第一章 计算机基础知识1.1 计算机概述一、计算机的四特点：1有信息处理的特性 2有程序控制的特性 3有灵活选择的特性 4有正确应用的特性二、计算机发展经历 5 个重要阶段,它们是并行关系：1大型机阶段 40-50 年代 2小型机阶段 60-70 年代 3微型机阶段 70-80 年代 4客户机/服务器阶段 5Internet 阶段（Arpanet 是在 1983 年第一个使用 TCP/IP 协议的；在 1991 年 6 月我国第一条与国际互联网连接的专线建成，它从中国科学院高能物理研究所接到美国斯坦福大学的直线加速器中心；在 1994 年实现 4 大主干网互连(中国公用计算机互联网 Chinanet、中国科学技术网Cstnet、中国教育和科研计算机网 Cernet、中国金桥信息网 ChinaGBN)，即全功能连接或正式连接）三、计算机应用领域：1科学计算 2事务处理 3过程控制 4辅助工程(CAE，CAI，CAT) 5人工智能 6网络应用 7多媒体应用12 计算机硬件系统1一个完整的计算机系统由软件和硬件两部分组成。2硬件具有原子的特性，成本低速度快；软件具有比特的特性，成本高速度慢。二者在功能上具有等价性、且具有同步性。3计算机硬件组成四个层次：芯片 板卡 整机 网络一、计算机硬件的种类：计算机传统分类：巨型机、大型计算机，中型计算机，小型计算机、微型计算机。IEEE1989 年分类：大型主机、小型计算机、个人计算机、工作站、巨型计算机、小巨型计算机。计算机现实分类：服务器（按处理器体系结构分 CISCRISCVLIW 三种，按结构分刀片式），工作站（基于 RISC 和 UNIX 操作系统的份额专业工作站和基于 Interl 和 Windows 的 PC 工作站） ，台式机，笔记本，手持设备。二、计算机指标：1字长（位数） 。8 位是一个字节，16 位是一个字，32 位是一个双字长，64 位是两个双字长。指 CPU 一次能处理寄、存器能储存 32 位数据2速度。MIPS 是表示单字长定点指令的平均执行速度，MFLOPS 是考察单字长浮点指令的平均执行速度。3容量。Byte 用 B 表示。4数据传输率（带宽） 。Bps 用 b。 5可靠性。平均无故障时间 MTBF 和平均故障修复时间 MTTR 来表示。6产品名称和版本。越高越好。3. 微处理器简史：Intel8080（8 位）Intel8088（16 位）奔腾（32 位）安腾（64 位）三奔腾芯片的技术特点：奔腾 32 位芯片，主要用于台式机和笔记本，奔腾采用了精简指令 RISC 技术。超标量技术。通过内置 2 条 U、V （仅精简指令）整数指令流水线和 1 条浮点指令流水线，同时执行多个处理，其实质是用空间换取时间。超流水线技术。通过细化流水，提高主频，使得机器在一个周期内完成一个甚至多个操作，其实质是用时间换取空间。经典奔腾每条整数流水线分为四级流水：指令预取，译码，执行和写回结果。浮点流水线分 8 级流水，前 4 点同，后 4 点：二级浮点操作、一级 4 舍5 入及写回浮点运算、一级为出错报告分支预测。为提高流水线吞吐率，内置分支目标缓存器，动态的预测程序分支的转移情况。双 CACHE 哈佛结构：指令与数据分开。 固化常用指令。增强的 64 位数据总线。内部总线是 32 位，外部总线增为 64 位。采用 PCI 标准的局部总线。错误检测即功能用于校验技术，前者可在内部多处设置偶校验，以保证数据传送正确，后者能通过双工系统的运算结果相比较，判断是否出现异常操作。内建能源效率技术。支持多重处理。与 CPU 发展相似，由提高主频到多核处理。四安腾芯片的技术特点： 64 位处理机,简明并行指令计算 EPIC。奔腾系列为 32 位,精简指令技术 RISC。286.386 复杂指令系统 CISC。奔三增加了：SSE：Streaming SIMD Extensions 流式的单指令流、多数据流扩展指令。五主板由五部分组成：CPU,存储器,总线,插槽以及电源。主版的分类：按芯片集分： x 的,按 CPU 芯片分，按数据端口：SCSI、EDO 、 AGP,按主版规格分：带 T 的, ,按 CPU 插座分：Socket、Slot 槽,扩展槽分 EISA、PCI 、USB六网卡主要功能：实现与主机总线的通信连接，解释并执行主机的控制命令。实现数据链路层的功能，如形成数据帧，差错校验，发送接收等。实现物理层的功能。13 计算机软件的组成1基本概念：由程序（指令序列组成）和相关文档构成。分系统软件和应用软件（核心是操作系统）软件是用户与计算机硬件系统之间的桥梁。软件就是指令序列以代码形式储存储存器中。这些指令序列就是程序。2常用应用软件：字处理：Word( 微软)、WPS(金山)；电子表格：Excel( 微软)、Lotus1-2-3(Lotus)、数据库：Access( 微软)、Lotus Approach(Lotus)；投影演示：Powerpoint(微软) ；桌面出版：Publisher(微软)、 PageMaker(Adobe)；浏览器：InternetExplorer(微软)、Communicator(Netscape 即网景 )、Firefox(火狐) ；金山 WPS2000 已不是单纯的字处理软件，而是集成的办公系统软件，类似于微软 Office 组件。3软件开发过程（三个阶段）：计划阶段：分为问题定义、可行性研究（是决定软件项目是否开发的关键）开发阶段：在开发前期分为需求分析、总体设计、详细设计三个子阶段，在开发后期分为编码、测试两个子阶段。前期必须形成的文档有：软件需求说明书，软件设计规格说明书；后期主要形成各种报告。运行阶段：主要任务是软件维护。为了排除软件系统中仍然可能隐含的错误，扩充软件功能。4、把高级语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具，有两种类型：解释程序与编译程序。解释程序就是把源程序输入一句，翻译一句，执行一句，并不成为整个目标程序，速度慢。编译程序是把输入的整个源程序进行全部的翻译转换，产生出机器语言的目标程序，然后让计算机执行从而得到计算机结果，速度快14 多媒体媒体的概念与分类: (1)媒体的概念:信息的载体 (2)媒体的分类：传输媒体、表现媒体、表示媒体、感觉媒体1基本概念：有声有色的信息处理与利用技术。2多媒体技术分为偏软件技术和偏硬件技术。3多媒体硬件系统的基本组成有：CD-ROM 具有 A/D 和 D/A 转换功能 具有高清晰的彩色显示器 具有数据压缩和解压缩的硬件支持4. 音频流和视频流之间的同步叫做“唇同步” ，要求音视频之间的偏移在80ms 内；打电话等音频业务，允许的最大时延 0.25s，时延抖动小于 10ms，否则通话不畅。4多媒体的关键技术：数据压缩和解压缩技术。JPEG：实用与连续色调，多级灰度，彩色或单色静止图象。 MPEG：包括视频、音频和系统，考虑音频和视频同步。 P64 标准：CCITT 的 H.261号建议，P 为可变参数，目标是可视电话和视频会议，可覆盖整个 ISDN 信道。按压缩前后图像的差别可分为无损（信息熵编码法）和有损压缩（预测编码法、变换编码法、矢量量化编码法） ，按照原理分为熵编码（无损） 、源编码（有损） 、混合编码。芯片和插卡技术。 多媒体操作系统技术。多媒体数据管理技术。超文本就是收集、储存和浏览离散信息以及建立和表现信息之间关系的技术。当信息不限于文本时，称为超媒体。超媒体技术是一种典型的数据管理技术，它是由称之为结点(node)和表示结点之间联系的链 (link)组成的有向图（网络） ，用户可以对其进行浏览、查询和修改等操作。6超媒体系统的组成：编辑器。编辑器可以帮助用户建立，修改信息网络中的结点和链。导航工具。一是数据库那样基于条件的查询，一是交互样式沿链走向的查询。超媒体语言。超媒体语言能以一种程序设计方法描述超媒体网络的构造，结点和其他各种属性。7.流（式）媒体：把整个音频、视频、3D 等多媒体文件经过特殊压缩，形成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时地依次传送。服务模式：P2P 服务模式。优点：不需要 Internet 路由器和网络基础设施的支持，因此性价比高、易于部署。其次可以上传特点：连续性、实时性、时序性。主要技术目标：通过一定的技术手段实现在数据网络上的有效地传递多媒体信息流。第二章 网络基第二章 网络技术基础21 计算机网络的形成与发展计算机网络形成与发展大致分为如下 4 个阶段：1第一个阶段可以追述到 20 世纪 50 年代。2第二个阶段以 20 世纪 60 年代美国的APPANET 与分组交换技术为重要标志。3第三个阶段从 20 世纪 70 年代中期开始。4第四个阶段是 20 世纪 90 年代开始。22 计算机网络的定义（广义定义计算机通信网络、资源共享的观点和用户透明性观点定义分布式计算机系统）1计算机网络的定义：以能够相互共享资源的方式互连起来自治计算机系统的集合。计算机网络的基本特征：资源共享。2表现特征：计算机网络建立的主要目标是实现计算机资源的共享。是分布在不同地理位置的多立的“自治计算机” 。我们判断计算机是否互连成计算机网络，主要是看它们是不是独立的“自治算机” 。 连网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。22.2 计算机网络的分类1广播式网络（通过一条公共信道实现）和点-点式网络（通过分组存储转发实现） 。采用分组存储转发与路由选择是点-点式网络与广域网络的重要区别之一。2按覆盖地理范围和规模分：局域网（LAN） 、广域网(WAN)、城域网(MAN)、一、广域网的通信子网采用分组交换技术，利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网互联。早期计算机网络结构实质上是广域网的结构。广域网的功能：数据处理与数据通信。早期广域网从逻辑功能上可分为：资源子网与通信子网。资源子网负责全网的数据处理，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。主要包括主机和终端。主机通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。终端是用户访问网络的界面。通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点。通信线路为通信处理机之间以及通信处理机与主机之间提供通信信道。广域网的特点和主要技术：1适应大容量与突发性通信的要求；2适应综合业务服务的要求；3开放的设备接口与规范化的协议；4完善的通信服务与网络管理。代表性技术：X25 网：公用分组交换网、 FR、SMDS 、B-ISDN、N-ISDN、 帧中继：光纤 ATM：异步传输模式 用于多媒体 二、广域网扩大了资源共享的范围，局域网增强了资源共享的深度。局域网的特点和主要技术。覆盖有限的地理范围；高数据传输率；一般一个单位所有，比较容易使用和维护。主要技术：以太网、令牌总线、令牌环网分类：按介质访问控制方法分为共享局域网与交换局域网两种，按使用传输介质类型分有线介质局域网和无线介质局域网。三、城域网的特点和主要技术（5）早期的城域网产品主要是光纤分布式数据接口(FDDI，其协议是 802.3 与 802.5)。（6）各种城域网建设方案有几个相同点：传输介质采用光纤，交换接点采用基于 IP 交换的高速路由交换机或 ATM 交换机，在体系结构上采用核心交换层，业务汇聚层与接入层三层模式。城域网 MAN 介于广域网与局域网之间的一种高速网络。特点：1几十公里范围内 2用于连接局域网现代网络结构的特点：微机通过局域网连入广域网，局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的。路由器是网络中最重要的部分。22.3 计算机网络拓扑构型1定义：计算机