6.其他计算机系统基础知识

一、其他计算机系统基础知识 00:001. 计算机语言 00:311计算机语言的概念 01:56定义: 用于人与计算机之间交流的语言是传递信息的媒介组成结构:表达式: 包含变量、常量、字面量和运算符流程控制: 包括分支、循环、函数和异常处理集合: 涵盖字符串、数组、散列表等数据结构2计算机语言的分类 03:01机器语言基本特征:第一代计算机语言由二进制代码串(0和1)组成计算机硬件直接执行的语言指令结构:操作码指定操作类型(如加法、减法)操作数地址参与运算的数据位置结果存储地址运算结果的存放位置下条指令地址程序执行流程控制指令格式:三地址指令2个操作数1个结果地址二地址指令1操作数1操作数和结果地址单地址指令1操作数固定寄存器存放结果零地址指令通过堆栈顶指示操作数和结果汇编语言基本特征:第二代计算机语言使用英文字母和符号串替代二进制代码仍需通过汇编程序翻译为机器语言语句类型:指令语句: 汇编后直接产生机器代码(如ADD指令)伪指令: 指导汇编过程但不产生机器代码宏指令: 可重复使用的程序段(如#define MAX 10)语句格式:名字/标号(可选)操作符(如ADD)操作数注释高级语言典型代表: C、C、Java、Python等主要特点:符合人类思维习惯需要通过编译或解释转换为机器语言屏蔽底层硬件细节建模语言主要应用: 面向对象建模技术典型代表: UML(统一建模语言)特点: 用于系统设计和逻辑模型建立形式化语言基本概念: 使用精确数学符号描述系统开发流程:可行性分析需求分析体系结构设计详细设计编码测试发布应用: 程序功能描述和验证依据2. 多媒体 09:211媒体的分类 09:43感觉媒体用户接触信息的感觉形式如视觉看到的图像、听觉听到的声音和触觉等与人的五感直接相关。表示媒体信息的编码表示形式如图像、声音、视频等数字编码方式。表现媒体又称显示媒体指输入输出信息的物理设备。输入设备如键盘、鼠标、扫描仪、话筒和摄像机输出设备如显示器、打印机和音箱等。存储媒体存储表示媒体的物理介质如硬盘、软盘、磁盘、光盘、ROM及RAM等。传输媒体传输表示媒体的物理介质如电缆网线/双绞线、光缆和电磁波等。2多媒体的特征 11:59多维化媒体表现形式的多样化不仅限于文字还包括声音、图像等多种形式是多媒体的核心特征。集成性包含设备集成和信息集成两方面例如现代文档常同时包含文字、图像和视频等多种媒体形式。交互性用户能主动控制和使用信息如视频播放中的暂停、快进等操作区别于传统媒体的被动接收。实时性音频、视频等媒体具有强时间特性信息内容随时间变化而变化如直播场景必须保证实时传输。3多媒体系统的基本组成 13:00硬件组成多媒体计算机MPC、图形工作站等多媒体板卡显卡、声卡、视频卡等外部设备触摸屏、扫描仪、摄像头等输入输出设备软件组成系统软件驱动程序、多媒体操作系统支持软件素材制作工具、编程语言应用软件多媒体播放器等终端应用4多媒体系统的关键技术 14:07视音频技术视频技术包含视频数字化和视频编码技术将模拟视频信号转换为数字信号0/1字符串。音频技术包含音频数字化、语音处理、语音合成及语音识别四个方面。通信技术核心功能实现多媒体信息从一个地点到另一个地点的传输包含数据传输信道技术和数据传输技术。数据压缩技术即时压缩vs非即时压缩即时压缩边传输边压缩如直播场景需要专用硬件如压缩卡非即时压缩先压缩后传输如文件下载数据压缩vs文件压缩数据压缩针对实时采集的时序数据如传感器数据文件压缩针对存储介质中的静态数据无损vs有损压缩无损压缩可完全还原原始数据如ZIP压缩压缩比较低有损压缩会损失部分信息如JPEG图像利用人类感官不敏感特性实现高压缩比常见编码格式JPEG静态图像、MPEG动态视频、H.26L视频编解码VR/AR技术虚拟现实(VR)核心特征完全虚拟的环境通过头戴设备等实现沉浸式体验交互方式通过头部转动、手势等自然动作与虚拟环境交互典型设备头盔显示器、数据手套、三维鼠标等增强现实(AR)核心特征将虚拟信息叠加到现实世界如春晚明星投影关键技术计算机图形图像技术生成与现实融合的虚拟投影空间定位技术确保虚拟对象与现实空间精准对应人文智能技术结合人体动作捕捉与设备感知实现方式对比| 类型 | 特点 | 应用场景 ||—|—|—|| 桌面式VR | 通过屏幕呈现成本低但沉浸感弱 | 普通3D应用 || 分布式VR | 多用户共享虚拟环境研发成本高 | 专业协作领域 || 沉浸式VR | 完全沉浸体验硬件要求高 | VR游戏/培训 || 增强式(AR) | 虚实结合混合技术要求高 | 工业维修/教育 |3. 系统工程 23:061系统工程的概念 23:35核心定义利用计算机工具对系统结构、元素、信息等进行分析实现最优规划、设计、管理和控制系统之系统(SoS)适用于系统元素本身也是系统的嵌套情况本质特征将系统作为工程化对象进行管理和设计追求最优化2系统工程方法 24:25霍尔的三维结构 24:54三维构成时间维7个阶段规划→拟方案→研制→生产→安装→运行→更新逻辑维7个步骤明确问题→定目标→系统综合→系统分析→优化→决策→实施知识维需运用工程/医学/建筑/法律等多领域知识核心特点系统化、综合化、最优化、程序化、标准化记忆要点三维时/逻/知×7阶段×7步骤2018年考点切克兰德方法 28:00适用场景解决社会经济系统问题非结构化问题核心思想强调比较与探寻而非最优化实施步骤认识问题根底定义建立概念模型比较及探寻选择方案设计与实施评估与反馈关键区别与工程问题不同社会问题难以明确定义最优解并行工程方法 31:25核心定义对产品及相关过程进行并行、集成化处理的系统方法三大目标提高质量、降低成本、缩短开发周期实施要点设计阶段考虑全生命周期多项目小组并行工作依赖信息系统工具协调突出特点强调并行与集成典型如现代CIM技术应用综合集成法 33:26提出背景钱学森针对开放复杂巨系统如大飞机工程系统特征巨量性成千上万子系统复杂性种类多、关联密集开放性方法论特点定性→定量的研究飞跃科学理论与经验知识结合需大型计算机系统支持基本原则整体论、相互联系、有序性、动态原则WSR系统方法 37:35三维构成物理自然规律事理管理逻辑人理人际关系实践准则“懂物理、明事理、通人理”实施步骤理解意图制定目标调查分析构造策略选择方案协调关系实现构想特色说明将自然科学与社会科学方法论相结合3系统工程生命周期7阶段 39:03探索性研究阶段识别利益攸关者需求探索创意和技术概念阶段细化需求探索可行概念提出有望实现的解决方案开发阶段创建解决方案描述构建系统验证并确认系统生产阶段生产系统并进行检验验证使用阶段运行系统以满足用户需求保障阶段提供持续的系统能力类似运行维护退役阶段存储、归档或退出系统4生命周期方法 40:27计划驱动方法特点严格遵守规定流程的系统化方法关注重点文档完整性需求可追溯性事后验证适用场景需求明确的情况渐进迭代式开发特点提供初始能力通过连续交付达到期望系统优势快速产生价值并提供快速响应能力适用场景需求不清晰较小且不太复杂的系统精益开发核心理念向客户交付最大价值使浪费活动最小化过程特点动态的知识驱动的以客户为中心实现方式通过持续消除浪费来创造价值敏捷开发关键目标灵活性允许在风险可接受时排除选定事件原则最高优先级满足最有价值的客户需求适应需求频繁变更短时间内不断交付可用成果强调团队集中办公和客户沟通适用性特别适合需求变化快的项目环境5基于模型的系统工程 43:16敏捷开发核心原则客户价值优先: 通过尽早持续交付有价值的软件满足客户交付周期以几周到几个月为佳且越短越好拥抱需求变更: 即使在开发后期也欢迎变更利用变更帮助客户获得竞争优势团队协作方式: 业务人员需每天与开发人员共同工作信息传递最有效方式是面对面交谈质量衡量标准: 以工作软件为进展主要度量通过技术精益求精和设计完善提升敏捷性设计核心理念: 强调简单性最大限度减少不必要工作最佳架构出自自组织团队持续改进机制: 团队需定期反省工作效率并相应调整行为MBSE基本概念形式化定义: 建模方法的形式化应用支持系统全生命周期的需求、分析、设计、验证和确认活动生命周期覆盖: 从概念设计阶段开始贯穿开发及后续所有生命周期阶段模型作用: 作为系统工程的抽象表示可快速生成系统工程方法系统工程三阶段模型需求分析阶段:产出图形: 需求图、用例图、包图知识基础: 需掌握面向对象理论用例图描述需求关系功能分析阶段:产出图形: 顺序图、活动图、状态机图特点: 描述系统功能流程和交互逻辑设计综合阶段:产出图形: 模块定义图、内部块图、参数图特点: 展现系统结构设计和模块组成MBSE三大支柱建模语言: 主要指系统建模语言SysML建模工具: 支持SysML的计算机和网络环境建模思路: 指导如何利用建模语言图形进行有效建模的方法论考点提示历年考察: 2018年曾考查MBSE相关内容备考建议: 重点掌握三阶段对应图形和三大支柱虽然近十年仅考过一次但仍需重视4. 应用案例 46:061例题:霍尔三维结构概念应用系统分析要素: 系统工程利用计算机作为工具对系统的结构、元素、信息和反馈等进行分析。优化目标: 通过分析可以达到最优规划、最优设计、最优管理和最优控制的目的。霍尔三维结构:提出时间: 由霍尔(A.D.Hall)于1969年提出组成维度: 时间维、逻辑维和知识维组成的立体结构时间维特点: 表示系统工作进程包含7个阶段研制阶段: 在研制阶段会做出研制方案及生产计划记忆技巧:系统分析四要素可记为结构-元素-信息-反馈四个最优目标可简化为规设管控(规划、设计、管理、控制)三维结构名称可通过时逻知谐音记忆考试注意:该知识点常以填空题形式出现需准确记忆专业术语霍尔三维结构的各维度名称易混淆需重点区分研制阶段的特征(研制方案和生产计划)是重要考点二、课程总结 48:01内容范围: 本次课程对应教材2.6-2.8章节内容考试重要性:该部分内容在考试中出现概率较低主要以了解性学习为主补充说明:该部分内容是为教材改版时防止遗漏而补充讲解虽然考试概率低但仍需适当关注以防万一三、知识小结知识点核心内容考试重点/易混淆点难度系数计算机语言分类机器语言二进制、汇编语言符号化、高级语言人类可读机器语言与汇编语言区别⭐⭐多媒体特征多维化、集成性、交互性、实时性表示媒体与表现媒体区分⭐⭐数据压缩技术即时/非即时压缩、有损/无损压缩如JPEG/MPEG有损压缩典型应用场景⭐⭐⭐系统工程方法霍尔三维结构时间维7阶段/逻辑维7步骤、综合集成法钱学森霍尔三维结构具体维度⭐⭐⭐⭐虚拟现实技术VR完全虚拟环境、AR现实增强VR与AR设备差异⭐⭐敏捷开发原则快速交付、适应需求变更、持续沟通与传统瀑布模型对比⭐⭐⭐建模语言应用UML用例图需求、状态机图功能、模块图设计不同开发阶段对应图形⭐⭐⭐⭐系统生命周期探索研究→概念→开发→生产→使用→保障→退役研制阶段核心任务⭐⭐