【笔记】计算机专业导论
课程原址：http://www.icourse163.org/course/NUDT-1001614002
完成计算的两个要素：数据与规则。（计算机中 前者由输入设备输入，存储设备存储，后者由CPU提供）
加法器（帕斯卡）--------->改进（莱布尼茨）---------->差分机（巴贝奇）--------->分析机（巴贝奇）。
按计算机主要元器件将计算机分为4代：
第一代电子计算机（真空电子管）---------->二代（晶体管）---------------->三代（集成电路）--------------四代（大规模集成电路，微处理器）
日本有第五代计算机的计划，称之为人工智能计算机。
摩尔定律：价格不变时，集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔24个月增加一倍。（后被修订为18个月）
十进制转换成二进制：
整数部分：除2取余法。（第一个数是最低位）
小数部分：乘2取整法。（第一个数是最高位）
十进制的小数转换成二进制可能出现问题:并不能完全等价转换。
如0.64。
这也是计算机浮点数计算不精确的原因。
计算机为什么用0/1表示？
物理实现：
1、状态简单
2、可靠性、稳定性高
3、运算规则简单，简化设计
4、通用性强
举例：101报告指出，33位的表示可以达到10的10次方的大小，二进制系统比十进制系统相比要来的经济的多。
解释：10的10次方约等于2的33次方。2的33次方有34个位，每个位两种可能（0或1），总计34*2=68种可能的状态，而10的10次方有11个位，每个位10种可能（0到9），总计11*10=110种可能的状态。明显二进制的物理实现更加经济，越大的数据二进制的优势越明显。
位的单位为bit，缩写为b
一个字节 = 8个二进制位
8位位模式可以区分的信息种类是2^8=256种。
裸机：刚买回来的计算机，只有硬件，没有任何软件，连操作系统都没有。
软件：由硬件执行，完成一定任务的所有程序和数据。
软件分为两类，一类是面向系统的，我们叫做系统软件。一类是面向用户的，我们叫做引用软件。操作系统是最重要的系统软件。
操作系统（OS）：是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序。
操作系统一方面向下管理所有软硬件资源，我们叫它管家功能；
另一方面向上为用户提供服务，提供用户与计算机的交互接口。类似服务生一样。
操作系统处在用户与硬件之间。
任何硬件插入到计算机中，都要和系统报道，比如插入鼠标，会提示正在下载驱动程序，驱动程序，就是对应硬件向操作系统报道的过程。
冯诺依曼计算机五大组成：
1、算数逻辑单元（ALU）：运算器，是对数据进行处理和运算的部件。
2、控制单元（CU）：控制器，实现计算机本身的自动化过程，实现指令的自动装入和自动执行。
3、存储器：分为内存和外存，计算机运行的时候，数据和指令都放在内存，数据只有放在内存中，才有资格抢占CPU。
比如使用QQ，启动QQ后QQ从外存进入内存，开始使用CPU。
4、输入设备
5、输出设备
五大组成要协同工作，需要交流（信息通道），信息通道称为总线（BUS），按照所传输信号不同，总线分为三类：Date，Address，Control Signal。
CPU的两大重要组件：ALU，CU。
CPU内部有很多寄存器（或寄存器组），用来暂时存放需要处理的数据。
CPU在某一时刻只支持某个程序的某一条指令运行，只不过其速度很快，让人感觉cpu同时运行了多个程序。
指令：指令是对计算机进行程序控制的最小单位，所有的指令集合称为计算机的指令系统。也叫代码。
机器指令格式：操作码，操作数。操作码告诉机器你要做什么（加减乘除运算？还是数据传输？），操作数告诉机器要做的事是基于哪些数据的。
程序：指一组指令的集合，为完成一项特定任务而用某种语言编写。
进程：是程序执行的一次过程。程序进入内存后，我们称之为进程。
进程与程序的区别：
进程是动态的（暂时），程序是静态的（永久）；
程序的每次执行构成不同的进程；
一个程序可以对应多个进程。
进程的特征：
动态性-生命周期；
由创建而产生，由调度而执行，因等待而暂停（等待某种资源，等待I/O完成），因完成而消亡；
独立性：是系统进行资源分配与调度的独立单位；
并发性：为了增强计算机处理能力和提高资源利用率，所采用的一种同时操作技术。
异步性：每个进程都以自己独立的、不可预知的速度进展（不可再现性）。
虚拟存储器管理（虚存）：外存上划出一块空间，模拟内存。----------------实现存储扩充。
虚存的实现基础：程序局部性原理。就是程序不是一股被执行，而是一条条指令（代码）被执行。
因此程序执行时可以先将一部分代码装入内存。假如程序正好执行的代码正在虚存里，此时代码需要先进入内存，在被CPU执行，所以这时你会感觉有点慢。
线程是操作系统进行运算调度的最小单位，一条线程指的是进程中一条单一的控制流，一个进程可以包含多个线程，每条线程并行执行不同的任务。
