電腦科學導論第一章 緒論(個人總結)

2021-10-03 18:11:55 字數 2206 閱讀 1156

阿蘭圖靈(alan turing)在2023年首次提出了乙個通用計算機的設想:所有的計算都可能在一種特殊的計算機上執行。

我們可以把計算機定義為乙個接受資料,處理資料,最後輸出資料的乙個黑盒,乙個資料處理器

圖靈模型是乙個適用於通用計算機更好的模型,即在該模型中新增了乙個額外元素——程式。程式是用來告訴計算器如何對資料進行處理的指令集合。

相同的程式,相同的輸入資料,輸出相同的結果,而影響結果的兩個因素是不同的資料和不同的程式。

通用圖靈機是對現代計算機的首次描述,我們只需要為一台通用圖靈機提供資料和合適的程式就可以做任何運算

基於馮·諾依曼模型建造的計算機分為4個子系統:儲存器、算術邏輯單元、控制單元和輸入/輸出單元

1.儲存器

儲存器是用來儲存的區域,在計算機的處理過程中儲存器用來儲存資料和程式

2.算術邏輯單元

算術邏輯單元是(alu)是用來進行計算和邏輯運算(布林運算)的地方

3.控制單元

控制單元是對儲存器、算術邏輯單元、輸入/輸出單元等子系統進行操作控制的單元

4.輸入/輸出

輸入子系統是負責從計算機外部接收輸入資料和程式;輸出子系統負責將計算機處理後的結果輸出到計算機的外部裝置。輸入和輸出子系統的定義很寬泛,如在鍵盤指令中讀取,計算結果輸出到顯示屏或者硬碟。

馮·諾依曼模型中要求程式必須儲存在記憶體中,而早期程式是通過一系列開關配線來完成的。

現代計算機的程式和資料都是存放在儲存單元中的,這意味著資料和程式有相同的格式,因為它們實際上都是以位模式(0和1的序列)儲存在記憶體中的。

馮·諾依曼模型中的一段程式是由一組數量有限的指令組成的。按照這個模型,控制單元從記憶體中提取一條指令,解釋指令,接著執行指令。指令是通過順序來執行的,當然這些指令也是跳轉到後面或者前面的指令。指令的順序執行是基於馮·諾依曼模型計算機的初始條件。現代計算機會以最高效的順序來執行程式

計算機由三大部分組成:計算機硬體、計算機軟體、資料。

現代計算機雖然硬體種類繁多,但是都基於馮·諾依曼體系。

馮·諾依曼清楚地將一台計算機定義為一台資料處理機,它接收資料並輸出資料。

1.儲存資料

馮·諾依曼模型雖然沒有定義資料是如何儲存在計算機中的,但是如果想存入一台電子計算機,最好的方法是將資料轉換為電訊號。通過電訊號的出現與消失兩種狀態(0和1)來儲存二進位制資料(ps:二進位制的計算機都是用真與假也就是0和1來儲存資料,但是現實往往有第三種狀態,不清楚,不確定的狀態,也就是需要三進製(-1,0,1)。三進製雖然更能表達人類的思維,但是如何採集電訊號的第三態而不讓其他兩種狀態失真以及更加複雜的電路設計是乙個難題)

2.組織資料

儘管資料只能以二進位制的形式儲存在計算機中,但是在計算機外部卻可以表現為不同的形式,如何能將二進位制表現為外部的不同形式,如將計算機內的二進位制表現為外部的十進位制,小數,科學記數法,這也就開創了一門新的研究領域——資料結構

圖靈和馮·諾依曼模型的主要特徵是程式,儘管早期的計算機是使用系列開關和配線進行計算的,但它們還是使用了程式這個概念。程式設計是需要在資料處理之前由操作員完成的一項工作。

1.程式是必須儲存的

在馮·諾依曼模型中,程式和資料都是需要儲存在儲存器中的。

2.指令的序列

程式是乙個有序的指令集,每個程式可以是不同指令的不同組合。

3.演算法

對於不同情況,我們可以使用不同的指令組合完成,而這種組合的方法被稱為演算法。

4.語言

隨著程式越來越複雜,而指令只能使用機械語言(位模式)來編寫指令,計算機的科學家們研究出利用符號來代表位模式,就像人類的語言一樣。這樣計算機語言的概念就誕生了。

5.軟體工程

在馮·諾依曼模型中沒有定義軟體工程,軟體工程是指結構化的程式設計與編寫。

6.作業系統

在計算機發展演變過程中,科學家們發現有一系列的指令對於所有程式都是通用的。例如:一條告訴計算機讀取某個地方的資料。如果這些指令只需要編寫一次就可以應用於所有程式,效率會大大提公升,這樣就出現了作業系統的概念。而今天作業系統完成的內容遠不止這些。

ps:了解一下就可以

ps:了解一下就可以

電腦科學導論第一章

1.1圖靈模型 阿蘭.圖靈在1937年首次提出了乙個通用的計算裝置的設想,他設想所有的計算都可以在一種特殊的機器上執行,這就是現在所說的圖靈機。資料處理器,可程式設計資料處理器,通用圖靈機 1.2馮.諾依曼模型 基於通用圖靈機建造的計算機都是在儲存器中儲存資料。在1944 1945年間,馮.諾依曼指...

第一章 計算機基礎

第二節 位元和位元組 第三節 作業系統簡介 第四節 計算機語言 第五節 進製轉換 廣義上的計算機,包含個人電腦 移動裝置 伺服器 嵌入式裝置 自動化工業裝置等 但無論其形態如何,計算機的功能概括地講,就是接收使用者的輸入 即使用者意圖 資料經由通過處理裝置 運算 做功等 的處理,最後得到使用者想要的...

第一章 計算機基礎

計算機基本的硬體 cpu 記憶體 主機板 硬碟 網絡卡 顯示卡等組成,如果只有硬體,硬體之間是無法進行交流和通訊 作業系統用於協同控制硬體之間進行工作,常見的作業系統有哪些 程式語言的開發者寫的乙個工具,可以讀取 將使用者寫的 轉換成010101交給作業系統取執行 1.3.1解釋型和編譯型語言 解釋...