1、1第 1 章 计算机组成及工作原理 1.1 微型计算机系统的三个层次 了解微型计算机系统从局部到全局划分三个层次，结构。微型处理器 ：微处理器包括算术逻辑部件 ALU（Arithmetic Logic Unit） ，控制部件CU（Control Unit）和寄存器组 R（Registers）三个基本部分和内部总线。微型计算机微型计算机（Micro Computer）是以微处理器为核心，加上由大规模集成电路制作的存储器 M（ROM 和 RAM） 、I/O （输入输出）接口和系统总线组成的。微型计算机系统微型计算机系统（Micro Computer System）是以微型计算机为核心，再配以相应的
2、外围设备,电源、辅助电路和控制微型计算机工作的软件而构成的完整的计算系统。软件分为系统软件和应用软件两大类：系统软件是用来支持应用软件的开发与运行的，它包括操作系统、标准实用程序和各种语言处理程序等。应用软件是用来为用户解决具体应用问题的程序及有关的文档和资料。 1.2 微型计算机的硬件结构 一冯诺依曼结构冯诺依曼结构的特点：1）由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成；2）数据和程序以二进制代码形式不加区别地存放在存储器中，存放位置由地址指定，地址码也为二进制形式；3）控制器是根据存放在存储器中的指令序列即程序来工作的，并由一个程序计数器（即指令地址计数器）控制指令的执行。控
3、制器具有判断能力，能根据计算结果选择不同的动作流程。 二微型计算机主要组成部分的结构及功能 1. 微处理器算术逻辑单元：是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。 累加器 ACC、累加锁存器和暂存器标志寄存器 FR ：用于寄存 ALU 操作结果的某些重要状态或特征，如是否溢出、是否为零、是否为负、是否有进位、是否有偶数个“1”等寄存器组 RS：是微处理器的内部 RAM，因受芯片面积和集成度所限，其容量（即寄存器数目）不可能很多。 寄存器组可分为专用2寄存器和通用寄存器。在需要重复使用某些操作数
4、或中间结果时，就可将它们暂时存放在寄存器中，避免对存储器的频繁访问，通用寄存器除了可高效的存储数据外，还可作为间址、基址、变址寻址时的地址指针，从而缩短指令长度和指令执行时间，加快 CPU 的运算处理速度，同时也给编程带来方便。 专用寄存器的作用是固定的，堆栈指针 SP、程序计数器PC、标志寄存器 FR 即为专用寄存器。通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途堆栈和堆栈指针 SP ：在计算机中广泛使用堆栈作为数据的一种暂存结构。堆栈指针（SP ，Stack Pointer）是用来指示栈顶地址的寄存器，用于自动管理栈区，指示当前数据存入或取出的位置。程序计数器 PC：用于存放下一条要执行的指令的
5、地址码。程序中的各条指令一般是按执行的顺序存放在存储器中的。开始时，PC 中的地址码为该程序第一条指令所在的地址编号。在顺序执行指令的情况下，每取出指令的一个字节（通常微处理器的指令长度是不等的，有的只有一个字节，有的是两个或更多个字节） ，PC 的内容自动加 1，于是当从存储器取完一条指令的所有字节时，PC 中存放的是下一条指令的首地址指令寄存器 IR、指令译码器 ID 和操作控制器 0C ：它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器 IR 中，通过指令译码（分析）确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器 OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。2. 存
6、储器存储器可分为内存（主存）和外存（辅存） 。内存是微型计算机的主要存储和记忆部件，用以存放即将使用或正在使用的数据（包括原始数据、中间结果和最终结果）和程序。微型机的内存都是采用半导体存储器。外存或称辅存则用于存放暂时不用的程序和数据内存的操作：对内存的操作有读、写两种。读操作是 CPU 将内存单元的内容读入 CPU 内部，而写操作是 CPU 将其内部信息传送到内存单元保存起来。显然，写操作的结果改变了被写单元的内容，而读操作则不改变被读单元中原有内容。 内存的分类：按工作方式不同，内存可分为两大类：随机存取存储器 RAM（Random Access Memory）和只读存储器 ROM（Re
7、ad Only Memory） 。 RAM 可以被 CPU 随机地读写，又称随机读写存储器。这种存储器用于存放用户装入的程序、数据及部分系统信息。当机器断电后所存信息消失，因此 RAM 归于易失性存储3器。 ROM 中的信息只能被 CPU 随机读取，而不能由 CPU 任意随机写入。机器断电后，信息并不丢失，显然 ROM 应属于非易失性存储器。3. 输入输出（I/O）设备接口I/O 设备是微型计算机系统的重要组成部分，微型机通过它与外部交换信息，完成实际工作任务。凡在 CPU 执行指令之前或之后须对信息进行加工的设备均可称为外设。4. 总线总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为微
8、型计算机中所有各组成部分传输信息共同使用的“ 公路” 。1）数据总线 DB（Data Bus） 数据总线用来传输数据信息， CPU 既可通过 DB 从内存或输入设备读入数据，又可通过 DB 将内部数据送至内存或输出设备。2） 地址总线 AB（Address Bus）地址总线用于传送 CPU 发出的地址信息，传送地址信息的目的是指明与CPU 交换信息的内存单元或 I/O 设备。3） 控制总线 CB（Control Bus）控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。其中有的是 CPU向内存和外设发出的信息，有的则是内存或外设向 CPU 发出的信息。可见，CB 中每一根线的方向是一定的、单向的
9、、但作为一个整体则是双向的，1.3. 微型计算机系统的主要性能指标 字长：是计算机内部一次可以处理的二进制数码的位数。一般一台计算机的字长决定于它的通用寄存器、内存储器、ALU 的位数和内部数据总线的宽度。字长越长，一个字所能表示的数据精度就越高；存储器容量：是衡量计算机存储二进制信息量大小的一个重要指标。指的是存储设备可容纳二进制信息的最大字节数。运算速度 ：计算机的运算速度一般用每秒钟所能执行的指令条数来表示。主频为 CPU 的额定工作频率，亦称内频，为 CPU 工作周期的最小时序，直接反映了 CPU 的工作速度。外设扩展能力主要指计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。软件配
10、置情况：软件是计算机系统必不可少的重要组成部分，它配置是否齐全，直接关系到计算机性能的好坏和效率的高低。第 3 章 算法与数据结构3.2 C 语言基础3.3 算法与数据结构的基本概念数据结构作为一门学科主要研究数据的各种逻辑结构和存储结构，以及对数据的各种操作。因此，主要有三个方面的内容：数据的逻辑结构；数据的物理存储结构；对数据的操作（或算法） 。4数据的逻辑结构: 数据结构描述了数据以及数据之间的逻辑关系，数据之间的逻辑关系称为数据的逻辑结构。数据的逻辑结构一般分成四种类型：集合线性结构:数据元素之间存在线性关系，每个元素都有一个惟一的前导元素和一个惟一的后继元素，第一个元素没有前导，最后
11、一个元素没有后继。树形结构:数据元素之间呈现层次关系，在树形结构中，每一个元素通常称为一个节点，每个节点（根节点除外）有一个父节点，一个节点可以有多个子节点。图状结构:元素呈多对多的关系，在图状结构中每个元素称为一个节点，图状结构又称网状结构。数据的存储结构: 数据结构在计算机中的表示称为数据的存储结构，又称物理结构。存储结构不但要表示数据，还必须表示出数据的逻辑结构。数据之间的关系在计算机的表示一般分成顺序存储和链式存储两种顺序存储结构:指用一组地址连续的存储单元依次存储数据集合中的元素链式存储结构:无法用元素的存储位置表示元素之间的关系，它需要增加指针，通过指针表示元素之间的关系。利用指针表达元素之间的关系，增加了数据结构的存储空间要求。3.4 线性结构1) 线性表线性表的存储结构 掌握单链表的插入与删除2) 堆栈掌握堆栈的顺序存储结构和链式存储结构，入栈、出栈算法3）队列掌握队列的循环顺序队存储结构，队满、队空条件与出队、入队算法4）矩阵的压缩存储3.6 树1）树掌握树的基本概念及存储结构2）二叉树 掌握二叉树性质、二叉树链式存储结构、遍历算法3.7 图掌握图的邻接矩阵、邻接表存储结构、遍历算法，拓扑排序。
