2020-2021第一学期20202411《计算机科学概论》第二周自习总结
自习内容：《计算机科学概论》第4章 门和电路 第5章 计算部件
对于计数系统和数据表示法有初步的理解后，在本次自习章节中，对数据的处理和部分计算机硬件进行初步的探索。
第4章 门和电路
4.1 计算机和电学
任何电信号都有电平。
4.2 门
门（gate）：对电信号执行基本运算的设备，接受一个或多个输入信号，生成一个输出信号。
电路（circuit）：相互关联的门的组合，用于实现特定的逻辑函数。
布尔代数（Boolean algebra）：表示二值逻辑函数的数学表示法
逻辑框图（logic diagram）：电路的图形化表示，每种类型的门有自己专用的符号。
真值表（truth table）：列出了所有可能输入值和输出值的表。
门的6种类型：
非（NOT）门
与（AND）门
或(OR)门
异或（XOR)门
与非（NAND)门
或非（NOR）门
非门将对它的唯一输入值求逆。如果两个输入值都是1，与门将生成1。如果一个输入值是1，或者两个输入值都是1，或门将生成1。如果只有一个输入值是1，而不是两个，异或门将生成1。与非门生成的结果和与门生成的相反。或非门生成的结果和或门生成的相反。
4.3 门的构造
晶体管（transistor）：作为导线或电阻器的设备，由输入信号的电平决定它的作用。
半导体（semiconductor）：既不是良导体也不是绝缘体的材料。
晶体管具有三个接线端，即源极、基极和发射极。
4.4 电路
组合电路（combinational circuit）：输出仅为输入值决定的电路。
时序电路（sequential circuit）：输出是输入值和电路当前状态的函数的电路。
电路等价（circuit equivalence）：对应每个输入值组合，两个电路都生成而安全相同的输出。
德·摩根定律：对两个变量的与操作的结果进行非操作，等于对每个变量进行非操作后再对它们进行或操作；对两个变量的或操作进行非操作，等于对每个变量进行非操作后在对它们进行与操作。
加法器（adder）：对二进制值执行加法运算的电路。
半加器（half adder）：计算两个数位的和并生成正确进位的电路。
全加器（full adder）：计算两个数位的和，并考虑进位输入的电路。
多路复用器（multiplexer）：使用一些控制信号决定用那条输入数据线发送输出信号的电路。
多路分配器是执行相反操作的电路。
4.6 集成电路
集成电路（integrated circuit）：又称芯片（chip)，是嵌入入了多个门的硅片。
第5章 计算部件
5.1 独立的计算机部件
在计算机中，会有一个称为时钟的部件几种生成一系列电脉冲，来保证所有动作的协调。处理器和外界的主要连线称为前端总线（FSB)。随机访问储存器（RAM），也被称为主储存器。共享意味着两个处理器都能访问这个储存器。硬盘驱动器是计算机二级存储器。
5.2 存储程序的概念
冯·诺依曼体系结构
可编址性（addressability）：内存中每个可编址位置存储的位数。
算数/逻辑单元（ALU）：执行算数运算和逻辑运算的计算机部件。
寄存器（register）：CPU中的一小块存储区域，用于存储中间值或特殊值。
输入单元（input unit）：接收要存储在内存中的数据的设备。
输出单元（output）：一种设备，用于把存储在内存中的数据打印或显示出来，或者把存储在内存或其他设备中的信息制成一个永久副本。
控制单元（Control unit）：控制其他部件的动作，从而执行指令序列的计算机部件。
指令寄存器（Instruction Register，IR）：存放当前正在执行的指令的寄存器。
程序计数器（Program Counter，PC）：存放下一条要执行的指令的地址的寄存器。
中央处理器（CPU）：算数/逻辑单元和控制单元的组合，是计算机用于解释和执行指令的“大脑”。
总线宽度（bus width）：可以在总线上并行传输的位数。
缓存（cache memory）：一种用于存储数据的小型高速存储器。
流水线（pipelining）：一种指令分解为可以重复执行的小步骤的技术。
主板（motherboard）：个人计算机的主电路板。
处理周期中的四个步骤步骤如下：
读取下一套指令
译解指令
如果需要，获取数据
执行指令
磁道（track）：磁盘表面的同心圆。
扇区（sector）：磁道的一个区。
块（block）：存储在扇区中的信息。
寻道时间（seek time）：读/写头定位到指定的磁道所花费时间。
等待时间（latency）：把指定的扇区定位到读/写头之下所花费的时间。
存取速度（access time）：开始读取一个数据块之前花费的时间，即寻道时间和等待时间之和。
传送速度（transfer rate）：数据从磁盘传输到内存的速率。
柱面（cylinder）：所有磁盘表面的同心磁道的集合。
触摸屏的类型：电阻式，电容式，红外，表面声波。
5.4 并行计算
并行计算有四种一般的形式：位级、指令级、数据级和任务级。
同步处理（synchronous processing）：多处理器将同一个程序应用于多个数据集。
共享内存并行处理器（shared memory parallel processor）：多个处理器共享内存的情况。
Q&A：对于门与电路，还是逻辑上对处理的过程不够足够理解，在组合电路和布尔计算有点繁琐。不过小组讨论和自己的思考还是很有效果的。