计算导论与程序设计知识点.pdf

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1、计算导论与程序设计复习重点一、计算、计算机发展史、计算模型1、计算与计算思维(1)什么是计算？转换/变换；广义：计算就是把一个符号串f变换成另一个符号串g。更广义：计算就是对信息的变换。(2)什么是计算思维？抽象与自动化2、图灵机的计算模型：组成，计算过程，状态及状态转移。a.图灵机的组成：(1)一个无限长的纸带(2)一个读写头（中间那个大盒子）(3)内部状态（盒子上的方块，比如A,B,E,H），(4)一个程序，用于对这个盒子进行控制。b.计算过程：从读写头在纸带上读出一个方格的信息，并且根据它的内部状态开始对程序进行查表，得到一个

2、输出动作和下一时刻所转移到的内部状态。c.状态：可以将事物区分开的一种标识。d.状态转移：当在某一状态下读入一个字符时，便使状态发生改变，从当前状态转换到后继状态。3、结合图灵机，什么是程序？理解程序的含义程序是一套控制规则，它可以根据当前机器所处的状态以及当前读写头所指的格子上的符号来确定读写头下一步的动作，并改变内部状态，令机器进入一个新的状态。4、什么是存储程序的概念？要求程序和数据一样，也必须存储在计算机的主存储器中，这样计算机就能够自动重复地执行程序，而不必每个问题都重新编程，从而大大加快运算进程。二、计算机组成与原理1、

3、冯诺依曼计算机的组成结构由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备五大部分组成。地址总线是控制器向存储器中的地址译码器传送地址编码的通路。数据总线是在输入输出设备和存储器、存储器和CPU之间传送数据的通路。控制总线用来传送控制部件向运算部件、存储器、输入输出设备发出的控制信号。问题：假设某计算机有4KB存储器（存储单元是字节），地址总线至少需要多少根？说明理由。至少需要12根（2分）。计算机存储器按照存储单元进行地址编制，每个存储单元是一个字节（1分），因此4KB容12量存储器的地址容量为4KB/1B=2(1分)，由于地址以“二进

4、制”方式表示，因此4K大小12地址容量至少需要地址总线为log22=12（1分）。2、存储器与存储系统，a)存储系统高速缓存(寄存器)：用于临时存放数据的少量高速专用存储器，存取速度比主存快。主要存在于CPU、输入输出设备中。内存（主存）：由存储单元组成，其功能涉及存储地址寄存器（MAR）、存储数据寄存器（MDR）。外存（辅存）：光盘、磁盘等。b)存储空间，存储地址、存储单元，位(bit)与字节(byte)存储单元：存储器的组成单元，存放8位二进制信息存储单元地址：用于标识和识别每一个存储单元，也是二进制形式1Byte＝8Bit3、

5、控制器及运算器a)控制器的结构注：如果指令中的操作数是内存地址，则需要先由地址形成逻辑形成真正的物理地址，然后传送到内存，这样后续才能实现内存的读取b)指令的执行：取指令→分析指令→执行指令，指令计数器PC(ProgramCounter)取指令：控制器首先从程序计数器中取得当前要执行的指令的地址，根据这个地址从主存储器中取出指令复制到指令寄存器中，并将下一条指令的地址置入程序计数器PC中；分析指令：然后由指令译码器对指令寄存器中存放的指令的操作码部分进行译码执行指令：根据译码结果由微操作控制部件产生各种最基本的不可再分的微操作的控制

6、信号，即微命令，以控制各计算机部件完成该指令的功能。c)指令及指令系统，指令的组成(操作码+地址码)指令：能够被计算机硬件直接识别的、命令计算机进行某种基本操作的二进制代码串指令系统：计算机能直接识别和执行的全部指令的集合，称为该种计算机的指令系统。指令的组成：Ⅰ操作码：用来表明本条指令要求计算机完成的操作；Ⅱ地址码：(1)操作数地址：CPU根据该地址取得所需的操作数；可能直接给出操作数，可能是内存地址，也可能是寄存器地址（即寄存器名）；(2)操作结果的存储地址：将对操作数的操作结果保存在该地址中，以便再次使用；可能是内存地址，也可

7、能是寄存器地址；(3)下一条指令的地址：一般的，如果程序是顺序执行，则下一条指令的地址由程序计数器PC（存放下一条指令地址的寄存器）指出；仅当改变程序的运行顺序（转移、调用子程序）时，下条指令的地址才由转移类指令给出。三、程序语言及程序设计基础问题：请简述程序设计语言的概念，程序的概念，以及两者之间的关系。程序设计语言是用于书写计算机程序的语言，用于表达和描述要加工的数据以及求解问题的步骤和过程。它是根据预先定义的语法规则，由一个有限字母表上的字符构成的字符串的总体。程序是按照工作步骤事先编排好的、具有特殊功能的指令序列。。程序设计

8、语言是人类用于编排程序的工具，人类利用程序设计语言来编写程序，程序再根据所用程序设计语言种类来翻译成计算机可以直接执行的指令序列。1、标识符标识符是由程序员定义的单词，用来给程序中的数据、函数和其他用户自定义对象命名。2、数据类型及数