計算機二級公共基礎知識
計算機系統
考點一：計算機概述
1.計算機的發展歷程
目前公認的第一臺電子數字計算機是ENIAC，它于1946年在美國賓夕法尼亞大學研制成功，
根據計算機本身采用的物理器件不同，將其發展分為4個階段
- 第一階段是電子管計算機時代，時間為1946年到20世紀50年代
- 第二階段是晶體管計算機時代，時間為20世紀50年代后期到50世紀60年代中期
- 第三階段是中小規模集成電路計算機時代，時間是20世紀60年代中期到20世紀70年代初期
- 第四階段是大規模和超大規模集成電路計算機時代，時間是20世紀70年代初期至今
2.計算機體系結構
美籍匈牙利數學家馮.諾伊曼為首的研制小組于1946年提出了“存盤程式控制”的思想，并開始研制存盤程式控制的計算機EDVAC，1951年，EDVAC問世，直到今天，計算機基本結構的設計仍采用馮.諾依曼提出的思想和原理，人們把符合這種設計的計算機稱為“馮.諾伊曼機”，馮.諾伊曼也被譽為“現代電子計算機之父”
EDVAC的主要特點如下
- 在計算機內部，程式和資料采用二進制數表示，
- 程式和資料放在存盤器中，即采用程式存盤的概念，計算機執行程式時，無需人工干預，能自動的，連續的執行程式，并得到預期的結果，
- 計算機硬體由運算器、控制器、存盤器、輸入其及輸出設備五大基本部件組成，
３.計算機系統基本組成
考點二：計算機硬體系統
1.中央處理器
中央處理器(CPU)主要用于節時計算機指令和處理軟體中的資料，CPU主要包括運算器和控制器兩個部件.它們都包含暫存器,并通過總線連接起來，其主要運算指標有字長、主頻、運算速度等，
2.存盤器
用于存盤程式和資料的元件,它可以自身完成程式或資料的存取，
3.外部設備
計算機中的CPU和主存盤器構成主機,除主機以外,圍繞著主機設定的各種硬體裝置稱之為外部設備.
4.總線
總線是一組能被多個部件"分時共享"的公共資訊傳輸線路.分時是指同一時刻總線上只能傳輸一個部件發輸的資訊;共享是指總線上可以"掛接"多個部件,各個部件之間相互交換的資訊都可通過這組公共線路傳輸.
分類:
- 片內總線
- 系統總線
- 通信總線
5.計算機的作業原理
- 指令格式:由一串二進制代碼表示的,包括操作碼和運算元.
- 指令尋址:指找到當前正在執行指令的資料地址和嚇一跳將要執行指令的地址的方法.
- 計算機指令系統:一臺計算機所能執行的全部指令的集合.
- 指令的執行程序:分為取指令,分析指令和執行指令三個程序.
考點三: 資料的內部表示
1.計算機中的資料及其存盤單位
計算機內部均使用二進制數表示各種資訊,但計算機在與外部溝通皇兄會采用人們比較熟悉和方便閱讀的形式,如十進制數.其間的轉換,主要由計算機系統的硬體和軟體來實作.
2.計算機中資料的存盤單位
位是計算機中資料的最小單位,二進制數碼只有0和1,計算機采用多個數碼表示一個數,每一個數碼稱1位
位元組是存盤容量的基本單位,一個位元組由8位二進制組成.
考點四：作業系統
1.作業系統概述
作業系統是現代計算機系統中最基本和最核心的系統軟體之一，所有其他的軟體都依賴于作業系統的支持，
作業系統是配置在計算機硬體上的第一層軟體，是對硬體系統的首次擴充，其主要作用是管理好硬體設備，提高它們的利用率和系統的吞吐量，并為用戶和應用程式提供一個簡單的介面，便于用戶使用，
如果把作業系統看成計算機系統資源的管理者，則作業系統的任務及其功能主要有以下幾個方面
- 存盤器管理
- 處理器管理
- 設備管理
- 檔案管理
- 提供用戶介面
作業系統的分類
根據使用環境和對作業處理方式的不同，作業系統分為多道批處理作業系統、分時作業系統、實時作業系統、網路作業系統、分布式作業系統、嵌入式作業系統，
行程管理
程式的執行
程式只有經過執行才能得到結果，程式的執行又分為順序執行和并發執行，
一個具有獨立功能的程式獨占處理器直至執行結束的程序稱為程式的有順序執行，順序執行具有順序性、封閉性及可再現性等特點，程式的順序執行可給程式員帶來方便，但系統資源利用率低，
程式的并發執行是指一組在邏輯上互相獨立的程式或程式段在執行程序中，其執行時間在客觀上互相重疊，即一個程式段尚未執行結束，另一個程式段的執行已經開始的執行方式，
并發執行的特點
- 失去了封閉性
- 不可再現性
- 間斷性，即程式之間可以互相制約
行程的基本概念
行程是指一個具有一定獨立功能的程式關于某個資料集合的一次運行活動，簡單地說，行程是指可以并發執行的程式的執行程序，
行程的狀態及其轉換
- 運行狀態
- 就緒狀態
- 等待狀態
- 創建狀態
- 終止狀態
行程控制塊
每個行程有且僅有一個行程控制塊（PCB），它是行程的唯一標識，是作業系統用來記錄和刻畫行程狀態和環境資訊的資料結構，是行程動態特征的匯集，也是作業系統掌握行程的唯一資料結構和管理行程的主要依據，
PCB通常應包括以下基本內容
- 行程名
- 特征資訊
- 執行狀態資訊
- 調度優先數
- 現場資訊
- 系統堆疊
- 行程映像資訊
- 資源占用資訊
- 族關系
行程的組織
- 線性方式
- 鏈接方式
- 索引方式
行程調度
行程調度又搶占方式和非搶占方式
其他概念
- 執行緒：執行緒是比行程更小的能獨立運行的基本單位，用它來提高程式的并行程度，減少系統開銷，從而進一步提高系統的吞吐量
- 死鎖：由于個行程互相獨立的動態獲得，不斷申請和釋放系統中的各種軟硬體資源，這就有可能使系統中若干個行程均因互相“無知的”等待對方所占有的資源而無限的等待，這種狀態稱為死鎖，
存盤管理
存盤管理的功能
- 地址變換
- 記憶體分配
- 存盤共享與保護
- 存盤器擴充
存盤管理技術
- 連續存盤管理
- 分頁式存盤管理
- 分段式存盤管理
- 段頁式存盤管理
- 虛擬存盤器管理
檔案管理
檔案與檔案系統的概念
檔案時指一組帶標識（檔案名）的、具有完整邏輯意義的相關資訊的集合，
各種作業系統的檔案命名規則略有不同，檔案名的格式和長度因系統而異，一般來說，檔案名由檔案名和擴展名兩部分組成，前者用于識別檔案，后者用于區分檔案型別，中間用“.”分隔開，
檔案型別
| 劃分標準 | 檔案型別 |
|---|---|
| 按用途劃分 | 系統檔案、庫檔案、用戶檔案等 |
| 按性質劃分 | 普通檔案、目錄檔案、特殊檔案等 |
| 按保護級別劃分 | 只讀檔案、讀寫檔案、可執行檔案、不保護檔案等 |
| 按檔案資料的形式劃分 | 源檔案、目標檔案、可執行檔案 |
檔案系統模型
檔案系統的傳統模型為層次模型，該模型由許多不同的層組成，每一層都會使用下一層的功能特性來創建新的功能，為上一層服務，層次模型比較適合支持單個檔案系統，
檔案的組織結構
- 檔案的邏輯結構
檔案的邏輯結構是用戶可見的結構，根據有無邏輯結構，檔案可分為記錄式檔案和流式檔案，
- 檔案的物理結構
檔案按不同的組織方式在外部存盤介質上存放，就會得到不同的物理結構，檔案的物理結構有時候也成為檔案的“存盤結構”
檔案目錄管理
用于描述和控制檔案的資料結構稱為檔案控制塊（FCB），FCB一般包括以下內容
- 有關檔案存取控制的資訊
- 有關檔案結構的資訊
- 有關檔案使用的資訊
- 有關檔案管理的資訊
檔案與FCB一一對應，而人們把多個FCB的有序集合稱為檔案目錄，
檔案目錄結構
- 單機目錄
- 二級目錄
- 多層級目錄
- 無環圖結構目錄和圖狀結構目錄
存盤權限
存盤權限可以通過建立訪問控制表和存取權限表來實作
大型檔案系統主要采用兩個措施來進行安全性保護
- 對檔案和目錄進行權限設定
- 對檔案和目錄進行加密
未完待續
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