数学对于计算科学的意义

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衡量存储设备的指标:容量和速度
磁道,扇区,柱面
总线:总线是计算机中数据传送的通路,它决定了计算机一次能够处理的数的位数。一共有三种总线:数据总线、控制总线、地址总线
计算机
使用电信号表示数据
使用总线传输数据
使用内存保存数据
使用CPU处理数据
域名的解析由域名服务器DNS来完成
1991:瑞士日内瓦欧洲物理粒子研究中心。(CERN)公布了World Wide Web技术
WWW是一种分布式多媒体超文本系统
URL(统一资源定位):唯一指定所要访问的文件
超链:从一个位置指向另一个位置的链接指针
非授权服务——无条件响应他方的请求
World Wide Web技术
CISC---复杂指令集计算机
Complex Instruction Set Computer
包含大量的指令以及相应的硬件逻辑,程序员使用方便
RISC---精简指令集计算机
Reduced Instruction Set Computer
只包含最基本的功能,其它复杂的功能由简单的执行组合而成。
存储的层次结构
数学对于计算科学的意义:
1.将现实问题抽象成数学中的图论问题
2.从特例到一般规律
计算机如何完成计算任务(IPSO)
计算机硬件系统
计算机程序就是指示计算机如何解决问题或完成任务的一组详细的、逐步执行的指令。
软件=程序+数据+文档+动态链接库。
源程序(在硬盘中)
可执行程序(在硬盘中)
发出一条执行命令(点击图标)
–BBS,WWW,email,telnet,ftp,Ipphone
IP地址的规则,网络协议、路由器、域名解析器的的作用
中国的主要骨干网
–CHINANET CERNET CSTNET GBNETUNINET CNCNET
网络的类型
局域网(LAN:Local Area Network)
–有限的区域、在广播范围内、自治区域
6、浏览器根据不同的mime类型对文件进行显示。
Web2.0技术主要包括
–博客(BLOG)
–RSS
–百科全书(Wiki)
–网摘
–社会网络(SNS)
–P2P
–即时信息(IM)
计算机接入的几种模式
通过局域网接入
企事业单位使用LAN将PC接入因特网
专线接入因特网
以太网是基于共享资源的思路,各节点共享一个信道
应用软件(协助人们完成一项任务)
用户在为解决特定问题而开发的一类专用程序的总称。
软件包
具有某些共同特点,但是又完成不同功能的程序的组合.
操作系统的主要功能:
协助计算机完成它的基本的硬件操作。
和应用软件通讯,完成应用任务。
操作系统是用户和计算机之间的桥梁。
操作系统的外部服务和内部服务
外部服务:协助用户启动程序,管理存储数据,维护安全,由用户控制。
磁存储技术
目前软盘和硬盘采用的都是磁技术:使存储介质表面的磁粉发生磁化。根据磁化的方向不同,表示0,1。
写磁盘就是根据数据把磁粉磁化成不同的方向。
读磁盘就是根据判断磁盘的磁化方向生成数据。
光存储技术
利用激光在存储介质表面上烧灼出凸凹模式代表0,1数据。
光盘的存储介质是在一张塑料盘上涂上一层铝制的反射层和一层保护。
用户通过用户界面与计算机打交道
内部服务:保证计算机的有效运行,进行资源管理,受操作系统的控制,不受用户控制。
操作系统的功能:
资源管理
CPU管理 时间片 优先级
存储管理 实现内存的保护 实现内存的扩充
输入输出设备管理 查询方式 中断方式
文件管理(信息管理)
外存储空间的管理
文件目录空间管理
为文件分配存储空间
计算机能执行哪些指令是由硬件决定,并且决定了指Hale Waihona Puke Baidu的代码集。
芯片上的集成电路中充满了微小的电路器件,它们构成不同的功能模块,如加法器,存储器、计数器等。
硬件执行指令的过程是机械的---对于同一个指令,动作永远是一样,我们称其为硬件逻辑。
MOS晶体管有三个极:
源极(S)、栅极(G)和漏极(D)
◎复杂的硬件由最基本的门逻辑组成
内存大致有四种类型:
随机存储器RAM
虚拟存储器
CMOS
只读存储器ROM。
RAM(RAM--Random Access Memory),
随机存储器,因为访问时间与地址无关。
指令计数器加1
控制器对其它部分进行协调控制,对输入输出设备的运行进行监控
1、从指令计数器中读出指令在哪里
2、从内存中取出指令,放到指令寄存器
3、分析指令寄存器中的指令得知数据在那里
4、从内存中取出数据送计算器
影响处理器的因素:时钟频率、字长、高速缓冲存储器(Cache)、指令集合。
时钟频率
主频:时钟每秒发出脉冲信号的个数
合法的文件名遵循特定的规则,叫命名约定。
长度限制:255(windows,unix),8(dos)
不能用保留字:COM1,LPT1
字符的限制,有的系统不允许文件名包含空格,有的系统则允许。(反斜杠)
通用扩展名:bmp(允许多种图形处理软件对其进行处理)
特定应用文件扩展名:doc,xls,mdb,wps
寄存器
Cache
内存(主存)
局部性原理
程序在一定时间段内通常只会访问一个局部内存空间
时间局部性
如果一个内存地址正在被使用,那么在近期他很可能还会再次被访问
空间局部性
在最近的将来可能用到的信息很可能是与当前使用的信息相邻的
存储器指存储数据或信息的存储部件。
存储器分为内存储器和外存储器。
直接和处理器相连,存放处理器正在处理的数据的存储器是内存,它是暂时性,关掉电源后,数据消失。
大的文件需要分成若干簇来存储,簇和簇之间用指针连结。
FAT文件非常重要,一旦损坏,所有文件都将丢失。
删除文件时,并没有真正从此盘上抹掉记录,而是将文件所在的簇号在FAT中置为0。
RAID (Redundant Array of IndependentDisks):冗余磁盘阵列.
为提高性能和可靠性将数据和用于纠错的信息分别存放于两个或多个硬盘驱动器的一种数据存储方式。RAID通常用于网络服务器。
光盘的保存期高达500年。
存储以区段为单位成批进行。区段地址:编号+扇区号决定。物理的文件存储形式
一个文件被分成若干个簇,分别存放在存储器的不同区段中。
物理文件存储
一个文件通常放在一组连续的扇区内,这一组扇区成为簇。
操作系统通过目录文件和文件分配表FAT来管理文件。
存文件是将数据写到空簇中,并将首簇号写入FAT.
用下列词汇将访问WEB页面的过程叙述出来(TCP/IP,
URL, webpage, html, hypertext,DNS, IP, http, server,browser, mime)
1、打开browser
2、输入URL(统一资源定位器)

3、Browser通过访问DNS(域名服务器),得到资源的所在server(服务器)的IP地址。
文件是存储在存储介质中的指令或数据的有名集合,分为可执行文件和数据文件。
可执行文件
存储在计算机中的包含了控制计算机执行特定任务的指令,是编译后的计算机程序(机器语言)。
数据文件
存储的数据、图片、声音、影像等。数据文件不可以执行,供计算机处理。
源文件
直接用程序设计语言写的计算机程序叫源文件,它必须经过编译才能变成可执行文件。
电话拨号接入因特网
一台电脑,一条电话线
一个调制解调器,一个ISP帐号
ADSL:非对称用户数据线
一条ADSL通道可同时提供三条信道
–高速下行通道
–中速全双工通道
–低速POTS话路通道
物理安全、系统安全、数据安全、内容安全
病毒、特洛伊木马、蠕虫、逻辑炸弹、时间炸弹
计算机恶意程序——对系统的威胁
控制系统类
(WinNT或UNIX系统),允许多个终端一起使用,
机房的机器是winNT系统。
多任务操作系统
可以同时操作多个项目,目前大多数都是。
桌面操作系统和服务器操作系统
一些与internet有关术语的理解
– URL,http,DNS,超链,超文本,IP地址, 流媒体,ISP,NSP,ICP
Internet上的服务类型
–162.105.203.105(一部分是网络地址,一部分是主机地址)
4、浏览器用这个IP地址和Web服务器建立一次TCP/IP连接.
4、浏览器通过该连接向服务器发一HTTP请求
5、服务器返回给客户端两部分信息:要浏览的内容:
–1、用html(超文本注记语言)编写的webpage
–2、如何显示这些信息的描述(文件的扩展名给出文档类型的宏观描述,这种类型借用了mime标准.)
逻辑的文件组织形式
以树型文件目录方式存储,由用户建立并维护.
文件在存储器中并不是按照目录结构存放的,具体位置对用户是透明的。
文件目录和存储设备的映射是有操作系统来完成的
数据的符号位占一位,八个二进制位能表示的有符号数范围是x~x(-128~127)
正数的符号位为0,负数的符号位为1。
不作为负0处理,而是-2n-1
查找文件
清理硬盘碎片
任务管理与监控
进程:某一个程序处在执行状态时称作进程,包括程序代码、相关的数据、所需的环境信息。
操作系统管理按照时间片给进程分配CPU,导致进程有三种状态、活跃、挂起、结束
进程及其调度
系统监控 设备故障 安全
用户界面
分类
单用户操作系统
目前大多是桌面计算机的操作系统
多用户操作系统
功能强的机器,安装服务器程序,叫做服务器
–特洛伊木马——代码隐藏
–入侵——口令猜测、欺骗系统
–逻辑炸弹----有害代码潜伏,伺机发作
传染类
源码类病毒——宏病毒
操作系统类病毒——引导类病毒
文件类病毒——繁殖类病毒
数据加密,数字签名,防火墙,入侵检测,备份
数据就是描述人、事件、事务和思想的词语、数字和图表。
当你使用数据作为行动或决策的依据时,数据就成为信息。
主频越快,CPU的速度越快.
执行一条指令的时间包括:取指令、分析指令、执行指令(包括存储)。
字长
字长就是中央处理器可以同时处理多少位数据,通常可以认为是寄存器的长度。
例如:
一个8位字长的处理器如果要处理32为字长的数据,则需要用4个加法周期来完成。
Cache
减少访问存储器的次数,提高CPU的效率
指令集合的复杂性
依据清单打包(还原)
路由器是用于多个网络之间提供网络互连能力。路由器可以具有选
择进入或途经哪个网络的能力,称为路由选择。
IP地址
Internet地址在概念上分为三层,即Internet层、物理层、主机层。因此说,IP地址带有位置信息。
A类地址1.x.y.z - 126.x.y.z范围内的IP地址
B类地址128.0.y.z - 191.255.y.z范围内的IP地址。
CPU的结构
CPU由运算器和控制器组成,它们被集成在一个芯片上,也称微处理器.
运算器
对各种数据或信息进行算术运算或逻辑运算的主要部件。
运算器包含寄存器(暂存等待处理的数据)和累加器(暂存计算结果)
控制器
每条指令有操作数和操作码部分
c = a + b;(操作码是加法,操作数是a和b中的内容)
指令周期
取指令、分析指令,执行指令。
cache memory(磁盘高速缓存)
cache的速度比RAM快,因此将一些经常用到的信息存在cache中。
cache策略:经常使用、预测下一次用到的部分:程序的局部性原理。
由于删除文件形成了许多文件碎片,文件存储的不连续,利用文件碎片整理工具可以将碎片整合到一起。
使用文件是针对逻辑文件而言,系统提供给用户使用文件的功能包括:
广域网(WAN:Wide Area Network)
–跨越主干网传输数据,因特网是广域网
城域网(MAN:Metropolitan Area Network)
–在地域上覆盖城市及其郊区范围、
–为城域多业务提供综合传送平台的网络
–主要应用于大中型城市地区。
TCP/IP(传输控制协议/因特网协议)
拆包并建立清单(分解)
C类地址192.1.1.z - 223.254.254.z范围内的IP地址
域名:有的主机具有一个和其IP地址相对应的以字母表示的名字叫域名
站点:拥有域名的计算机通常被称为站点。
URL:访问一个站点的资源要通过文件的URL(统一资源定位器)
主机名.组名.网点名.顶级域名
域名的书写规范与IP的书写规范正好相反,域名是自左向右由低级表示到高级,既由机器表示到机构,而IP地址则是由左到右由网络号表示到机器。
或者直接写文件名
程序被调用内存
操作系统分配空间,并逐条执行(进程)
进程结束,从内存中消失
软件的分类
系统软件(协助计算机完成一项任务)
程序设计语言,汇编程序,编译系统,实用工具,开发工具,诊断工具
充当硬件与应用程序之间媒介,维护整个计算机硬件和软件系统(操作系统)
平滑用户思维方式、操作习惯与计算机硬件之间的差异(用户操作界面)
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