软件工程师（一）

目录

计算机系统知识总结

一、计算机系统基础知识

（一）中央处理单元（CPU）

（二）数据表示

（三）海明码

程序设计语言基础知识总结

一、程序设计语言概述

（一）基本概念

（二）基本成分

二、语言处理程序基础

（一）编译过程

（二）确定的有限自动机和不确定的有限自动机

（三）语法分析方法

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计算机系统知识总结

计算机系统知识是计算机科学的基础，涵盖了从硬件到软件的各个方面。本文将对计算机系统知识的第一章内容进行总结，包括计算机系统基础知识、计算机体系结构、安全性、可靠性与系统性能评测基础知识等方面。

一、计算机系统基础知识

（一）中央处理单元（CPU）

1. 功能

   • CPU 具有程序控制、操作控制、时间控制和数据处理功能。
2. 组成
   • 主要由运算器、控制器、寄存器组和内部总线等部件组成。
   • 运算器：由算术逻辑单元 ALU、累加寄存器 AC、数据缓冲寄存器 DR 和状态条件寄存器 PSW 组成，执行算术和逻辑运算。
   • 控制器：由指令寄存器 IR、程序计数器 PC、地址寄存器 AR 和指令译码器 ID 组成，控制 CPU 工作。
3. 指令和数据区分
   • CPU 依据指令周期的不同阶段来区分二进制的指令和数据。

（二）数据表示

1. 数的表示
   • 机器数分类：有无符号数和带符号数之分。带符号数最高位为符号位，有原码、反码、补码、移码等编码方式。
   • 编码特点
     • 原码：最高位表示符号，数值 0 有两种形式。
     • 反码：正数反码即原码，负数反码是在原码基础上除符号位外各位按位取反，数值 0 也有两种形式。
     • 补码：正数补码即原码，负数补码是在原码基础上除符号位外各位按位取反后末位 + 1，数值 0 只有一种形式。
     • 移码：用作浮点运算的阶码，是原码补码的首位（符号位）取反得到。
   • 取值范围：机器字长为 n 时，各种码制表示的带符号数取值范围不同，原码和反码在 0 的表示上有差异，补码可多表示一个数。
2. 浮点数
   • 表示方法不唯一，数值范围由阶码确定，数值精度由尾数确定。
   • 运算包括对阶、尾数计算和结果规格化。

（三）海明码

1. 构成方法
   • 在数据位之间的确定位置上插入 k 个校验位，通过扩大码距实现检错和纠错，需满足 2^k - 1>=n + k（n 为数据位，k 为校验位）。
2. 校验位关系
   • 校验位处于 2 的 n（n = 0,1,2……）次方位置，其余位填充数据位。
3. 计算校验码
   • 将信息位编号拆分成二进制表示，被校验的海明位下标等于参与校验该位的校验位下标之和。
4. 检错和纠错原理
   • 接收方收到海明码后，校验位与其校验的位数分别异或，根据校验方式（偶校验或奇校验）判断是否正确。

程序设计语言基础知识总结

程序设计语言是计算机科学领域中至关重要的一部分，它是人类与计算机进行交流的工具。本文将对计算机系统知识第二章内容进行总结，涵盖程序设计语言概述以及语言处理程序基础等方面。

一、程序设计语言概述

（一）基本概念

1. 解释和编译
   • 编译程序：生成独立的可执行文件，直接运行，运行时无法控制源程序，效率高。
   • 解释程序：不生成可执行文件，逐条解释执行，用于调试模式，可控制源程序，但执行速度慢，效率低。
2. 程序设计语言定义三要素：语法、语义、语用。
3. 程序设计语言的分类
   • 命令式和结构化程序设计语言：如 Fortran、PASCAL 和 C 语言。
   • 面向对象程序设计语言：如 C++、JAVA 和 Smalltalk 语言。
   • 函数式程序设计语言：如 LISP、Haskell、Scala、Scheme、APL 等。
   • 逻辑型程序设计语言：如 PROLOG。

（二）基本成分

1. 数据成分
   • 包括数据和数据类型，数据分为常量、变量、全局量和局部量，数据类型有整型、字符型等多种。
2. 运算成分
   • 指明允许使用的运算符号及运算规则，包括算术运算、逻辑运算等。
3. 控制成分
   • 指明语言允许表述的控制结构，包括顺序结构、选择结构和循环结构。
4. 传输成分
   • 指明语言允许的数据传输方式，如赋值处理、数据的输入输出等。
5. 函数
   • C 程序由一个或多个函数组成，函数有定义、声明和调用三个概念。
   • 函数定义：包括函数首部和函数体，描述函数功能。
   • 函数声明：一般形式为返回值类型函数名（参数类型表）；先声明后引用。
   • 函数调用：有值调用和引用调用两种方式。值调用是将实参的值传递给形参，引用调用是形参为引用类型，形参是实参的别名。

二、语言处理程序基础

（一）编译过程

1. 词法分析
   • 是编译过程的第一个阶段，从左到右逐个字符读入源程序，根据构词规则识别单词。
2. 语法分析
   • 是编译过程的一个逻辑阶段，在词法分析基础上，将单词序列组合成各类语法短语，判断源程序结构是否正确。
3. 语义分析
   • 是编译过程的一个逻辑阶段，对结构正确的源程序进行上下文有关性质的审查，包括静态语义错误和动态语义错误审查，进行类型审查。
4. 中间代码和目标代码
   • 中间代码根据语义分析产生，需经过优化链接生成可执行的目标代码，常用形式有后缀式、三元式等。要考虑生成较短目标代码、充分利用寄存器和指令系统特点等问题。

（二）确定的有限自动机和不确定的有限自动机

• 输入一个字符，若能得出唯一后继则是确定的有限自动机，否则是不确定的有限自动机。

（三）语法分析方法

1. 自上而下语法分析
   • 最左推导，从左至右，如递归下降思想，利用函数递归调用模拟语法树自上而下构造过程。
2. 自下而上语法分析
   • 最右推导，从右至左，如移进 - 规约思想，设置栈，将输入符号移进栈中，栈顶形成某产生式右部时用左部代替。