【计算机基础】《计算机是怎样跑起来的》要点摘录-摩杜云开发者社区

以下是超级简略版的要点，比较零碎，主要是用来唤起记忆、辅助理解~

计算机组成

（1）三个根本原则

计算机是执行输入、运算、输出的机器
程序是指令和数据的集合
计算机的处理方式有时和人的思考习惯不同

（2）汇编

机器码：二进制，是唯一能被CPU直接理解的语言

汇编语言：只有一个语法，一行包括：标签、操作码（指令）、操作数（指令的对象）

（3）软硬件

计算机硬件：CPU（其中有各种寄存器，其中PC寄存器指向下一条执行的程序）、内存、I/O

程序

（1）有三种流动方式：顺序、分支、循环

（2）结构化程序：只用顺序、分支、循环，不用Gogo语句

（3）其他特殊的程序流程：

中断处理：是一种特殊的条件分支，计算机硬件上支持中断
事件驱动：应用于GUI环境中的应用程序

（4）可以使用的工具：FlowChart、状态转化表

算法和数据结构

（1）程序=数据结构+算法

（2）算法的原则：步骤明确&有限

（3）一些经典的算法：

求最大公约数：辗转相除法
判定素数：埃拉托斯特尼筛法
查找
排序

（4）一些编程技巧：线性搜索中可以使用哨兵

（5）数据结构

变量：程序中数据存储的最小单位

声明变量：分配内存中的物理空间
赋值：给这个空间中填充一个值
存储的位置：内存中

数组：数据结构的基础

会分配连续的内存空间，反映了内存的物理结构
是一种直接利用内存的物理结构的最基本的数据结构
可以利用数组构建栈和队列

栈：数组；栈顶指针；入栈函数、出栈函数
队列：数组；队头、队尾索引变量；入队函数、出队函数

其他数据结构

栈Stack：LIFO：先进后出
队列Queue：FIFO：先进先出，和栈都是将不能立即处理的数据先暂存起来
链表ListNode
二叉树：链表的特殊形态
结构体：可以利用结构体构建链表和二叉树

面向对象

（1）C++在C的基础上实现了面向对象

发展历程：C——C++——Java/C#

（2）对象：表示事物的抽象名词

构成：属性+操作

好处：利于复用、提高效率；便于维护

一些概念：

类库：组件集合
接口：规定类看起来是什么样子的，对于类的规范描述

（3）面向对象的一些外延：

面向对象就是把类拼装在一起：类就是程序的组件
就是对于现实世界建模（建模就是一个组件化的过程），可以借助UML
程序的执行方式：

面向对象：在对象间传递消息驱动程序
非面向对象：面向过程，叫做“过程型语言”，可以用流程图表示

封装、继承、多态：

类和对象之间的关系：类是对象的定义，对象是类的实例
类需要创建对象实例之后才能被使用

（4）Java和.Net都是位于操作系统上的程序集，也被叫做框架

框架包含两个部分：执行引擎：负责安全执行程序；类库：一个组件集合

数据库

（1）类别：

卡片式数据库：小型
关系型数据库：大型

（2）组成

应用程序—（请求操作数据）—DBMS—（实际操作数据）—数据文件

独立系统（小型）：三要素齐全
文件共享系统（中型）：服务器（存储数据文件）被多个客户端（包含DBMS和应用程序）共享
客户端/服务器系统：数据文件+DBMS在服务端上，程序在客户端上运行
Web系统：数据文件和DBMS在服务器上，通过浏览器进行访问

（3）DBMS

概念：数据库管理系统
实例：Access、Oracle、SQL Server
两种机制：

安全存储：主键上不能存储相同的值
检查参照完整性：删除的时候会拒绝那些会导致表不完整的操作

高级功能：事物控制

开启、提交、回滚
记住银行转账的例子

（4）表

组成：一条记录：元组、行；一列：字段、属性
规范化处理：将大表分割成小表，再在小表之间建立关系，要点是避免存储相同的数据
字段——键——主键

键：反映表和表之间关系的字段
主键：能标识唯一一条记录的键

索引：

和键完全不同的概念
为某个字段设置索引——DBMS自动创建索引表（字段值+字段对应的记录的位置）
设置之后查询数据的流程：先在索引表中进行检索排序；然后再去取完整的记录
设置索引的效果：

检索速度提高
但是插入和更新的速度降低了

（5）操作：CRUD：插入、获取、更新、删除

TCP/IP网络

（1）概念

种类：

WAN：广域网
LAN：局域网

TCP/IP：同时包含这两个协议，其中传输的数据包含IP地址和MAC地址
MAC地址：Media Access Control,也被叫做物理地址，是网卡的ROM中预先烧录的，标识网卡的编号。指定电信号的接收者。

（2）网络系统组成

组建系统：Server、Client、Hub（集线器）、Router（路由器）
所需硬件：网卡、网线、集线器、路由器

（3）网络传输中的信息查询

DHCP服务器：获取IP地址和子网掩码
路由器：决定数据传输路径的设备，路由器传输的信息是路由表
DNS：将主机名解析成IP地址
FQDN：完整限定域名 = 主机名+域名
ARP：Address Resolution Protocol 地址解析协议，将IP地址转换为MAC地址

查看网络相关内容的命令行代码：

//查看网络相关的信息：包括IP地址、主机名、MAC地址等，需要注意MAC地址就是物理地址
ipconfig /all

//查看路由表
route print
//知识点：一些中英文对照
//Network Destination:网络目标
//NetMask:网络掩码
//GateWay:网关 
//Metric: 跃点数

//查看路由过程
tracert 某个网址

//查看主机名
hostname

//实现DNS转换，输入之后打开DNS转换器，然后输入任意网页可以查询其背后的服务器IP地址
nslookup

下图展示查看打开51CTO网页的路由过程案例：

【计算机基础】《计算机是怎样跑起来的》要点摘录_mac地址

其他的内容涉及到太多的隐私信息就不展示效果了，大家可以自己输入之后试试。

（4）TCP/IP的层级模型：

TCP：通过两者来回确认来安全传输信息，以包作为传输的数据单元，包：MAC、IP、TCP、数据、错误检查信息
IP：指定目的地的IP地址——通过路由器转发数据
网卡发送数据的层级：网卡—（硬件驱动程序）—程序——IP——TCP——应用程序（Web、邮件等有不同的端口号，web80、邮件25）

数据加密

（1）概念

信息摘要：从作为数字签名对象的文件中计算出的数值
加密&解密：明文转换成密文；密文转换成明文

（2）类型

对称加密（秘密密钥加密）：例如：后移三位、将编码和密钥做异或运算；前提是发送者和接收者都知道密钥且保护好了
公开密钥加密：可以直接传输密码，例如用RSA算法，公钥用来加密，私钥用来解密

（3）生成数据签名的过程

发送者：

选取一段明文
计算出明文内容的信息摘要
用私钥进行加密
将第三步骤的值附加在明文后发送

接收者：

用公钥进行解密
计算出明文部分的信息摘要（常用的生成公式：MD5（Message Digest 5））
如果步骤1和步骤2的内容相同，那么接收的信息就是有效的

（4）意义

签名的两层约束：内容完整有效、发送者是本人
合理的密钥：长度适中、能反复使用、可以通过某种手段发给接收者、通信双方以外的其他人难以解密

XML

（1）概念

XML —— Extensible Markup Language
标记：通过添加标签赋予数据意义
标记语言：定义标记规则的语言
XML中的标签可以随意创建，仅限定了书写格式，所以被称为元语言

（2）标准

W3C制定了推荐标准之后，XML跨越了厂商和应用程序的差异
格式良好的XML文档：遵循XML约束；正确标记了
文档结构：

XML声明：开头
XML实例：中间内容
DTD：Document Type Definition，文档类型描述，定义必须要包含的内容