第15周总结

一.程序设计语言
1.程序语言简介
定义：一组用来定义计算机程序的语法规则。
基本成分：数据成分，运算成分，控制成分，传输成分。
2.程序设计语言的分类及编程模式
（1）机器语言：用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的机器指令的集合。
（2）汇编语言：采用助记符来编写程序，是机器语言的符号化。 （符号化：用指令助记符代替指令的二进制操作码；用符号代替二进制地址码）
（3）高级语言：面向用户的语言。
<1>编译程序：词法分析阶段，语法分析阶段，语义分析阶段，中间代码生成阶段，代码优化阶段，目标代码生成阶段。
<2>汇编程序：将编译程序运行得到的目标程序翻译为二进制的机器代码。
（4）编程模式：
<1>过程式编程模式：从上向下，步步求精，模块化和结构化。
<2>面向对象编程模式：采用基于问题对象的自底向上方法设计程序结构，从内部结构上模拟客观世界
主要思想：
【1】客观世界由对象组成，一切事物均可抽象为对象。
【2】将相同性质的对象抽象为类。
【3】对象之间的联系由消息传递实现。
【4】类之间的联系通过继承实现。
特征：
【1】封装：把客观事物封装成抽象的类，并且类可以只让可信的类或者对象操作自己的数据和方法，而对不可信的类或者对象进行信息隐藏。
【2】继承：可以使用现有类的所有功能，并在无须重新编写原来的类的情况下对这些功能进行扩展。
【3】多态：不同对象收到相同信息时，产生不同的动作。
*1覆盖：子类重新定义父类的虚函数的做法。
*2重载：允许存在多个同名函数，这些函数带有不同的参数。
<3>函数式编程模式
功能：【1】定义一系列可供任何程序员调用的原始函数。
【2】允许程序员通过若干原始函数的组合创建新的函数。
<4>说明式编程模式：依据逻辑推理的原则响应查询。
3.高级编程语言介绍
（1）BASIC语言
（2）PASCAL语言
（3）C语言
（4）C++语言
（5）JAVA语言
（6）Ada语言
（7）Logo语言
（8）脚本语言
4.并行程序设计
（1）并行程序设计语言：显式并行语言和具有编译功能的串行语言。
（2）并行程序设计语言的编译过程
（3）OpenMp：一个编译器指令和库函数的集合，主要用于共享式存储计算机上的并行程序设计。
二.计算机中的数据
1.数据
（1）定义：用文字、数字、图形、图像、声音等方式对人、事件、事物等进行的描述。在计算机科学中，数据是指所有能输入计算机并能被计算机程序处理的符号的总称。
（2）数据和信息的区别
数据是供计算机处理的，信息是供用户使用的。
（3）计算机常用的编码方式
（1）ASCII
（2）扩展ASCII
（3）Unicode
（4）UTF-8
（5）GB-2312
（6）音频编码
<1>采样
<2>量化
<3>编码
（7）图像编码
2.数据结构
（1）数据结构的定义：三个方面的内容：数据的逻辑结构、数据的物理结构和对数据的基本操作。
（2）数据的逻辑结构
<1>集合：集合中的任何两个数据元素之间无逻辑关系。
<2>线性结构：数据结构中的数据元素存在一对一的关系。
<3>树形结构：结构中的元素之间存在着一对多的关系。
<4>图状结构：数据元素之间存在着多对多的关系。
（3）数据的物理结构：数据元素以及数据元素之间的关系在内存中的表示。
<1>顺序存储：在存储器中使用一段地址连续的存储单元依次存储数据元素。
<2>链式存储：在每一个数据元素中增加一个存放另一个元素地址的指针，用该指针来表示数据之间的逻辑关系。
<3>索引存储：除数据元素存储在一个地址连续的内存空间外，还需要建立一个索引表，索引表的索引指示存储数据元素的存储位置或存储区间端点。
（4）常见的数据结构
<1>线性表
<2>栈
<3>队列
<4>树
<5>图
3.算法
<1>算法的定义
【1】定义：由基本的运算及规定的运算顺序所构成的完整的解题步骤。
【2】特征：*1输入
*2输出
*3有穷性
*4确定性
*5可行性
<2>算法示例
<3>定义动作
<4>细化
<5>泛化
4.数据库
<1>数据库的定义及特点
（1）数据结构化
（2）数据共享性高，冗余度低，易扩充
（3）数据独立性高
（4）数据由数据库管理系统统一管理和控制
<2>数据库的体系结构
（1）三级模式：概念模式、外模式和内模式
（2）二级映射：
【1】外模式/概念模式映射
【2】概念模式/内模式映射
<3>数据库模型
（1）层次模型：数据被组织成一棵倒置的树。
（2）网状模型：实体通过图来组织，图中的部分实体可通过多条路径来访问。
（3）关系模型：数据被组织成称为关系的二维表，数据之间没有任何的层次或网络结构，但表或关系之间互相关联。
<4>关系的操作及结构化查询语言
SQL：用于关系数据库的标准化语言。
（1）插入：在表中插入新的元组。
（2）删除：根据要求删除表中相应的元组。
（3）更新：更新元组中的部分属性值。
（4）选择：根据要求从表中选择部分元组。
<5>数据库管理系统（DBMS：定义、创建、维护数据库的一种工具）
（1）硬件：允许物理上存取数据的计算机硬件系统。
（2）软件：允许用户存取、维护和更新物理数据的程序。
（3）数据
（4）用户：最终用户和应用程序
（5）规程
<6>主流数据库
（1）Oracle数据库
（2）Microsoft SQL Server数据库
（3）MySQL数据库
（4）Sybase数据库
（5）DB2数据库
5.数据中心
（1）数据中心的定义：在一个物理空间内实现数据集中处理、存储、传输、交换、管理的一整套复杂的设施。
（2）数据中心的组成：：从功能上分为核心计算机机房和其他支持空间。
（3）新一代数据中心
<1>传统数据中心与新一代数据中心示例
<2>传统数据中心的困惑
【1】数据量急速膨胀
【2】能耗压力
【3】管理压力
【4】高可用性压力
【5】合规压力
【6】业务连续性压力
<3>新一代数据中心简介
【1】绿色环保
【2】虚拟化和云计算
【3】整合
【4】模块化
【5】灵活性
三.计算机应用的主要发展方向
1.高性能化
（1）高性能计算简介
<1>高性能计算定义：研究如何将一个只有借助于非常强大的计算能力才能解决的问题分成若干小的部分，分配给多个计算机进行处理，并把这些计算结果综合起来得到最终的结果。
<2>高性能计算机的发展史
<3>高性能计算机的应用
【1】计算密集型应用
【2】数据密集型应用
【3】通信密集型应用
（2）高性能计算机的研究现状
（3）高性能计算机的发展展望
<1>高性能计算发展展望
【1】多核异构是大势所趋，且编程模式是关键
【2】降低高性能计算机系统功耗，追求绿色计算
【3】个人高性能计算机的发展
【4】集群系统的应用面扩大，形成产业规模市场
【5】网络不仅影响各种应用，也对计算机技术产生巨大影响
【6】体系结构的创新和体系软件的发展是高性能计算机逐步面向应用的关键
<2>未来高性能计算机
【1】量子计算机：以处于量子状态的原子作为中央处理器和内存储器，利用原子的量子特性进行信息处理。
【2】光子计算机
【3】DNA计算机
【4】纳米计算机
2.网络化
（1）网络化定义：利用通信技术和计算机技术，把分布在不同地点的计算机及各类电子终端设备互联起来，按照一定的网络协议相互通信，以达到所有用户都可以共享软件、硬件和数据资源的目的。
（2）网络化发展现状
<1>电子不停车收费系统
<2>电子银行
<3>证券及期货交易
<4>校园网
<5>远程教育
（3）网络化发展展望
<1>网络化未来场景构想
<2>泛在网络
<3>泛在网与传感网、无赖女王的关系
<4>泛在网的网络构架
<5>泛在网络的关键技术
（3）智能化
<1>智能化的定义：要求计算机具有自己的智能。
<2>智能化发展现状
<3>智能化发展展望
【1】智能地球的构想
*1更透彻的感知
*2更全面的互联互通
*3更深入的智能化
【2】智慧的电力
【3】智慧的医疗
【4】智慧的城市
【5】智慧的交通
【6】智慧的银行