公务员考试专业科目：计算机——计算机科学技术基础

公务员考试专业科目：计算机——计算机科学技术基础内容摘要：

户和计算机的接口。 比如用户键入一条简单的命令就能自动完成复杂的功能，这就是操作系统帮助的结果；二是统一管理计算机系统的全部资源，合理组织计算机工作流程，以便充分、合理地发挥计算机的效率。 操作系统通常应包括下列五大功能模块： （ 1）处理器管理。 当多个程序同时运行时，解决处理器 (CPU)时间的分配问题。 （ 2）作业管理。 完成某个独立任务的程序及其所需的数据组成一个作业。 作业管理的任务主要是为用户提供一个使用计算机的界面使其方便地运行自己的作业，并对所有进入系统的作业进行调度和控制，尽可能高效地利用整个系统的资源。 （ 3）存储器管理。 为各个程序及其使用的数据分配存储空间，并保证它们互不干扰。 14 （ 4）设备管理。 根据用户提出使用设备的请求进行设备分配，同时还能随时接收设备的请求（称为中断），如要求输入信息。 （ 5）文件管理。 主要负责文件的存储、检索、共享和保护，为用户提供文件操作的 方便。 操作系统的种类繁多，依其功能和特性分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等；依同时管理用户数的多少分为单用户操作系统和多用户操作系统；适合管理计算机网络环境的网络操作系统。 按其发展前后过程，通常分成以下六类： （ 1）单用户操作系统 (Single User Operating System) 单用户操作系统的主要特征是计算机系统内一次只能支持运行一个用户程序。 这类系统的最大缺点是计算机系统的资源不能充分利用。 微型机的 DOS、 Windows操作系统属于这一类。 （ 2）批处理操作系统 (Batch Processing Operating System) 批处理操作系统是 20 世纪 70 年代运行于大、中型计算机上的操作系统。 当时由于单用户单任务操作系统的 CPU 使用效率低， I/O 设备资源未充分利用，因而产生了多道批处理系统，它主要运行在大中型机上。 多道是指多个程序或多个作业 (MultiPrograms or Multi Jobs)同时存在和运行，故也称为多任务操作系统。 IBM 的 DOS/VSE 就是这类系统。 （ 3）分时操作系统 (TimeSharing Operating System) 分时 系统是一种具有如下特征的操作系统：在一台计算机周围挂上若干台近程或远程终端，每个用户可以在各自的终端上以交互的方式控制作业运行。 在分时系统管理下，虽然各用户使用的是同一台计算机，但却能给用户一种 “独占计算机 ”的感觉。 实际上是分时操作系统将 CPU 时间资源划分成极小的时间片（毫秒量级），轮流分给每个终端用户使用，当一个用户的时间片用完后， CPU 就转给另一个用户，前一个用户只能等待下一次轮到。 由于人的思考、反应和键入的速度通常比 cpu 的速度慢得多，所以只要同时上机的用户不超过一定数量，人们不会有延迟的感觉，好 像每个用户都独占着计算机。 分时系统的优点是：第一，经济实惠，可充分利用计算机资源；第二，由于采用交互会话方式控制作业，用户可以坐在终端前边思考、边调整、边修改，从而大大缩短了解题周期；第三，分时系统的多个用户间可以通过文件系统彼此交流数据和共享各种文件，在各自的终端上协同完成共同的任务。 分时操作系统是多用户多任务操作系统， UNIX是国际上最流行的分时操作系统。 此外， UNIX具有网络通信与网络服务的功能，也是广泛使用的网络操作系统。 （ 4）实时操作系统 (RealTime Operating System) 在某些应用领域，要求计算机对数据能进行迅速处理。 例如，在自动驾驶仪控制下飞行的飞机、导弹的自动控制系统中，计算机必须对测量系统测得的数据及时、快速地进行处理和反应，以便达到控制的目的，否则就会失去战机。 这种有响应时间要求的快速处理过程叫做实时处理过程，当然，响应的时间要求可长可短，可以是秒、毫秒或微秒级的。 对于这类实时处理过程，批处理系统或分时系统均无能为力了，因此产生了另一类操作系统 ——实时操作系统。 配置实时操作系统的计算机系统称为实时系统。 实时系统按其使用方式可分成两类：一类是广泛用于钢铁、炼油、化 工生产过程控制，武器制导等各个领域中的实时控制系统；另一类是广泛用于自动订票系统、情报检索系统、银行业务系统、超级市场销售系统中的实时数据处理系统。 （ 5）网络操作系统 (Network Operating System) 计算机网络是通过通信线路将地理上分散且独立的计算机联结起来的一种网络，有了计算机网络之后，用户可以突破地理条件的限制，方便地使用远处的计算机资源。 提供网络通信和网络资源共享功能的操作系统称为网络操作系统。 （ 6）微机操作系统 微机操作系统随着微机硬件技术的发展而发展，从简单到复杂。 Microsoft 公司开发的 DOS 15 是一单用户单任务系统，而 Windows 操作系统则是一单用户多任务系统，经过十几年的发展，已从 Windows 发展到目前的 Windows NT、 Windows 2020 和 Windows XP，它是当前微机中广泛使用的操作系统之一。 Linux是一个原码公开的操作系统，目前已被越来越多的用户所采用，是 Windows 操作系统强有力的竞争对手。 2）语言处理系统（翻译程序） 如前所述，机器语言是计算机唯一能直接识别和执行的程序语言。 如果要在计算机上运行高级语言程序就必须配备 程序语言翻译程序（下简称翻译程序）。 翻译程序本身是一组程序，不同的高级语言都有相应的翻译程序。 对于高级语言来说，翻译的方法有两种： 一种称为 “解释 ”。 早期的 BASIC 源程序的执行都采用这种方式。 它调用机器配备的 BASIC“解释程序 ”，在运行 BASIC 源程序时，逐条把 BASIC 的源程序语句进行解释和执行，它不保留目标程序代码，即不产生可执行文件。 这种方式速度较慢，每次运行都要经过 “解释 ”，边解释边执行。 另一种称为 “编译 ”，它调用相应语言的编译程序，把源程序变成目标程序（以 .OBJ 为扩展名），然后再用 连接程序，把目标程序与库文件相连接形成可执行文件。 尽管编译的过程复杂一些，但它形成的可执行文件（以 .exe 为扩展名）可以反复执行，速度较快。 运行程序时只要键入可执行程序的文件名，再按 Enter 键即可。 对源程序进行解释和编译任务的程序，分别叫做编译程序和解释程序。 如 FORTRAN、COBOL、 PASCAL 和 C 等高级语言，使用时需有相应的编译程序； BASIC、 LISP 等高级语言，使用时需用相应的解释程序。 3）服务程序 服务程序能够提供一些常用的服务性功能，它们为用户开发程序和使用计算机提供了方便，像微 机上经常使用的诊断程序、调试程序、编辑程序均属此类。 4）数据库管理系统 在信息社会里，社会和生产活动产生的信息很多，使人工管理难以应付，人们希望借助计算机对信息进行搜集、存储、处理和使用。 数据库系统 (Data Base System, DBS)就是在这种需求背景下产生和发展的。 数据库是指按照一定联系存储的数据集合，可为多种应用共享。 数据库管理系统 (Data Base Management System, DBMS)则是能够对数据库进行加工、管理的系统软件。 其主要功能是建立、消除、维护数据库及对库中 数据进行各种操作。 数据库系统主要由数据库 (DB)、数据库管理系统 (DBMS)以及相应的应用程序组成。 数据库系统不但能够存放大量的数据，更重要的是能迅速、自动地对数据进行检索、修改、统计、排序、合并等操作，以得到所需的信息。 这一点是传统的文件柜无法做到的。 数据库技术是计算机技术中发展最快、应用最广的一个分支。 可以说，在今后的计算机应用开发中大都离不开数据库。 因此，了解数据库技术尤其是微机环境下的数据库应用是非常必要的。 2 应用软件 为解决各类实际问题而设计的程序系统称为应用软件。 从其服务对象的角度，又 可分为通用软件和专用软件两类。 1）通用软件 这类软件通常是为解决某一类问题而设计的，而这类问题是很多人都要遇到和解决的。 例如：文字处理、表格处理、电子演示等。 2）专用软件 在市场上可以买到通用软件，但有些具有特殊功能和需求的软件是无法买到的。 比如某个用 16 户希望有一个程序能自动控制车床，同时也能将各种事务性工作集成起来统一管理。 因为它对于一般用户是太特殊了，所以只能组织人力开发。 当然开发出来的这种软件也只能专用于这种情况。 五、软件基础知识；程度设计语言的基本概念 程序 设计语言，通常简称为 编程语言 ，是一组用来定义 计算机程序 的语法规则。 它是一种被标准化的交流技巧，用来向 计算机 发出指令。 一种计算机语言让程序员能够准确地定义计算机所需要使用的数据，并精确地定义在不同情况下所应当采取的行动。 程序设计语言原本是被设计成专门使用在计算机上的，但它们也可以用来定义算法或者数据结构。 正是因为如此，程序员才会试图使程序代码更容易阅读。 设计语言往往使程序员能够比使用机器语言更准确地表达他们所想表达的目的。 对那些从事计算机科学的人来说，懂得程序设计语言是十分重要的，因为在当今所有的计算都需 要程序设计语言才能完成。 在过去的几十年间，大量的程序设计语言被发明、被取代、被修改或组合在一起。 尽管人们多次试图创造一种通用的程序设计语言，却没有一次尝试是成功的。 之所以有那么多种不同的编程语言存在的原因是，编写程序的初衷其实也各不相同；新手与老手之间技术的差距非常大，而有许多语言并对新手来说太难学；还有，不同程序之间的运行成本（ runtime cost）各不相同。 有许多用于特殊用途的语言，只在特殊情况下使用。 例如， PHP 专门用来显示网页； Perl 更适合文本处理； C 语言被广泛用于操作系统和编译器 的开发（所谓的系统编程）。 高级程序设计语言（也称高级语言）的出现使得计算机程序设计语言不再过度地倚赖某种特定的机器或环境。 这是因为高级语言在不同的平台上会被编译成不同的机器语言，而不是直接被机器执行。 最早出现的编程语言之一 FORTRAN 的一个主要目标，就是实现平台独立。 虽然大多数的语言可以既可被编译（ piled）又可被解译（ interpreted），但大多数只在一种情况下能够良好运行。 在一些编程系统中，程序要经过几个阶段的编译，一般而言，后阶段的编译往往更接近机器语言。 这种常用的使用技巧最 早在 1960年代末用于 BCPL，编译程序先编译一个叫做 “0代码 ”的转换程序（ representation），然后再使用虚拟器转换到可以运行于机器上的真实代码。 这种成功的技巧之后又用于Pascal 和 Pcode，以及 Smalltalk 和二进制码，虽然在很多时候，中间过渡的代码往往是解译，而不是编译的。 如果所使用的翻译的机制是将所要翻译的程序代码作为一个整体翻译，并之后运行内部格式，那么这个翻译过程就称为编译。 因此，一个编译器是一个将可阅读的程 17 序文本（叫做源代码）作为输入的数据，然后输出可执行文件（ object code）。 所输出的可执行文件可以是机器语言，由计算机的中央处理器直接运行，或者是某种模拟器的二进制代码。 发展趋势 程序设计语言是软件的重要方面。 它的发展趋势是模块化、简明性和形式化。 ① 模块化。 不仅语言具有模块成分，程序由模块组成，而且语言本身的结构也是模块化的。 ② 简明性。 涉及的基本概念不多，成分简单，结构清晰，易学易用。 ③ 形式化。 发展合适的形式体系，以描述语言的语法、语义、语用。 第二章 多媒体技术 多媒体概念 多媒体是电脑和信息界里一个新的应用领域，许多人注意到了多媒体的巨大的市场潜力和广阔的应用前景，但对于多媒体的定义和界定的范围可谓是众说纷纷莫衷一是。 究竟何谓多媒体呢。 所谓 “ 多媒体 ” （ Multimedia），可简单地理解为：一种以交互方式将文本、图形、图像、音频、视频等多种媒体信息， 经过计算机设备的获取、操作、编辑、存储等综合处理后，以单独或合成的形态表现出来的技术和方法。 特别是，它将图形、图像和声音结合起来表达客观事物，在方式上非常生动、直观、易被人们接受。 人们熟悉的报纸、杂志、电影、电视、广播等，都是以它们各自的媒体进行信息传播。 有些是以文字作媒体，有些是以声音作媒体，有些是以图像作媒体，有些是以图、文、声、像作媒体。 以电视为例， 虽然它也是以图、文、声、像作媒体，但它与多媒体系统存在明显的区别：第一，电视观赏的全过程均是被动的，而多媒体系统为用户提供了交互特性，极大地调动了人的 18 积极性和主动性。 第二，人们过去熟悉的图、文、声、像等 媒体几乎都是以模拟量进行存储和传播的，而多媒体是以数字量的形式进行存储和传播的。 多媒体具有多样化、交互性和集成性三个关键特性。 多样化指的是信息媒体的多样化；交互性是指提供人们多种交互控制能力；集成性指不同媒体信息、不同视听设备及软、硬件的有机结合。 多媒体以其丰富多彩的媒体表现形式、高超的交互能力、高度的集成性、灵活多变的适应性得到了广泛的应用，并形成了新的行业。 20世纪 90 年代是多媒体发展和普及的年代，是我国科技跃身国际高科技的机会。 多媒体技术 要进一步推动多媒体技术的应用，加快多媒体 产品的实用化、产业化和商品化的步伐，首先就要研究多媒体的关键技术，其中主要包括数据压缩与解压缩、媒体同步、多。