计算机系统

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计算的基础是指令集。通信的基础是协议集。标准是信息技术的基础。

计算机系统

计算系统（computing system）由计算硬件和计算机软件部分组成。计算机是负责信息的存储，传输与处理的基本设备。计算机硬件的核心是处理器，主要的计算机软件有操作系统、数据库等。

个人电脑（Personal Computer，简称PC）是个人使用的计算机系统。Xerox Alto是第一台个人电脑，由Xerox公司的Charles P. Thacker于1973年研发。

计算机硬件

基本设计原则

  • 设计原则：计算机硬件的组织方式，如计算、存储、通信之间的模式，应该和功用相适应。

计算机组成（Components）

计算机硬件的主要组件（Components）有中央处理器(Central Processing Unit, CPU)、主存储器（Main Memory）、磁盘（Disk）、输入输出外设设备（IO）、传输总线设备（Bus）等等。

计算机存储（Memory Hierarchy）

寄存器 Register

缓存Cache

主存RAM(Main memory)

固态盘SSD(Solid-state disk)

磁盘Disk (magnetic)

处理器架构

Central_Processing_Unit_CPU

计算机软件

编程过程（Programming）

高级编程语言（High level Programming language），如C++, Java, Python 等等，用于创作源代码。

源代码（source code）→ 预处理器（preprocessor）→ 编译器（compiler）（语法检测）→ 汇编程序（assembler）→ 目标代码（object code）

目标代码（object code） → 链接器（Linker）(链接system library)→ 可执行文件（executables）

机器代码(Machine code)或机器指令 (instructions )

编程语言（Programming language）

硬件编程语言

设计处理器等集成电路的硬件描述语言

  • HDL (Hardware Description Language)

https://en.wikipedia.org/wiki/Hardware_description_language

  • VHDL (VHSIC Hardware Description Language)

https://zh.wikipedia.org/wiki/VHDL

  • Verilog

https://zh.wikipedia.org/wiki/Verilog

软件编程语言

https://github.com/golang/go

https://godoc.org/

https://golang.org/

You can use go with gore

汇编语言

汇编语言是指令集的文本形式的助记符，是用人类看得懂的语言来描述指令集，否则指令集的机器码都是一堆二进制数字。常见的汇编语言的两种风格是：Intel 和 AT&T。

指令集的机器码，人类读起来非常麻烦，但汇编是用类似人类语言的方式描述指令集，读起来方便多了。

指令集包括汇编语言形式和二进制机器码格式，CPU执行的是二进制代码（这叫机器指令，机器能理解的），汇编就是给人看的，人能理解的。

每条汇编指令都有对应的机器码指令。完成汇编语言和二进制机器码的转换是汇编器（现在都和编译器打包在一起了）。

编辑器（Editor）

TextEditor 文本编辑器

  • Vim / vi
  • Emac
  • Notepad++

编译器（Compiler）

编译器，依照如下顺序，将高级语言翻译成二进制码： 高级语言 --->> 汇编语言 --->> 二进制机器码。

GCC（GNU Compiler Collection），一套编程语言编译器，以GPL及LGPL许可证所发行的自由软件，也是GNU项目的关键部分，也是GNU工具链的主要组成部分之一。


a.c --->>> a.o

链接器（Linker）

GNU linker (or GNU ld) is the GNU Project's implementation of the Unix command ld

a.o --->a.out

集成开发环境（IDE）

IDE是指集成了文本编辑器、编译器和链接器的软件。如：

  • 微软 Visual Studio 2017 community版本

免费下载地址：https://www.visualstudio.com

  • Eclipse

开源的图形化集成开发环境

免费下载地址：https://eclipse.org/

  • IntelliJ IDEA

Java开发环境的IDE。

免费下载地址：https://www.jetbrains.com/idea

常用软件

操作系统（OS）

管理计算机硬件的软件。

操作系统的向下兼容原则，或称为向后兼容（backward compatibility）。

  • Linux ：

发行版 Ubuntu Linux， CentOS Linux，

  • Windows ：

微软公司推出的操作系统， 如Windows 10。

  • Mac OS

苹果公司推出的操作系统，如Leopard。

数据库

数据是描述客观事物的属性的量化值，数值与数值之间有联系，又称为关系（relations）。

数据库（database）是管理数据的系统软件。SQL是结构化查询语言的缩写。

关系型数据库是目前数据管理中最常用的软件。

  • 关系型数据库

微软SQL server，oracle 数据库，MySQL等等。

  • NoSQL ->NewSQL

随着大数据的出现与新应用的需求，出现了一大批弱化关系型数据库的内在限制的新型的数据管理软件。

这些新型的数据管理系统被称为NoSQL或NewSQL。

其他工具软件

办公软件office套件。

软件工程

规划开发软件的项目管理，包括软件需求分析、软件设计、软件开发和实现、软件测试等环节。

设计模式 Design Pattern

程序是解决客观问题的计算机软件。编程语言本质上是对计算机解决问题能力一个抽象。

编程是用于描述客观事物及其问题的一种工具。编程这种描述的解决过程可以在机器上运行完成。

C++ 面向对象编程

C++之父：Bjarne Stroustrup

"No programming language is perfect. Fortunately, a programming language does not have to be perfect to be a good tool for building great systems"

基本概念

对象（object）：是一个自包含的实体，用一组可识别的特性和行为来标识。C++以数据成员（data member）表达属性，以成员函数（member function）表达行为。

类（class）：是具有相同属性和功能的对象的抽象集合。

对象实例（instance）：是真实的对象。实例化就是创建对象的过程，使用new关键字来创建。

构造方法（constructor）：又叫构造函数，其实就是对类进行初始化。在new时候调用。

方法重载（overloading）：提供了创建同名的多个方法的能力，但这些方法需要使用不同的参数类型。

public：表示它所修饰的类成员可以允许其他任何类来访问，即是公有的。

private：表示只允许同一个类的成员访问，其它类包括它的子类都不能访问，即是私有的。

封装（Encapsulation）：每个对象都包含它能进行操作所需要的所有信息，这个特性叫封装，因此对象不必依赖其他对象来完成自己的操作。

对象的继承（inheritance）：代表了一种“is-a”的关系。继承者可以理解为是被继承者的特殊化，不仅有被继承者的特性，还有自己独有的个性。继承定义了类如何相互关联，共享特性。

protected：表示继承时，子类可以完全访问基类。用protected修饰的类成员，对子类公开，但不对其他类公开。

virtual：为了让子类的实例完全代替父类的类成员，父类必须把该成员申明为虚拟的。子类使用override关键字，将父类实现替换为它自己的实现，这就是方法重写（override）。

多态（polymorphism）：表示不同的对象可以执行相同的动作，但是要通过他们自己的实现代码来执行。

Generic Programming 泛型编程

模板（Template）指C++编程语言中的函数模板（function template）与类别模板（class template）。

template<class T>

容器（Container）：<vector>, <list>, <bitset>, <set>, <map>, <stack>, <queue>, <dequeue>.

迭代器（iterator）：<iterator>

算法（Algorithm）：<algorithm>, <cstdlib>


C++ 标准库

C语言的标准库 <X.h>，定义在std名字空间中<X>.

标准模版库（Standard Template Library, STL）


Boost C++ 库（Libraries）

Boost是一组扩充C++功能的经过同行评审（Peer-reviewed）且开放源代码程序库。许多Boost的开发人员是来自C++标准委员会，而部分的Boost库成为C++的TR1标准之一。

敏捷编程 Agile Programming

代码管理

Make

自动化编译链接管理工具。

  • CMake

CMake是"cross platform make"的缩写，是个开源的跨平台编译链接管理工具。

它用配置文件控制建构过程（build process）的方式和Unix的Make相似。CMake的配置文件取名为CMakeLists.txt。

Git

协同开发代码管理工具。

Gitlab系统的安装配置

Gitlab的使用和操作

CI

自动化连续集成和测试。

单元测试

Unit Test

Web应用开发

Javascript

PHP

移动应用开发

Android平台开发

iOS平台开发

参考文献

编程语言

  1. Google C++ Style Google C++ Style
  2. PEP 8 - Style Guide for Python Code PEP_8
  3. David Flanagan, JavaScript: The definitive guide: Activate your web pages. " O'Reilly Media, Inc.", 2011.
  4. Weiss, Mark Allen, Data structures and algorithm analysis in Java, Addison-Wesley Longman Publishing Co., Inc., 1998.
  5. Bjarne Stroustrup, The C++ programming language. Pearson Education, 2013.

计算机应用基础

  1. John L. Hennessy, and David A. Patterson. Computer architecture: a quantitative approach. Elsevier, 2011.
  2. Neil Matthew, and Richard Stones. Beginning linux programming. John Wiley & Sons, 2011.
  3. Miguel Grinberg, Flask Web Development: Developing Web Applications with Python. O'Reilly Media, Inc., 2014.

软件开发

  1. Shore, James. The art of agile development. " O'Reilly Media, Inc.", 2007.
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