電腦基礎之電腦硬體軟體資料結構

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標籤:資料庫管理   超級電腦   人工智慧   作業系統   資料結構   

一切生產工具都是人類器官功能的延伸,智力活動彌補體力勞動的不足:一切交通工具都是腿力的延伸;一切機床都是手力的延伸;望遠鏡、顯微鏡、電視
都是眼力的延伸;電話、收音機、通訊衛星都是耳力的延伸;電腦系統便是人類思維器官——大腦的延伸。


第一部分、電腦基礎
1.為什麼電腦能夠進行腦力勞動?
電腦是一種可進行快速運算的可存放裝置。儲存的程式保證了運算的自動性,從而減輕腦力勞作。

2.電腦發展到今天,跟傳統的圖靈機相比最大的突破在什麼地方?最大的限制又在哪裡?你覺得未來電腦發展方向?
傳統的圖靈機是在一條可無限延長的織帶上讀寫資料,現代電腦基於馮諾依曼結構,有專門的存放裝置和運算器,CPU是超大規模整合電路,儲存空間發展到
SSD,所以在運算速度和儲存容量、讀取資料和指令速度更快;最大的限制就是單純的提高運算速度和儲存速度,但是突破不了馮諾依曼機的瓶頸。
未來電腦,可能脫離了現在電腦的硬體組成_____電子元件,而是發生質與量的變化,生物電腦,光子電腦等

3.電腦作為20世紀最重要的發明之一,給你的生活帶來的改變?
電腦的應用給人帶來翻天覆地的改變。從通訊、教育、工業控制、人工智慧等方面來講:
通訊:互連網將世界各地的電腦互聯,可以共用資料,帶來的便利是海量的資料共用,導致資訊爆炸。
教育:通過互連網絡,實現遠程教育、電子書刊、海量資料庫等便利。
工業控制和製造:利用電腦的快速處理資料能力和資料存放區,可以實現電腦輔助設計和執照(CAD、CAM),廣泛應用於機械、電子、醫學、生物製藥、建築
,方便地進行磨具設計、數學建模、力學計算、製圖等高精度、精細畫圖或製作。
人工智慧:類比大腦實現智能設計。電腦視覺,模式識別和決策系統,智能機器人等新起交叉學科發展,正在或者將要改變人們生活生產技能。

4. 電腦常用的數制有哪些(英文作答)?電腦為什麼用位元制進行儲存和運算?
電腦常見的數制有:十進位(Decimal)、二進位(Binary)、八進位(Octal) 、十六進位(Hexdecimal) 。
馮諾依曼機原型採用就是二進位運算,其根本原因是二進位剛好可以表示很多電子元器件的狀態,例如開關,熄滅,三極體截止和放大等組成的狀態剛好可以用
二進位表示。電腦進行的運算還有邏輯運算,邏輯運算的“真”與“假”或者其他的形式都可以用二進位來表示。

5.圖靈機與圖靈獎
阿蘭圖靈:gay
圖靈獎:ACM(美國電腦協會 Association for Computer Machinery)成立,電腦學界中的諾貝爾。

6.馮諾依曼機的構造包含哪幾個部分,每個部分的作用是怎樣的?馮機的原理是怎樣的?馮諾依曼瓶頸是什嗎?
馮諾依曼機是現代電腦的原型,主要包括幾個部分:輸入裝置,運算器,儲存空間,控制器,輸出裝置。
運算器:機器的核心,從記憶體中取資料,可進行數值計算、邏輯運算、移位元運算等,基本單位是MIPS。
控制器:控制中心,從記憶體中取指令,分析解析指令,對運算器發出控制訊號,確保程式能自動運行。
儲存空間:記憶體和外存。記憶體,主要是和裝置打交道的資料暫時儲存和交流中心,包括程式中的資料和地址,運算器啟動並執行中間資料等;外存,是永久儲存資料的裝置。

馮機的原理:輸入裝置輸入資訊,處理資訊時,控制器從記憶體取出並解析指令,控制運算器從記憶體中取出的資料運算方法,運算的結果給輸出裝置。

7.電腦的指令系統、階層、效能指標是怎麼樣的?
指令系統:一般指令系統包括兩個部分:作業碼————告訴將要進行哪種運算;地址碼————告訴運算元哪裡取,目的數那裡去等。程式就是一系列的簡單的指令串構成。
階層:硬體,作業系統,應用軟體。
效能指標:資料匯流排長度(32,64位,每一次接收、處理資料的位元越長)、記憶體容量和讀取速度(記憶體越大和資料讀取速度越快)、CPU運算速度(與多個因素有關,時鐘頻率
)等

8. 有關電腦的CPU運算效能方面的拓展————核心程式法。
核心程式法:把應用程式中應用最頻繁的程式作為評價電腦效能的標準程式,成為基準程式Benchmark。常見的Benchmark有整數基準程式等。


第二部分、電腦硬體系統


1.儲存系統中外存、記憶體、緩衝的差別?
儲存系統不同儲存空間件容量、讀取速度不一樣。外存,通常包括硬碟、光碟片、隨身碟等大容量(G——T)的長時間儲存資訊的容器;記憶體,容量小(一般2G——32G)主要是程式運行
期間讀入的資料和指令、處理的中間資料會放在記憶體中;緩衝,也就是我們通常說的內部寄存器,嵌入在CPU中的寄存器,運行程式時將要處理的資料會放在緩衝中,容量一般很小(2M),
讀取速度比記憶體快,這樣子的好處是從記憶體讀取資料的速度比CPU處理資料速度慢,造成CPU空置而浪費資源。


2.儲存系統中硬碟、隨身碟、移動硬碟、固態硬碟SSD、記憶體、緩衝的容量和資料轉送速率的比較?

USB2.0介面的資料轉送速率:480Mb/S

3.用C語言或組合語言寫一段程式測試寄存器、記憶體、硬碟讀取資料的速率?


4.顯示器中的顯卡效能怎麼看?決定了顯示器的哪些功能?市場上常見的高端顯卡有哪些?
顯卡是串連CPU和顯示器的中間裝置,承擔的功能是將主機中的數字訊號轉化為類比訊號在顯示器上面顯示。
顯卡效能:顯存、解析度、色度,決定了顯示器的介面體驗。
常見的顯卡:獨立顯卡:獨立顯卡是具有獨立記憶體的顯卡,不佔用系統記憶體。
整合顯卡:佔用系統記憶體,原因是集顯沒有獨立處理映像組件,需要佔用CPU資源。所以獨顯效能更好,常見的高端顯卡有:GT690,HD7850.

5.電腦的系統結構包括哪些?不同系統結構的特點是怎樣的?
常用的系統結構基於平行處理的,包括流水線處理機、平行處理機、機群系統。
機群系統是將多台高效能的電腦或工作站,通過高速網路互連的系統。超級電腦的系統結構就是基於機群系統的。

第三部分、電腦軟體系統


1.電腦的作業系統作為系統軟體,有什麼特點?
作業系統,最接近硬體的底層軟體,可以合理分配硬體資源、提供良好的人機互動介面,使用者在不必知道硬體的物理屬性下就可以在作業系統上開發和使用軟體。

2. 作業系統的功能有哪些?
從宏觀上來講,作業系統主要提供了資源管理和使用者使用兩個方面的功能。
資源管理主要包括:
進程管理:進程是運行中的程式。從外存中把程式調入到記憶體中,並且處理器調用了,直到程式運行結束,進程也停止。
儲存管理:電腦對記憶體的分配、合理調度等。不同程式運行,索取的資料和指令存放的記憶體位置不一樣,儲存管理對於位置分配有方法。地址映射,就是在使用進階語言
編程時,所採取的地址稱為邏輯地址,在編譯過程中,儲存管理會將邏輯地址自動轉換成物理地址,這個過程稱為地址映射。記憶體擴充,使用外部儲存作為記憶體使用量,稱為
虛擬記憶體。虛擬記憶體容量跟CPU的地址匯流排定址能力有關,20位的地址匯流排建立的虛擬記憶體理論上有1Mb。

3.進程和線程的區別和聯絡?
簡單來講,一個程式執行,變成進程。一個進程至少包含一個線程;線程與線程之間共用系統資源(CPU和記憶體)


第四部分、資料庫與資訊系統
1.資料與資訊的關係?
資訊是未知的、具有不確定的訊號;對於已知的東西,人們不會擷取到新的訊號,便不構成資訊。資料是編碼或者符號來表示資訊。

2.資料庫管理系統與檔案管理系統在管理資料方面的優勢體現在哪裡?
資料庫管理系統下的資料能夠被不同的程式調用,資料共用方便。
檔案管理系統下的資料只能被當前檔案夾的程式調用。

3.資料庫系統的組成部分由哪些?各自特點?
資料庫和資料庫管理系統構成。
資料庫相當於圖書館。
資料庫管理系統相當於書籍存放的規則和位置、以及不同人借書還書的方法。其包含的內容主要有:定義資料存放區的架構,操作資料
(主要包括增,刪,修,檢索,SQL語言可提供這些功能),使用者介面(其他軟體擷取或者增添資料的介面)

4.資料庫建立的資料模型是怎樣設定的,關係型資料庫中基本關係運算有哪些?
資料模型是建立在資料結構、資料操作、資料外加定義上的。資料結構就是定義的資料本身和外在的聯絡的表現;操作資料如上;資料外加定義包含資料存放區的合法性。
資料結構決定了資料模型:常見的模型有樹狀、關係型、網狀、物件導向等模型;關係型資料庫是當前主流的資料庫。其基本運算有:集合中的與,或,差等運算。

5.SQL語言常用的操作指令有哪些?如何使用它們?
SQL語言,Structure Query Language結構化查詢語言 (SQL)。SQL語言已成為資料庫系統中的標準語言,其準系統有:定義資料結構、操作資料、查詢資料(核心)。
1.定義資料
在資料庫中需要建立一個對象——表。
建立表的格式:《說明以下關鍵字全部為大寫 create ——> CREATE, table——>TABLE 》
create table <表名>
( <列名><屬性或字元類型等><資料約束條件>等);
例子1:建立一個學生資訊的表,包含學號,姓名,性別,生日

create table student_Infro
(SNUM char[20]
SName char[10],
Sex char[10],
Birthday char[10])

例子2:建立一個完整的表,包含約束性條件
約束條件完整的格式如下:
[CONSTRAINT 條件名]<約束條件>
條件名:系統也可自動給出;
約束條件通常有:
空與非空: NULL NOT NULL;
預設值:DEFAULT
值唯一:UNIQUE
主鍵:PRIMARY KEY
外鍵:FOREIGN KEY

create table student_Infro
(
SNUM char(10) CONSTRAINT 10num PRIMARY KEY,
SName char(10) CONSTRAINT Less4 UNIQUE,
Sex char(10) CONSTRAINT 2kind DEFULT ‘男‘,
Birthday char(10) CONSTRAINT ymd NOT NULL)

修改表:
常見格式如下:
ALTER TABLE <表名>
增加屬性列:<ADD 列名 屬性也就是資料類型[約束條件]>
修改屬性列及其約束條件:<ALTER COLUMU 列名 屬性> //修改的列空間不能超過原有,原來若定義為NULL,不能修改為NOT NULL
刪除屬性列:<DROP COLUMN 列名 >或者刪除約束條件<DROP CONSTRAINT 約束條件>

例子4

向例子1中添加列——院系
ALTER table student_table
ADD departure char(5)
修改例子1中的名字列增添到20字元
ALTER table student_table
ALTER COLUMN SName char(20)
刪除例子1中的生日列
ALTER table student_Infro
DROP COLUMN Birthday
刪除例子2中Sex中的預設條件男
ALTER table student_Infro
DROP CONSTRAINT DEFAULT ‘男‘

刪除表:
DROP TABLE <表名>

2.查詢資料庫
查詢資料是建立DBMS的核心。
SQL語言主要提供了如下方法查詢:
SELECT <目標列1><目標列二><...>
FROM <table名>
WHERE <條件運算式>
GROUP BY/ORDER BY:按照降序或升序排列

例子5:從例子1中的表中選出性別是男的學生的學號和姓名
SELECT SNum,SName
FROM student_Infro
WHERE Sex=‘男‘
如果資料庫已經建立,查詢結果如下所示:
————————
SNum | SName
————————
2010 | 張三
————————
2011 | 李四
————————

對於SELECT:如果想把表中的資訊全部查詢,也可以將列名全部寫出,也可以簡單用"*"來表示列名
例如:SELECT * FROM student_Infro

對於FROM:如果從不同的表中篩選,則需要對這些表進行運算。
對於WHERE:篩選條件,可以根據條件要求作出不同的運算,常見的比較運算(> < >= <= !=)、邏輯運算( NOT AND OR)、確定範圍(BETWEEN AND ,NOT BETWEEN AND)、
包括集合(IN NOT IN)、字元配對(LIKE NOT LIKE)等

例子5:選出年齡大於20小於24歲的學生學號、姓名
SELECT SNUM,SName
FROM student_Infro
WHERE (age > 20)AND(age <24)
WHERE Score BETWEEN 60 AND 80
WHERE SName LIKE ‘_ _ 梅%‘


添加資料庫:
格式:INSERT INTO VALUES
例如一個新學生,包括學號,姓名,性別,院系
INSERT
INTO student_Infro (SNum,SName,Sex,Departure)
VALUES (SNum=‘2016‘,SName=‘張五‘,Sex=‘女‘,Departure=‘CIE‘)

刪除資料庫:表示刪除WHERE所在屬性的整行全部刪掉
格式:
DELETE FROM WHERE
例如:刪除同學張三的資訊
DELETE
FROM student_Infro
WHERE SName=‘張三‘

修改資料庫:
格式如下:
UPDATE
SET <列名1>=<運算式>,<><>
[WHERE] <條件>

修改全部行:
UPDATE SET Departure=‘CIE‘ //將所有學生所在的系全部設為CIE
修改部分行:
UPDATE SET Departure=‘CIE‘ WHERE SName=‘張三‘ //將張三所在的系設為CIE


6.ADD和INSERT用法的差別?DROP和DELETE的差別
ADD和DROP是對於資料結構的定義而言,修改的都是表的列;
INSERT和DELETE是對於資料結構的應用而言,修改的都是表的行。

7.常用的DBMS有哪些?
Oracle:甲骨文資料庫,大型關係型資料庫,主要是資料高可靠性。
MySQL:完全免費的運行最快的關係型資料庫
ACCESS:微軟開發的案頭資料庫



















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