計算機(jī)科學(xué)的七大主題

• 算法
• 抽象
• 創(chuàng)新
• 數(shù)據(jù)
• 程序設(shè)計
• 因特網(wǎng)
• 影響

第一章 數(shù)據(jù)存儲

1、位(bit, binary digit的簡寫，二進(jìn)制數(shù)，0和1的編碼)
他們有時是數(shù)值，有時是符號，有時是圖像和聲音。其意義取決于正在處理的應(yīng)用。

2、布爾運算(boolean operation)
處理真假值的運算。喬治·布爾是邏輯數(shù)學(xué)領(lǐng)域的先驅(qū)。三個基本的布爾運算是AND，OR，XOR（不存在同時情況）。

3、門(gate)
一種設(shè)備，給定一種布爾輸入值，們可以得出該布爾運算額輸出值?？赏ㄟ^多種技術(shù)制造，比如齒輪、繼電器和光學(xué)設(shè)備，在現(xiàn)代計算機(jī)中，通常由小型電子電路實現(xiàn)，其中數(shù)字0和1由電壓電平表示。門為構(gòu)造計算機(jī)提供了構(gòu)件。

4、觸發(fā)器(flip-flop)
觸發(fā)器是計算機(jī)存儲器的基本部件，是一個可產(chǎn)生0和1輸出值的電路。其值會保持不變直到另一個電路過來的臨時脈沖（臨時變?yōu)?之后再變?yōu)?）使其變換成其他值。

計算機(jī)工程師不必知曉觸發(fā)器中實際使用的是哪種電路，只需要理解觸發(fā)器的外部特性并將其作為一個抽象工具來使用即可。

一個觸發(fā)器和其他定義良好的電路一起形成了一個構(gòu)建集合，工程師可以直接利用這個構(gòu)件集合構(gòu)造更復(fù)雜的電路。因此，計算機(jī)電路的設(shè)計就會呈現(xiàn)一種層次結(jié)構(gòu)，其中每一層都將較低層次的構(gòu)件作為抽象工具使用。

5、超大規(guī)模集成(very large-scale integration, VLSI)
這個技術(shù)支持將數(shù)百萬個電子元件構(gòu)造在一個稱為芯片(chip)的晶片上，從而創(chuàng)建出包含數(shù)百萬個觸發(fā)器及其控制電路的微型設(shè)備。因此這些芯片被用作構(gòu)建計算機(jī)系統(tǒng)的抽象工具。

事實上，在某些情況下，還可以用超大規(guī)模集成技術(shù)在單塊芯片上創(chuàng)建整個計算機(jī)系統(tǒng)。

6、十六進(jìn)制計數(shù)法(hexadecimal notation)
計算機(jī)內(nèi)部活動中，必須考慮位模式（也叫位串）的處理問題。有些長位串被稱為流(stream)。

人腦很難理解流，即便只是抄錄位模式1011011011011也會令人厭煩且容易出錯。

為了簡化這種位模式的表示方法，就使用十六進(jìn)制記數(shù)法。它是利用機(jī)器位模式的長度為4的倍數(shù)這樣一個事實制定的符號。（詳見知識點：十六進(jìn)制數(shù)）

7、主存儲器(main memory)
它的存儲結(jié)構(gòu)：

• 計算機(jī)的主存儲器是由稱為存儲單元(cell)的可管理單位組成的。
• 一個存儲單元有8個位(bit)，比如 1001 1101。
• 這樣8個位的串稱為一個字節(jié)(byte)，即一個存儲單元為一個字節(jié)。
• 計算機(jī)沒有左右概念，但我們假設(shè)存儲單元的位是排成一行的。
• 該行左端稱為高位端(high-order end)，右端為低位段(low-ordered end)。
• 高位端的最左一位稱為高位或最高有效位(most significant bit)，同樣，低位端則是低位或最低有效位(least signification bit)。

• 為了區(qū)分每個存儲單元，每一個都被賦予了唯一“名字”——地址(address)。
• 存儲單元中的地址都用數(shù)字表示（十六進(jìn)制）。這樣就有了諸如“下一個單元”“前一個單元”的說法。
• 為了做成一臺計算機(jī)的主存儲器，那個存放二進(jìn)制位的電路還會加上其他的電路，讓其他電路可以存入或取出數(shù)據(jù)。其他電路通過電信號請求從存儲器中得到指定地址的內(nèi)容（稱為讀操作），或者通過請求把某個位模式存放到指定地址的存儲單元里（稱為寫操作）。