2017年大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié)！??！

2017 年 大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié) 第一章 計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)概述（了解） 1、計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史上的重要人物和思想 1、 法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡 (1623在 1642 年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動(dòng)，用專用的鐵筆來(lái)?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。 2、 德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨：在 1673 年發(fā)明了機(jī)械式乘除法器?；驹砝^承于帕斯卡的加法機(jī)，也是由一系列齒輪組成，但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。 3、 英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇： 1822 年，在歷經(jīng) 10 年努力終于發(fā)明了 “差分機(jī) ”。它有 3 個(gè)齒 輪式寄存器，可以保存 3 個(gè) 5 位數(shù)字，計(jì)算精度可以達(dá)到 6 位小數(shù)。 巴貝奇是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的奠基人。 英國(guó)科學(xué)家阿蘭 圖靈 (理論計(jì)算機(jī)的奠基人 ) 圖靈機(jī)： 這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談兵的簡(jiǎn)單機(jī)器，隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中 “存儲(chǔ)程序 ”的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)學(xué)家們提出的各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等價(jià)的。 美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮 諾依曼 (計(jì)算機(jī)鼻祖 ) 計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、 輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成； 應(yīng)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)化機(jī)器的電路設(shè)計(jì)； 采用 “存儲(chǔ)程序 ”技術(shù) ,以便計(jì)算機(jī)能保存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。 七十多年來(lái)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是 “馮 諾依曼計(jì)算機(jī) ”。 2、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程 1、 1946 年 2 月由賓夕法尼亞大學(xué)研制成功的 世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。 “誕生了一個(gè)電子的大腦 ” 致命缺陷：沒(méi)有存儲(chǔ)程序。 2、 電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代：電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路 3、計(jì)算機(jī)的類型 按計(jì)算機(jī)用途分類：通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī) 按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、工作站、服務(wù)器、嵌入式計(jì)算機(jī) 按計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)分類：數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī) 、數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī) 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域 計(jì)算機(jī)是一種能按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。（含義） 1、 運(yùn)算速度快 2、 計(jì)算精度高 3、 存儲(chǔ)容量大 4、 具有邏輯判斷能力 5、 按照程序自動(dòng)運(yùn)行 應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程與實(shí)時(shí)控制、人工智能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、遠(yuǎn)程通訊與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、多媒體與虛擬現(xiàn)實(shí) 計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)：巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化 1、光計(jì)算機(jī) 2、生物計(jì)算機(jī) 3、量子計(jì)算機(jī) 算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成 硬件系統(tǒng)是指能夠收集、加工、處理數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)所需的設(shè)備實(shí)體，是看得見(jiàn)、摸得著的部件總和。 軟件系統(tǒng)是指為了充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)性能和方便人們使用硬件系統(tǒng)，以及解決各類應(yīng)用問(wèn)題而設(shè)計(jì)的程序、數(shù)據(jù)、文檔總和，它們?cè)谟?jì)算機(jī)中體現(xiàn)為一些觸摸不到的二進(jìn)制狀態(tài)，存儲(chǔ)在內(nèi)存、磁盤、閃存盤、光盤等硬件設(shè)備上。 信息技術(shù)概念 信息是一種知識(shí)，是接受者事先不知道不了解的知識(shí)。 數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)值、文字、語(yǔ)言、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。 4 次信息 革命：文字、造紙和印刷術(shù)、電報(bào)電話廣播電視、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)代信息技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)微電子技術(shù)通信技術(shù) 信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與人才 信息產(chǎn)業(yè)是信息社會(huì)的支柱，主要包括：計(jì)算機(jī)硬件制造業(yè)、計(jì)算機(jī)軟件業(yè)、信息服務(wù)業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中傳統(tǒng)行業(yè)的信息化 信息產(chǎn)業(yè)屬資本密集型、知識(shí)密集型、人才密集型的產(chǎn)業(yè)。 信息技術(shù)教育包括： 對(duì)信息科學(xué)的理解 對(duì)信息應(yīng)用的實(shí)踐能力 對(duì)信息社會(huì)的認(rèn)識(shí)和態(tài)度 第二章 計(jì)算機(jī)信息基礎(chǔ) 數(shù)制的概念 數(shù)制也稱 計(jì)數(shù) 制，是指用一組固定的 符號(hào) 和統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)值的方法。 常用數(shù)制 十進(jìn)制 二進(jìn)制 八進(jìn)制 十六進(jìn)制 數(shù)字符號(hào) 0 9 0， 1 0 7 0 9,A,B,C,D,E,F 基 數(shù) 10 2 8 16 基數(shù)： R 進(jìn)制的基數(shù) =R 位權(quán)：在數(shù)制中，各位數(shù)字所表示值的大小不僅與該數(shù)字本身的大小有關(guān)，還與該數(shù)字所在的位置有關(guān)，我們稱這關(guān)系為數(shù)的 位 權(quán) 。 位權(quán)：一個(gè)與數(shù)字位置有關(guān)的常數(shù)，位權(quán) = 二進(jìn)制和其它進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制：整數(shù)部分除以 2 取余，直至商為 0；小數(shù)部分乘以 2 取整，直至小數(shù)部分為 0 或達(dá)到所需精度為止。 十進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制：方法同上。整數(shù)部分除以 8，小數(shù)部分乘以 8。 十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制：方 法同上。整數(shù)部分除以 16，小數(shù)部分乘以 16。 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)單位 位 (計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單元 (0、 1) 字節(jié) (處理數(shù)據(jù)的基本單位 (8常用的字節(jié)計(jì)數(shù)單位： 11024 (210B) 11024 (220B) 11024 (230B) 11024 (240B) 字長(zhǎng)： 次處理數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)。 信息表示與編碼 所 謂編碼，就是利用數(shù)字串來(lái)標(biāo)識(shí)所處理對(duì)象的不同個(gè)體。 整數(shù)的表示 在數(shù)學(xué)中，數(shù)值是用 “ ”和 “ ”表示正數(shù)和負(fù)數(shù)的，而在計(jì)算機(jī)中只有 0 和 1，所以正負(fù)號(hào)也用 0 和 1 表示，即數(shù)值符號(hào)數(shù)字化。 補(bǔ)碼的概念是怎么來(lái)的？ “模 ”是指一個(gè)系統(tǒng)所能表示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。按模運(yùn)算是指運(yùn)算結(jié)果超過(guò)模時(shí)，模（或模的整數(shù)倍）將溢出而只剩下余數(shù)。 假設(shè) M 為模，若數(shù) a， b 滿足 a b M，則稱 a， b 互為補(bǔ)數(shù)。 在有模運(yùn)算中，減去一個(gè)數(shù)等于加上這個(gè)數(shù)對(duì)模的補(bǔ)數(shù)。 實(shí)數(shù)的表示 定點(diǎn)數(shù)： 小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)稱為定點(diǎn)數(shù)。 浮點(diǎn)數(shù)： 小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)稱為浮點(diǎn)數(shù) 與漢字有關(guān)的編碼： （ 1）、輸入碼 (2) 國(guó)標(biāo)碼和區(qū)位碼：每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)的編碼，且每個(gè)字節(jié)最高位均為 0。所有漢字分94 個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū) 94 個(gè)漢字。由此構(gòu)成區(qū)位碼。而區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼各加 32 就得到國(guó)標(biāo)碼。 （ 3）機(jī)內(nèi)碼 （ 4）字型碼：漢字存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)采用機(jī)內(nèi)碼，但輸出時(shí)必須轉(zhuǎn)換成字形碼，再根據(jù)字形碼輸出漢字。字形碼又稱漢字字模，用于在顯示器或打印機(jī)上輸出各種文字和符號(hào)。點(diǎn)陣漢字：每一個(gè)漢字以點(diǎn)陣形式存儲(chǔ)， 有點(diǎn)的地方為 “1”，空白的地方為 “0”。有 16 16、 24 24、 48 48 點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣越大，字形分辨率越好，字形也越美觀，但漢字存儲(chǔ)的字節(jié)數(shù)就多，字庫(kù)也就越龐大。 多媒體信息的數(shù)字化 數(shù)字化就是對(duì)模擬世界的一種量化，表示信息的最小單位是位 (“0”或 “1”。多媒體信息在計(jì)算機(jī)中也要轉(zhuǎn)換為 0 和 1，因此也需要進(jìn)行編碼。 第三章 計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu) 算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件組成。 硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成。其中： 中央處理器 (簡(jiǎn)稱 運(yùn)算器 +控制器 主機(jī) =中央處理器 +主存儲(chǔ)器 軟件是指各類程序和數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)軟件包括計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行所需要的系統(tǒng)軟件和用戶完成任務(wù)所需要的應(yīng)用軟件。 諾依曼型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu) 馮 諾依曼型計(jì)算機(jī)是將程序和數(shù)據(jù)事先存放在外存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行時(shí)將程序和數(shù)據(jù)先從外存裝入內(nèi)存中，然后使計(jì)算機(jī)在工作時(shí)自動(dòng)地從內(nèi)存中取出指令并加以執(zhí)行，這就是存儲(chǔ)程序概念的基本原理。 馮 諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是： (1) 采用二進(jìn)制形式表示程序和數(shù)據(jù)。 (2) 計(jì)算機(jī)硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成 。 (3) 程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中。 (4) 控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令 (程序 ) 工作。 型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展 微型機(jī)屬于第四代電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，即大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。微機(jī)的核心部件是 型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu) 微型機(jī)基本是由顯示器、鍵盤和主機(jī)構(gòu)成。在主機(jī)箱內(nèi)有 板、內(nèi)存、硬盤、光驅(qū)、電源等。 央處理器 算器部件、寄存器部件和控制器部件。 存儲(chǔ)器取出指令，放入 部的指令寄存器，并對(duì)指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發(fā)出各種控制命令，執(zhí)行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行。 主要性能指標(biāo) ： (1) 主頻 /外頻（主頻 =外頻倍頻，即 作頻率） (2) 數(shù)據(jù)總線寬度（即字長(zhǎng)，指 輸數(shù)據(jù)的位數(shù)） (3) 地址總線寬度（決定了 訪問(wèn)的地址空間） (4) 工作電壓（低電壓可減少 熱，降低功耗） (5) 高速緩存 速 其它設(shè)備間數(shù)據(jù)交換） (6) 運(yùn)算速度（ 秒能處理的指令 數(shù)） 1. 運(yùn)算器 運(yùn)算器是完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件，又稱算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元。計(jì)算機(jī)所完成的全部運(yùn)算都是在運(yùn)算器中進(jìn)行的。運(yùn)算器的核心部件是 : (1) 運(yùn)算邏輯部件 (2) 寄存器部件 2. 控制器 控制器負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器中取出指令，并對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并根據(jù)指令譯碼的結(jié)果，按指令先后順序，負(fù)責(zé)向其它各部件發(fā)出控制信號(hào)，保證各部件協(xié)調(diào)一致地完成各種操作。 控制器主要由以下部件組成： 程序計(jì)數(shù)器。存放下一條將要執(zhí)行的指令在內(nèi)存中的地址； 指令寄存器。保存現(xiàn)在正在執(zhí)行的指令； 指令譯碼器。用來(lái)識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求； 時(shí)序部件。產(chǎn)生計(jì)算機(jī)工作中所需的各種定時(shí)控制信號(hào)，對(duì)各種微操作控制信號(hào)進(jìn)行定時(shí)控制。以協(xié)調(diào)各部件的工作順序； 微操作控制電路。一條指令的執(zhí)行可以分解為一系列不可再分的微操作命令信號(hào)，即微命令，以指揮整個(gè)計(jì)算機(jī)有條不紊地工作。 級(jí) 術(shù) 1、超線程技術(shù) 2、雙核心 術(shù) ：由于組建雙 統(tǒng)的高成本和復(fù)雜性，桌面電腦上并未得到 普及。用 “雙核 ”技術(shù)，就是在單個(gè) 真正集成兩個(gè)物理運(yùn)行核心，因此在實(shí)際使用中，這種 “雙核心處理器 ”和使用兩個(gè)獨(dú)立 建的系統(tǒng)在工作原理和性能上基本沒(méi)有區(qū)別。目前， 核、 8 核和多核方向發(fā)展。 板 主板是電腦中各種設(shè)備的連接載體。它提供 種接口卡、內(nèi)存條和硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)的插槽，其它的外部設(shè)備也會(huì)通過(guò)主板上的 I/O 接口連接到計(jì)算機(jī)上。早期的 主板是將快速的 速的內(nèi)存、慢速的外設(shè)都連接在一條總線上，使系統(tǒng)的總體性能得不到優(yōu)化。 存儲(chǔ)器 內(nèi)存儲(chǔ)器 (簡(jiǎn)稱內(nèi)存 )，由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。內(nèi)存分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)器。 1. 只讀存儲(chǔ)器 特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息只能讀出，不能隨機(jī)改寫或存入，斷電后信息不會(huì)丟失，可靠性高。 類 (1) 掩膜式 (2) 可編程 (3) 可擦除 (4) 電可擦 (5) 快擦寫 2. 隨機(jī)存儲(chǔ)器 特點(diǎn)：用于存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果。開(kāi)機(jī)前是空的，斷電后數(shù)據(jù)消失。 類 : (1) 態(tài) 需要充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性，成本高且集成低，一般做高速緩沖存儲(chǔ)器。 (2) 態(tài) 要定時(shí)充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，通常所說(shuō)的 “內(nèi)存 ”主要由它構(gòu)成。一般指以下兩種類型： (3. 速緩存 ) 一種高速緩沖存儲(chǔ)器，是為了解決 主存之間速度不匹配而采用的一種重要技術(shù)。其中片內(nèi) 集成在 片中，片外 安插在主板上。高速緩沖存儲(chǔ)器的存取速度比主存要快一個(gè)數(shù)量級(jí)，大體與 處理速度相當(dāng)。 最早的 存容量很低。當(dāng)集成在 核中的緩存已不能滿足 需求，而制造工藝上的限制又不能大幅度提高緩存的容量時(shí)，出現(xiàn)了集成在與 一塊主板上的緩存，此時(shí)把 核集成的緩存稱為一級(jí)緩存，而外部的稱為二級(jí)緩存。 現(xiàn)在多數(shù) 部也有二級(jí)緩存，于是二級(jí)緩存又可分為內(nèi)部二級(jí)緩存和外部二級(jí)緩存。較高端的 還會(huì)帶有三級(jí)緩存 。 6. 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu) 既要速度快，又要求容量大，同時(shí)價(jià)格又要求合理，在目前技術(shù)條件下這三項(xiàng)指標(biāo)很難用單一種類的存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。折衷的方法是采用層次結(jié)構(gòu)。 線 總線：是一組連接各個(gè)部件的公共通信線路，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的高速通道，是計(jì)算機(jī)硬件 的一個(gè)重要組成部分。 地址總線。傳輸?shù)氖堑刂沸盘?hào)，一般是單向傳輸。當(dāng) 要訪問(wèn)某個(gè)外設(shè)時(shí)，它向地址總線發(fā)出相應(yīng)外設(shè)的地址信號(hào)，以選擇某個(gè)外設(shè)。 數(shù)據(jù)總線。傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，一般是雙向傳輸。 行 “讀 ”時(shí)，數(shù)據(jù)由外設(shè)流向 行 “寫 ”時(shí)，數(shù)據(jù)由 向外設(shè)。 控制總線。有的是 內(nèi)存或外部設(shè)備發(fā)出的信號(hào)；有的是內(nèi)存或外部設(shè)備向 出的信號(hào)。對(duì)每條控制線而言信號(hào)是單向傳送，但作為整體是雙向的。 總線按處于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的位置來(lái)分： 片內(nèi)總線 (又稱內(nèi)部總線 )。是指 片內(nèi)部的總線。 片間總線 (又稱局部總線 )。是主板上各外圍芯片與 間的總線，用于芯片一級(jí)互連。 系統(tǒng)總線 (又稱輸入 /輸出總線 )。是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)主板之間的總線，用于插件板一級(jí)的互連。 外部總線 (又稱通信總線 )。是微機(jī)和外部中低速外部設(shè)備之間或外設(shè)與主機(jī)連接的總線。 系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn) 系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)大致可分為 線、 線、 個(gè)階段。 線。是最早的 8 位系統(tǒng)總線。后來(lái)擴(kuò)展到 16 位。 現(xiàn)代個(gè)人計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。 線。主要特點(diǎn) 是傳輸速度高，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代微機(jī)中。 線。專為系統(tǒng)中一塊圖形顯示卡設(shè)計(jì)的總線。 線。是新一代的總線接口。 外部總線標(biāo)準(zhǔn) 常見(jiàn)的 I/O 總線： 線 屬高速串行接口總線。該總線最多可連接 127 個(gè)設(shè)備，支持熱拔插，支持即插即用，所以 口已經(jīng)成為許多外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)接口。 兩個(gè)規(guī)范，即 線 屬高速串行接口總線，主要用于連接 品。 口 I/O 接口是連接主機(jī)和外部設(shè)備之間的邏輯部件，由 I/O 接口電路、連接器 (一般為連接電纜 )和接口軟件 (即設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 )組成。 根據(jù) I/O 接口是否內(nèi)嵌在主板中，可將 I/O 接口分為內(nèi)置 I/O 接口和外置 I/O 接口兩類。 (1) 內(nèi)置 I/O 接口 將 I/O 接口電路內(nèi)嵌在主板中，由主板提供外設(shè)接口電路插座，如鍵盤接口、鼠標(biāo)接口、 口、串口、并口及軟硬盤接口等。 (2) 外置 I/O 接口 將 I/O 接口集成到一塊獨(dú)立的電路板 (接口卡 )上，接口卡必須插在總線擴(kuò)展插槽 上 (如槽等 ) 。 部存儲(chǔ)器 外部存儲(chǔ)器通常用來(lái)存放需要長(zhǎng)期保存的各種程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要執(zhí)行或處理這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，必須將其先調(diào)入到內(nèi)存中然后再被 理， 所以外存實(shí)際上屬于輸入輸出設(shè)備。 目前微機(jī)常用的外存儲(chǔ)器主要有軟盤、硬盤、光盤、 U 盤等。 盤 硬盤是微機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)器，常用于安裝微機(jī)運(yùn)行所需的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以及存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。 (1) 硬盤存儲(chǔ)格式 硬盤是由多個(gè)涂有磁性物質(zhì)的金屬圓盤盤 片組成，盤片的每一面都有一個(gè)讀寫磁頭，在對(duì)硬盤進(jìn)行格式化時(shí)，將對(duì)盤片進(jìn)行劃分磁道和扇區(qū)，對(duì)于大容量的硬盤還將多個(gè)扇區(qū)組織起來(lái)成為一個(gè)塊 “簇 ”，簇成為磁盤讀寫的基本單位。有的簇是一個(gè)扇區(qū)，有的有好幾個(gè)扇區(qū)，可以在格式化的參數(shù)中給定。 (2) 硬盤性能指標(biāo) 硬盤的容量?，F(xiàn)在微機(jī)上所配置的硬盤一般在 200上。 硬盤的轉(zhuǎn)速。硬盤的轉(zhuǎn)速越快，硬盤尋找文件的速度也就越快。現(xiàn)在的主流硬盤轉(zhuǎn)速一般為 7200上。 緩存。硬盤自帶的緩存，緩存越 多，越能提高硬盤的訪問(wèn)速度。 (3) 硬盤接口 硬盤接口分為 光纖通道四種， 口硬盤多用于家用產(chǎn)品中， 種新生的硬盤接口類型。 (4) 硬盤格式化 硬盤低級(jí)格式化。主要是對(duì)一個(gè)新硬盤劃分磁道和扇區(qū)。 硬盤分區(qū)。把硬盤劃分為成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的邏輯分區(qū) 。 硬盤高級(jí)格式化。高級(jí)格式化主要是對(duì)指定的硬盤分區(qū)進(jìn)行初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定格式存儲(chǔ)文件。 盤存儲(chǔ)器 光盤簡(jiǎn)稱 利用塑料盤片表面凹凸不平的特征，通過(guò)光的反射來(lái)記錄和識(shí)別二進(jìn)制的 0、 1 信息。 光盤的分類 : 1只讀型光盤 只讀光盤中的數(shù)據(jù)是在制作時(shí)寫入的，用戶只能讀數(shù)據(jù)，而不能寫入或修改光盤中 的數(shù)據(jù)。音頻光盤 據(jù)光盤 都屬于只讀光盤。 2一次寫入光盤 這種光盤允許一次寫入數(shù)據(jù)，但不能修改和擦除數(shù)據(jù)， 如 3可擦寫光盤 這種光盤可多次寫入或修改數(shù) 據(jù)，如 從光盤中讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備我們稱之為光驅(qū)。光驅(qū)把經(jīng)過(guò)聚焦后的激光投射到光盤上，利用光盤的凹坑或非凹坑邊緣反射的激光強(qiáng)度不同而將其表示為不同的電信號(hào)。 光驅(qū)倍數(shù)是指光盤的數(shù)據(jù)傳輸率（ 150KB/s 為單倍，以此類推）。 盤驅(qū)動(dòng)器能讀除外的所有光盤。而 盤要用 動(dòng)器才能讀， 動(dòng)器兼容 能讀的光盤。 盤 片的物理規(guī)格與 片是一樣的， 只使用一個(gè)面記錄一層的信息，而可分為單面單層、單面雙層、雙面 單層以及雙面雙層 4 種結(jié)構(gòu)。 用途可分為以下幾類： 應(yīng)用最廣的是 式，用于存儲(chǔ)影音信息。此外還有 讀 頻 R(可寫 可擦寫 另外，還有藍(lán)光高清 盤。 光盤刻錄機(jī) 是指可讀寫的光盤驅(qū)動(dòng)器。包括 種刻錄機(jī)。 錄機(jī)既有 驅(qū)的功能，也能夠向刻錄 盤。其傳輸速率一般標(biāo)注為 A/B/C 的形式（如 20/10/40），其中 A 表示寫 的倍速， B 表示寫 的倍速，C 表示讀盤的倍速。 錄機(jī)既具有 驅(qū)的功能，也能夠刻錄 盤和 盤。 通過(guò) 口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用，具有小巧、可靠、易于操作等特點(diǎn)。閃存盤中無(wú)任何機(jī)械式裝置，抗震性能強(qiáng)。 U 盤中的存儲(chǔ)模塊其實(shí)就是 移動(dòng)硬盤一般由筆記本硬盤和硬盤盒組成。 入設(shè)備 (1) 鍵盤 (2) 鼠標(biāo) (3) 掃描儀 出設(shè)備 (1) 顯示器 (2) 打印機(jī) (1) 顯示器 示器在工作時(shí)，電子槍發(fā)出電子束轟擊熒光粉層上的某一點(diǎn)，使該點(diǎn)發(fā)光，每個(gè)像素有紅、綠、藍(lán)三基色組成，通過(guò)對(duì)三基色的強(qiáng)度的控制就能合成各種不同顏色。 液晶顯示器 優(yōu)點(diǎn)在于： 圖像穩(wěn)定。由于只有在畫(huà)面內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)才需要刷新，因此沒(méi)有閃爍感； 液晶底板整體發(fā)光，真正的完全平面； 示器基本上沒(méi)有輻射； 能耗低。約為 示器的三分之一。 (2) 打印機(jī) 常用的有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)等。 針式打印機(jī)特點(diǎn)。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨打印在紙上形成文本或圖形。缺點(diǎn)是打印質(zhì)量差、速度慢、噪聲大；優(yōu)點(diǎn)是可以打多聯(lián)紙，耗材相對(duì)較便宜。 噴墨打印機(jī)特點(diǎn)。打印頭上有若干個(gè)噴頭，打印時(shí)，墨水以每秒近萬(wàn)次的頻率噴射到紙上。與其它兩類打印機(jī)相比，在打印質(zhì)量、速度、噪聲及成本方面處于中等層次。 激光打印機(jī)特點(diǎn)。利用激光可以 形成很細(xì)的光點(diǎn)，將碳粉固著在紙上，加熱后碳粉固定在紙上，最后印出文字和圖片。優(yōu)點(diǎn)是打印速度快、噪音低、質(zhì)量好，缺點(diǎn)是價(jià)格及打印成本較高。 對(duì)三種打印機(jī)的打印效果對(duì)比來(lái)說(shuō)，激光最好，噴墨其次，而針式相對(duì)較差。 他外部設(shè)備 (1) 多媒體設(shè)備（第七章） (2) 調(diào)制解調(diào)器 算機(jī)指令系統(tǒng) 指令：是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令。是程序設(shè)計(jì)的最小語(yǔ)言單位。 指令構(gòu)成： 操作碼 +地址碼 指令系統(tǒng)：是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能 執(zhí)行的全部指令的集合。不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)有不同的指令系統(tǒng)。它反映了計(jì)算機(jī)的處理能力。 可分為以下四個(gè)步驟： 開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，先給程序計(jì)數(shù)器 以第一條指令的首地址 0100H。 取指令 按照計(jì)數(shù)器中的地址從內(nèi)存中取出指令 (070270H)，并送往指令寄存器。然后計(jì)數(shù)器 動(dòng)加 1 指向下一指令地址。 分析指令 對(duì)指令寄存器中存放的指令 (070270H)進(jìn)行分析，由譯碼器對(duì)操作碼 (07H)進(jìn)行譯碼，由地址碼 (0270H)確定操作數(shù)地址。 執(zhí)行指令 取出操 作數(shù)，去完成該指令所要求的操作。例如做加法指令，取內(nèi)存單元 (0270H)的值和累加器的值相加，結(jié)果還是放在累加器。 一條指令執(zhí)行完成，再回到取指令階段開(kāi)始下一指令的執(zhí)行。 算機(jī)硬件系統(tǒng)的性能指標(biāo) (1) 主頻。主頻越高，單位時(shí)間內(nèi)完成的指令數(shù)也越多， 作的速度也就越快。 (2) 字長(zhǎng)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)一次所能處理信息的位數(shù)就越多，表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度越快。 (3) 運(yùn)算速度。它是一項(xiàng)綜合性的性能指標(biāo)。是指計(jì)算 機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)，單位是 每秒百萬(wàn)條指令。 (4) 內(nèi)存容量。內(nèi)存容量越大，一次讀入的程序、數(shù)據(jù)就越多，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。 (5) 內(nèi)存存取速度。內(nèi)存連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的 “讀 ”或 “寫 ”操作所需的最短時(shí)間，稱為存取周期。 (6) I/O 速度。 I/O 的速度是指 外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的速度。目前系統(tǒng)性能的瓶頸越來(lái)越多地體現(xiàn)在 I/O 速度上。 第四章 計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng) 操作系統(tǒng)是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是控制計(jì)算機(jī)所有操作的軟件。 操作系統(tǒng)的概念 操作系統(tǒng)：是管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源的程序，同時(shí)它又是用戶與計(jì)算機(jī)硬件的接口。 操作系統(tǒng)的構(gòu)成 進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理、輸入 /輸出系統(tǒng)管理、二級(jí)存儲(chǔ)管理、聯(lián)網(wǎng)、保護(hù)系統(tǒng)、命令解釋程序 操作系統(tǒng)的類別 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，操作系統(tǒng)多種多樣。為提高大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源利用率，操作 系統(tǒng)從批處理，多道程序發(fā)展為分時(shí)操作系統(tǒng)。為了滿足計(jì)算機(jī)處理實(shí)時(shí)事件的需要，就有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。為適應(yīng)個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要又出現(xiàn)了桌面操作系統(tǒng)。為適應(yīng)并行系統(tǒng)的需要，就 有了多處理器操作系統(tǒng)。為滿足網(wǎng)絡(luò)和分布計(jì)算的需要，就有了網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。此外，還有為支持嵌入式計(jì)算機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)。 計(jì)算環(huán)境 從計(jì)算機(jī)誕生至今，操作系統(tǒng)總是與具體的計(jì)算環(huán)境相聯(lián)系，它總是在某種計(jì)算環(huán)境中設(shè)置和使用，就目前來(lái)看計(jì)算環(huán)境可分為以下幾類： 1. 傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境 指普通意義下的獨(dú)立或聯(lián)網(wǎng)工作的通用計(jì)算機(jī)所形成的計(jì)算環(huán)境。 計(jì)算環(huán)境 互聯(lián)網(wǎng)的普及使得計(jì)算被延伸到 境。 嵌入式計(jì) 算機(jī)就是安裝在某些設(shè)備上的計(jì)算部件，其計(jì)算相對(duì)比較簡(jiǎn)單。 進(jìn)程的概念 什么是進(jìn)程？它與程序有什么區(qū)別？ 程序：用戶為完成某一個(gè)特定問(wèn)題而編寫的操作步驟。 進(jìn)程：可以簡(jiǎn)單地被看作是正在執(zhí)行的程序。但是進(jìn)程需要一定的資源來(lái)完成它的任務(wù) (例如 間、內(nèi)存、文件和 I/O 設(shè)備 ) 。 進(jìn)程與程序的區(qū)別在于進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的、有生命力的，而程序是靜態(tài)的。一個(gè)程序加載到內(nèi)存，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，程序執(zhí)行結(jié)束后，該進(jìn)程也就消亡了。 在計(jì)算機(jī)中，由于多個(gè)程序共享系統(tǒng) 資源，就必然引發(fā)對(duì) 爭(zhēng)奪。如何有效地利用 源，如何在多個(gè)請(qǐng)求 進(jìn)程中選擇取舍，這就是進(jìn)程管理要解決的問(wèn)題。 進(jìn)程控制塊 ) 為了控制進(jìn)程，操作系統(tǒng)就必須知道進(jìn)程存儲(chǔ)在哪里，以及進(jìn)程的一些屬性。 進(jìn)程控制塊是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中記錄進(jìn)程的專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)新的進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，操作系統(tǒng)就會(huì)為該進(jìn)程建立一個(gè)進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程控制塊對(duì)并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行控制。 進(jìn)程調(diào)度及隊(duì)列圖 計(jì)算機(jī)采用多道程序的目的是使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)論何時(shí)都有進(jìn)程運(yùn)行 ，單處理器的計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻 能運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程，如果存在多個(gè)進(jìn)程，其它進(jìn)程就需要等待 閑時(shí)才能被調(diào)度執(zhí)行。 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程處于等待或 間片用完時(shí)，操作系統(tǒng)就會(huì)從該進(jìn)程中拿走 制權(quán)，然后再交給其它進(jìn)程使用，這就是進(jìn)程的調(diào)度。 度及其準(zhǔn)則 在設(shè)計(jì) 度程序時(shí)主要應(yīng)該考慮的準(zhǔn)則包括： (1) 用率。讓 可能地忙。 (2) 吞吐量。讓 一定時(shí)間內(nèi)完成的進(jìn)程數(shù)盡可能多。 (3) 周 轉(zhuǎn)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交到運(yùn)行完成的時(shí)間盡可能短。 (4) 等待時(shí)間。讓進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待所花時(shí)間之和盡可能短。 (5) 響應(yīng)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交請(qǐng)求到產(chǎn)生第一響應(yīng)之間的時(shí)間盡可能短。 主要的 度算法 1、 先到先服務(wù) 2、 最短作業(yè)優(yōu)先 3、 優(yōu)先權(quán) 4、 輪轉(zhuǎn) 5、 多級(jí)隊(duì)列 6、 多級(jí)反饋隊(duì)列 進(jìn)程的同步與互斥 進(jìn)程的同步就是指相互協(xié)作的進(jìn)程不斷調(diào)整它們之間的相對(duì)速度，以實(shí)現(xiàn)共同有序地推進(jìn)。 換句話說(shuō) ,在操作系統(tǒng)中，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。然而，有些進(jìn)程之間本身存在某種聯(lián)系，它們?cè)谙到y(tǒng)中 需要一種協(xié)作，以保證進(jìn)程能正確有序地執(zhí)行并維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。 在操作系統(tǒng)中，可能存在著多個(gè)進(jìn)程。而系統(tǒng)中一些資源一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用，這類資源被稱為臨界資源。在進(jìn)程中訪問(wèn)臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行時(shí)，其它進(jìn)程就不允許進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行，否則就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。由此得出 : 多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)運(yùn)行，這就是進(jìn)程的互斥。 例如：多個(gè)進(jìn)程在競(jìng)爭(zhēng)使用打印機(jī)時(shí)表現(xiàn)為互斥。 一個(gè)文件可供多個(gè)進(jìn)程共享，其中有一個(gè)進(jìn)程在寫操作時(shí)，其它進(jìn)程則不允許同時(shí)寫或讀，表現(xiàn)為 互斥。 進(jìn)程的死鎖及處理方法 在多道程序設(shè)計(jì)中，多個(gè)進(jìn)程可能競(jìng)爭(zhēng)一定數(shù)量的資源。一個(gè)進(jìn)程在申請(qǐng)資源時(shí)，如果所申請(qǐng)資源不足，該進(jìn)程就必須處于等待狀態(tài)。如果所申請(qǐng)的資源被其它進(jìn)程占有，那么進(jìn)程的等待狀態(tài)就可能無(wú)法改變，從而形成進(jìn)程之間相互一直等待的局面，這就是死鎖。 競(jìng)爭(zhēng)資源引起死鎖 引起死鎖的四個(gè)必要條件： 互斥：任一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占某一資源，若另一進(jìn)程申請(qǐng)?jiān)撡Y源則需延遲到該資源釋放為止。 占有并等待：即該進(jìn)程占有部分資源后還在等待其它資源，而該資源被其它進(jìn)程占有。 非搶占：某進(jìn)程已占用資源且不主動(dòng)放棄它所占有的資源時(shí)，其它進(jìn)程不能強(qiáng)占該資源，只有等其完成任務(wù)并釋放資源。 循環(huán)等待：在出現(xiàn)死鎖的系統(tǒng)中，一定存在這樣一個(gè)進(jìn)程鏈，其中每個(gè)進(jìn)程至少占有其它進(jìn)程所必需的資源，從而形成一個(gè)等待鏈。 處理死鎖問(wèn)題的三種方式： 可使用協(xié)議預(yù)防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。 可允許系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，然后檢測(cè)出死鎖狀態(tài)，并加以恢復(fù)。 可忽略進(jìn)程死鎖問(wèn)題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來(lái)不會(huì)發(fā)生。即沒(méi)有必要把精力花在小概率事件上。 處理死鎖優(yōu)先考慮的順序：先預(yù)防和避免 再檢 測(cè)和恢復(fù) 存管理 內(nèi)存是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的核心。內(nèi)存用于容納操作系統(tǒng)和各種用戶進(jìn)程，是可以被 I/算機(jī)的所有程序運(yùn)行時(shí)都要調(diào)入內(nèi)存。 內(nèi)存管理的主要工作是：為每個(gè)用戶進(jìn)程合理地分配內(nèi)存，以保證各個(gè)進(jìn)程之間在存儲(chǔ)區(qū)不發(fā)生沖突；當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，如何把內(nèi)存和外存結(jié)合起來(lái)，給用戶提供一個(gè)比實(shí)際內(nèi)存大得多的虛擬內(nèi)存，使得程序能順利執(zhí)行。內(nèi)存管理包括內(nèi)存分配、地址映射、內(nèi)存保護(hù)和擴(kuò)充。 用戶程序執(zhí)行與地址映射 用戶編寫程序在執(zhí)行前，需要多個(gè)處理步驟，這些步驟可將源程 序轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制機(jī)器代碼，然后在內(nèi)存中等待執(zhí)行。當(dāng)然有時(shí)并非每個(gè)步驟都是必需的。 通常，將指令和數(shù)據(jù)的地址映射成內(nèi)存地址可以發(fā)生在以下三個(gè)執(zhí)行階段。 (了解 ) 如果在編譯時(shí)就知道進(jìn)程將在內(nèi)存中的什么位置駐留，那么編譯器就可以直接以生成絕對(duì)地址代碼。 不知道進(jìn)程將駐留在什么位置，那么編譯器就必須生成程序的邏輯地址，在加載階段再轉(zhuǎn)變成內(nèi)存的絕對(duì)地址。 如果進(jìn)程在執(zhí)行時(shí)可以從一個(gè)內(nèi)存段移動(dòng)到另一個(gè)內(nèi)存段，那么進(jìn)程的絕 對(duì)地址映射工作只能延遲 到執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。 物理地址空間與邏輯地址空間 物理地址 :是計(jì)算機(jī)內(nèi)存單元的真實(shí)地址。 物理地址空間 :由物理地址所構(gòu)成的地址范圍。 邏輯地址 :用戶程序地址，從 0 開(kāi)始編址。 邏輯地址空間 :由邏輯地址所構(gòu)成的地址范圍。 地址映射 :用戶程序在運(yùn)行時(shí)要裝入內(nèi)存，這就需要將邏輯地址變換成物理地址，這個(gè)過(guò)程稱為地址映射，也稱重定位。 用戶編寫的源程序是不考慮地址的，源程序經(jīng) 譯后產(chǎn)生邏輯地址。從 生的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中的物理地址的映射是由計(jì)算機(jī)中被稱為內(nèi)存管理單元的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ，將邏輯地址與內(nèi)存管理單元中存放的內(nèi)存基址相加就得到了物理地址。 進(jìn)程使用內(nèi)存的交換技術(shù) 為了更加有效地使用內(nèi)存，進(jìn)程在不運(yùn)行時(shí)，可以暫時(shí)從內(nèi)存移至外存上，直到需要再運(yùn)行時(shí)再重新調(diào)回到內(nèi)存中。也就是說(shuō)內(nèi)存管理程序可將剛剛運(yùn)行過(guò)的進(jìn)程從內(nèi)存中換出以釋放出占用的內(nèi)存空間，然后將另一個(gè)要運(yùn)行的進(jìn)程占據(jù)前者釋放的內(nèi)存空間。 計(jì)算機(jī)工作時(shí)，為了將多個(gè)進(jìn)程放入到內(nèi)存就必須考慮在內(nèi)存中如何放置這些進(jìn)程。 內(nèi)存分配方案 對(duì)于連續(xù)內(nèi)存分配方案，開(kāi) 始時(shí)所有內(nèi)存是一個(gè)大的孔，隨著內(nèi)存分配的進(jìn)行就會(huì)形成位置上不連續(xù)的大小不一的孔。在連續(xù)內(nèi)存分配方案中，當(dāng)新進(jìn)程需要內(nèi)存時(shí)，為其尋找合適的孔，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配 。該方案為每個(gè)進(jìn)程所分配的內(nèi)存物理地址空間在位置上是連續(xù)的。 內(nèi)存分配方案 分頁(yè)管理基本思想： o 內(nèi)存物理地址空間劃分為若干個(gè)大小相等的塊 (頁(yè)框 ) o 進(jìn)程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊 (頁(yè)面 ) o 內(nèi)存分配時(shí)每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)地分配一個(gè)頁(yè)框，而一個(gè)進(jìn)程所分得頁(yè)框在位置上不必是連續(xù)的。 頁(yè)表：操作系統(tǒng)為每個(gè)用戶程序建立一張頁(yè)表，該表記錄用 戶程序的每個(gè)邏輯頁(yè)面存放在哪一個(gè)內(nèi)存物理頁(yè)框。 擬內(nèi)存方案 虛擬內(nèi)存是一個(gè)容量很大的存儲(chǔ)器的邏輯模型，它不是任何實(shí)際的物理存儲(chǔ)器，它一般是借助硬盤來(lái)擴(kuò)大主存的容量。 虛擬內(nèi)存：對(duì)于一個(gè)進(jìn)程來(lái)講，如果僅將當(dāng)前要運(yùn)行的幾個(gè)頁(yè)面裝入內(nèi)存便可以開(kāi)始運(yùn)行，而其余頁(yè)面可暫時(shí)留在磁盤上，待需要時(shí)再調(diào)入內(nèi)存，并且調(diào)入時(shí)也不占用新的內(nèi)存空間，而是對(duì)原來(lái)運(yùn)行過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換。這樣，就可以在計(jì)算機(jī)有限的內(nèi)存中同時(shí)駐留多個(gè)進(jìn)程并運(yùn)行。而對(duì)用戶來(lái)講感覺(jué)到系統(tǒng)提供了足夠大的物理內(nèi)存，而實(shí)際上并非真實(shí)的，這就是虛擬內(nèi)存 。 頁(yè)面請(qǐng)求與頁(yè)面置換算法 頁(yè)面請(qǐng)求 :在虛擬內(nèi)存技術(shù)中，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)并沒(méi)有將所有頁(yè)面裝入到內(nèi)存，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)程會(huì)不斷地請(qǐng)求頁(yè)面，如果訪問(wèn)的頁(yè)面已在內(nèi)存，就繼續(xù)執(zhí)行下去；但如果要訪問(wèn)的頁(yè)面尚未調(diào)入到內(nèi)存，便請(qǐng)求操作系統(tǒng)將所缺頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，以便進(jìn)程能繼續(xù)運(yùn)行下去。 頁(yè)面置換 :如果請(qǐng)求頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，分配給該進(jìn)程的頁(yè)框已用完，就無(wú)法立即裝入所請(qǐng)求頁(yè)面。此時(shí)，必須將進(jìn)程中的某個(gè)頁(yè)面從內(nèi)存的頁(yè)框調(diào)出到磁盤上，再?gòu)拇疟P上將所請(qǐng)求的頁(yè)面調(diào)入到內(nèi)存的該頁(yè)框中。這個(gè)過(guò)程叫做頁(yè)面置換。 件管理 文件管理是操作系統(tǒng)最常見(jiàn)的組成部分。文件管理主要提供目錄及其文件的管理。 文件的概念 文件：保存在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的相關(guān)信息的集合。 文件命名：文件主名 +擴(kuò)展名 文件存取屬性： 只讀：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀操作。 讀寫：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀和寫的操作。 文檔：允許任何用戶進(jìn)行讀寫操作。 隱藏：不允許用戶直接看到文件名。 文件系統(tǒng)：是對(duì)文件進(jìn)行操作和管理的軟件，是用戶與外存之間的接口。這個(gè)系統(tǒng)將所有文件組織成目錄結(jié)構(gòu)保存在外存，一個(gè)文件對(duì)應(yīng)其中的一個(gè)目 錄條。目錄條記錄有文件名、文件位置等信息。 操作系統(tǒng)對(duì)文件的基本操作包括： 創(chuàng)建文件、文件寫、文件讀、文件重定位、文件刪除、文件截短。 對(duì)文件的其它操作包括：文件復(fù)制、重命名、更改屬性等。 文件的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu) 文件結(jié)構(gòu)分物理和邏輯結(jié)構(gòu)。其中物理結(jié)構(gòu)是文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備有關(guān)。文件邏輯結(jié)構(gòu)是指用戶能直接感受到的文件組織結(jié)構(gòu)，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備無(wú)關(guān)。 無(wú)結(jié)構(gòu)的流式文件：是一維的、連續(xù)的、無(wú) 結(jié)構(gòu)的字符序列，可以看成是由一條無(wú)結(jié)構(gòu)的記錄組成的文件。 有結(jié)構(gòu)的記錄式文件：是帶有結(jié)構(gòu)的、性質(zhì)相同的記錄的集合。 順序文件：文件所包含的一系列記錄按照某種順序依次連續(xù)存儲(chǔ)。 索引文件：由主文件和索引表構(gòu)成?？梢詫?shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)。 (1) 按輸入記錄的先后次序建立數(shù)據(jù)區(qū)和索引表。 (2) 待全部記錄輸入完畢后對(duì)索引表進(jìn)行排序，排序后的索引表和主文件一起就形成了索引文件。 索引順序文件：順序文件和索引文件特點(diǎn)的結(jié)合。順序文件是按主關(guān)鍵字有序排列的，將順序文件的所有記錄分組，索引表中為每組的首記錄建 立一索引項(xiàng)，組與組之間按關(guān)鍵字大小有序排列，組內(nèi)記錄順序查找。 文件的訪問(wèn)方式 1. 順序訪問(wèn)方式 順序訪問(wèn)方式主要適合于對(duì)順序文件的訪問(wèn)。其訪問(wèn)的位置是由指針定位的。讀操作是讀取指針?biāo)甘疚恢玫膬?nèi)容，并自動(dòng)將指針向后移動(dòng)，以指示下一次讀的位置。而對(duì)寫操作，所寫的內(nèi)容總是添加到文件的尾部。 順序訪問(wèn)方式是基于磁帶的模型，不僅適合順序存儲(chǔ)設(shè)備 (如磁盤 )，對(duì)直接存儲(chǔ)設(shè)備(如磁盤 )也適合。 2. 直接訪問(wèn)方式 文件的邏輯結(jié)構(gòu) 無(wú)結(jié)構(gòu)文件 有結(jié)構(gòu)文件 流式文件 索引順序文件 順序文件 索引文件 直接訪問(wèn)也稱隨機(jī)訪問(wèn)，它指的是允許跳躍式地隨意存取文件中 的任何記錄，而不需要任何順序限制。直接訪問(wèn)是最為常見(jiàn)和高效的文件訪問(wèn)方式。直接訪問(wèn)方式是基于磁盤的模型。 在進(jìn)行文件訪問(wèn)時(shí)，首先對(duì)索引文件按關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，查找到指向數(shù)據(jù)記錄的指針，根據(jù)該指針實(shí)現(xiàn)對(duì)具體數(shù)據(jù)記錄的訪問(wèn)。 文件的目錄結(jié)構(gòu) 通常，一個(gè)磁盤至少應(yīng)包含一個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)用來(lái)保存文件和目錄結(jié)構(gòu) 。 文件目錄的組成：每個(gè)文件有一個(gè)文件控制塊 是文件存在的標(biāo)志，存放了為管理文件所需的所有有關(guān)信息。把所有的文件控制塊組織在一起，就構(gòu)成了文件目 錄，每個(gè)文件控制塊就是其中的一個(gè)目錄項(xiàng)。 文件的目錄系統(tǒng)可以組織成單層目錄結(jié)構(gòu)、雙層目錄結(jié)構(gòu)、樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)、無(wú)環(huán)路目錄結(jié)構(gòu)和通用圖目錄結(jié)構(gòu)。 樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的一種目錄結(jié)構(gòu)。這種目錄結(jié)構(gòu)在邏輯上的構(gòu)成是一棵樹(shù)，子目錄是樹(shù)枝，而文件是樹(shù)葉。一個(gè)用戶所擁有的子目錄位置不需要統(tǒng)一，在一個(gè)子目錄下可以再創(chuàng)建子目錄。 入輸出系統(tǒng)管理 每臺(tái)計(jì)算機(jī)都配備了許多外部設(shè)備，它們的性能和操作方式都不一樣。操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備 (即輸入 /輸出系統(tǒng) )管理的主要目標(biāo)是：方便用戶使用外 部設(shè)備，提高 設(shè)備的利用率。 基本概念 I/O 設(shè)備與計(jì)算機(jī)通信的連接點(diǎn)被稱為端口。 用于操作端口、總線和設(shè)備的一組電子器件，是設(shè)備與總線的連接裝置。 輸入 /輸出控制方式 過(guò)端口對(duì)外設(shè)進(jìn)行控制的方式有以下幾種： (1) 程序控制方式 早期計(jì)算機(jī)采用的方式。 設(shè)備控制器發(fā)出一條 I/O 指令啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行一個(gè)字節(jié)的輸入或輸出，然后 等待 I/O 設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，直到一個(gè)字節(jié)傳送完畢。接下來(lái) ， 大部分時(shí)間都用于循環(huán)等待及測(cè)試 I/O 是否完成，造成 源的極大浪費(fèi)。 (2) 中斷驅(qū)動(dòng)方式 當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè) I/O 設(shè)備工作時(shí)，首先由 相應(yīng)設(shè)備的控制器發(fā)出一條 I/O 命令，然后 即返回繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的任務(wù)，設(shè)備控制器則按照命令的要求去控制 I/O 設(shè)備工作。這時(shí)， I/O 設(shè)備并行工作。 這種方式 利用率較高。但這種方式的缺點(diǎn)是在一次數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，發(fā)生中斷次數(shù)較多 (每次只傳送一 個(gè)字節(jié) )，這將耗去大量 理時(shí)間。 (3) 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式 引入設(shè)備 制器，在其控制下，以數(shù)據(jù)塊為單位，將數(shù)據(jù)從設(shè)備直接送入內(nèi)存或相反，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)塊傳送完畢時(shí)才需要 預(yù)。該方式 利用率高。 (4) 通道控制方式 通道控制方式是 發(fā)展，它把對(duì)每一塊數(shù)據(jù)的讀寫變成對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀寫，可以進(jìn)一步減少 干預(yù)。更大程度地提高了系統(tǒng)資源的利用率。 I/O 緩沖管理 現(xiàn)代操作系統(tǒng)中， I/O 設(shè)備與 際指內(nèi)存 )交換數(shù)據(jù)時(shí)，需要使用緩沖技術(shù) 。也就是為 I/O 設(shè)備設(shè)置緩沖區(qū)暫存數(shù)據(jù)，等到數(shù)據(jù)積累到一定程度時(shí)，再做批量處理。 引入緩沖： (1) 緩和 I/O 設(shè)備間速度不匹配的矛盾； (2) 減少對(duì) 斷頻率； (3) 提高 I/O 設(shè)備間的并行性。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與具體設(shè)備有關(guān)，用戶安裝好硬件后還要再安裝驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和使用該設(shè)備。每個(gè)外部設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它也是硬件的身份識(shí)別標(biāo)志，負(fù)責(zé)完成設(shè)備具體的各種動(dòng)作 (輸入 /輸出操作 )。 一旦為 I/O 設(shè)備安裝了驅(qū)動(dòng)程序，那么應(yīng)用程序在使用 I/O 設(shè)備時(shí)，就不必關(guān)心設(shè)備的特性、 I/O 控制方式，這樣就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序與設(shè)備的無(wú)關(guān)性。 型操作系統(tǒng) 一個(gè)通用、交互式、分時(shí)多用戶并支持網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)，是可以運(yùn)行在各種機(jī)型 (從微機(jī)到巨型機(jī)在內(nèi) )上的通用操作系統(tǒng)。主要適用于網(wǎng)絡(luò)、大中小型機(jī)。 缺點(diǎn)：軟件少，價(jià)格貴，難掌握。 單用戶、單任務(wù)和字符界面的操作系統(tǒng)，主要為 16 位微型計(jì)算機(jī)而 設(shè)計(jì)，前仍在一些微型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行， 但屬于淘汰產(chǎn)品。 界面圖形化，操作便捷 采用多任務(wù)機(jī)制 支持網(wǎng)絡(luò)功能 出色的多媒體功能 硬件更容易使用 具有眾多應(yīng)用程序的支持 一個(gè)免費(fèi)、源代碼開(kāi)放、自由傳播、類似于 操作系統(tǒng)。它既可以做各種服務(wù)器操作系統(tǒng)，也可以安裝在微機(jī)上，并提供上網(wǎng)軟件、文字處理軟件、繪圖軟件、動(dòng)畫(huà)軟件等，它除了命令操作外還提供了類似 格的圖形界面，我國(guó)自行開(kāi) 發(fā)的有紅旗、藍(lán)點(diǎn) 麟 。缺點(diǎn)是兼容性差，應(yīng)用軟件安裝困難，操作性差，使用不習(xí)慣。 S S 是一運(yùn)行于蘋果系列微型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)。蘋果機(jī)多用于圖形領(lǐng)域，它往往代表了潮流和時(shí)尚，代表精美的工業(yè)設(shè)計(jì)，但它不兼容 件，所以叫好不叫座。 第七章 多媒體技術(shù) 媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)概述 多媒體計(jì)算機(jī)的概念 從一般意義上講，在計(jì)算機(jī)或通訊領(lǐng)域，媒體是指信息的載體或者信息的存儲(chǔ)實(shí)體，信息載體包括數(shù)字、文字、聲音、圖形、圖 像、視頻，信息的存儲(chǔ)實(shí)體包括磁盤、磁帶、光盤、 就多媒體計(jì)算機(jī)而言，媒體則是指信息載體。 根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的定義，媒體可分為 5 種：感覺(jué)媒體、 表示媒體、顯示媒體 存儲(chǔ)媒體、傳輸媒體 多媒體：通常所指的多媒體就是文字、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫(huà)、視頻等各種媒體在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的有機(jī)結(jié)合。 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)：計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息 (文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動(dòng)畫(huà) )，使多種信息建立邏輯連接，集成為一個(gè)系統(tǒng)且具有交互性。 媒體技術(shù)的發(fā)展歷史 1984 年， 司推出 形操作系統(tǒng)。 1985 年，世界上第一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)問(wèn)世。 1986 年，推出光盤系統(tǒng)。 1990 年，多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)制定 準(zhǔn)。 1995 年， 作系統(tǒng)問(wèn)世。 媒體技術(shù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù) 多媒體特點(diǎn)是： (1) 多樣性：多媒體不只處理一種媒體，而是綜合處理多種媒體，包括圖文聲像信息。 (2) 集成性：多媒體不是多種媒體簡(jiǎn)單的收集，而是被有機(jī) 地集成為系統(tǒng)。 (3) 交互性：