生成法原理和程序设计语言分析法原理两大体系。其中，程序生成法原理主要研究程序之间存在关系的计算语言，它对程序设计提出了一系列问题，如程序语言之间存在什么差异，不同语言之间该如何处理以及怎样使用语言编写程序等等。这些问题通常都是由计算机程序设计语言和 C++编程而来。

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