大學計算機信息技術培訓教程

第1章信息技術概述1.1信息與信息技術信息信息的含義：從客觀事物立場看，信息是事物運動的狀態(tài)及狀態(tài)變化的方式；從認識主體立場看，信息是認識主體所感知或所表述的事物運動及變化方式的形式、內(nèi)容和效用。信息與物質(zhì)和能量同樣重要，它是人們認識世界、改造世界的一種基本資源信息有多種表現(xiàn)形式，語言、文字、聲音、圖片等都是信息的表現(xiàn)形式(也稱為信息的載體或媒體)信息處理信息處理：為獲取有效的信息而施加于初始信息的所有操作信息處理包括：信息的收集(如信息的感知、測量、獲取、輸入等)信息的加工(如信息的分類、計算、分析、轉(zhuǎn)換等)信息的存儲(如書寫、攝影、錄音、錄像等)信息的傳遞(如郵寄、電報、電話、廣播等)信息的施用(如控制、顯示等)信息技術信息技術（InformationTechnology，簡稱IT）指的是用來擴展人們信息器官功能、協(xié)助人們更有效地進行信息處理的一門技術。信息技術包括：擴展感覺器官功能的感測(獲取)與識別技術擴展神經(jīng)系統(tǒng)功能的通信技術擴展大腦功能的計算(處理)與存儲技術擴展效應器官功能的控制與顯示技術信息處理系統(tǒng)用于輔助人們進行信息獲取、傳遞、存儲、加工處理、控制及顯示的綜合使用各種信息技術的系統(tǒng)，可以通稱為信息處理系統(tǒng)現(xiàn)代信息技術主要特征：以數(shù)字技術（計算機）為基礎以計算機及其軟件為核心采用電子技術（包括激光技術）進行信息的收集、傳遞、加工、存儲、顯示與控制1.2微電子技術簡介微電子技術與集成電路微電子技術：實現(xiàn)電子電路和電子系統(tǒng)的超小型化及微型化的技術，以集成電路為核心電子電路中元器件的發(fā)展演變：電子管晶體管小規(guī)模集成電路超大規(guī)模集成電路集成電路(IntegratedCircuit，簡稱IC)： 以半導體單晶片作為基片,采用平面工藝，將晶體管、電阻、電容等元器件及其連線所構(gòu)成的電路制作在基片上所構(gòu)成的一個微型化的電路或系統(tǒng)集成電路的制造材料：現(xiàn)代集成電路使用的半導體材料主要是硅，也可以是化合物半導體如砷化鎵等集成電路的集成度：單個集成電路所含電子原件的數(shù)目小規(guī)模集成電路（SSI）：小于100電子元件中規(guī)模集成電路（MSI）：100~3000電子元件大規(guī)模集成電路（LSI）：3000~10萬電子元件超大規(guī)模集成電路（VLSI）：10萬~100萬電子元件極大規(guī)模集成電路（ULSI）：超過100萬電子元件集成電路的分類按用途分：通用集成電路和專用集成電路（ASIC）按電路的功能分：數(shù)字集成電路和模擬集成電路按晶體管結(jié)構(gòu)、電路和工藝分：雙極型（Bipolar）電路、金屬氧化物半導體(MOS)電路、雙極-金屬氧化物半導體集成電路等集成電路的發(fā)展趨勢集成電路的工作速度主要取決于組成邏輯門電路的晶體管尺寸。晶體管的尺寸越小，其極限工作頻率越高，門電路的開關速度越快。Moore定律：單塊集成電路的集成度平均每18個月翻一番(GordonE.Moore,1965年)IC卡IC卡(chipcard、smartcard)，又稱為集成電路卡，它是把集成電路芯片密封在塑料卡基片內(nèi)，使其成為能存儲信息、處理和傳遞數(shù)據(jù)的載體特點：存儲信息量大保密性能強可以防止偽造和竊用抗干擾能力強可靠性高IC卡的類型(按芯片分類)存儲器卡：封裝的集成電路為存儲器，信息可長期保存，也可通過讀卡器改寫。結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。用于安全性要求不高的場合，如電話卡、水電費卡、公交卡、醫(yī)療卡等（帶加密邏輯的存儲器卡增加了加密電路）CPU卡：封裝的集成電路為中央處理器（CPU）和存儲器，還配有芯片操作系統(tǒng)(ChipOperatingSystem)，處理能力強，保密性更好，常用作證件和信用卡使用。手機中使用的SIM卡就是一種特殊的CPU卡。IC卡的類型(按使用方式分類)接觸式IC卡(如電話IC卡)：表面有方型鍍金接口，共8個或6個鍍金觸點。使用時必須將IC卡插入讀卡機，通過金屬觸點傳輸數(shù)據(jù)；用于信息量大、讀寫操作比較復雜的場合,但易磨損、怕臟、壽命短非接觸式IC卡(射頻卡、感應卡)：采用電磁感應方式無線傳輸數(shù)據(jù)，解決了無源（卡中無電源）和免接觸問題；操作方便，快捷，采用全密封膠固化，防水、防污，使用壽命長；用于讀寫信息較簡單的場合，如身份驗證等1.3通信技術入門通信：各種信息的傳遞現(xiàn)代通信：使用電波或光波傳遞信息的技術，也稱為電信（telecommunication），如電報、電話、傳真、電子郵件、BBS、QQ等通信系統(tǒng)：實現(xiàn)信息傳遞所需的一切技術設備和傳輸媒體的總和通信的基本原理通信系統(tǒng)的簡單模型：至少須有三個要素組成，即信息的發(fā)送者（信源）、信息的接收者（信宿）、信息的傳輸通道（信道）通信系統(tǒng)中被傳輸?shù)男畔⒈仨氜D(zhuǎn)換成某種電信號(或光信號)才能進行傳輸電（或光）信號強度的變化有兩種形式：連續(xù)形式的信號——也叫模擬信號離散形式的信號——也叫數(shù)字信號如何遠距離傳輸信號：高頻震蕩的信號在長距離通信中能比其它信號傳送得更遠，可以把這種高頻正弦波信號作為攜帶信息的載波調(diào)制：利用信源信號去調(diào)整（改變）載波的某個參數(shù)的過程解調(diào)：接收方把載波所攜帶的信號檢測出來恢復為原始信號形式的過程模擬信號的調(diào)制方式：調(diào)頻、調(diào)幅、調(diào)相數(shù)字信號的調(diào)制方式：幅移鍵控、頻移鍵控、相移鍵控怎樣減低成本傳輸信號：讓多路信號同時共用一條傳輸線進行傳輸，即多路復用技術頻分多路復用(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)：將每個通信終端發(fā)送的信號調(diào)制在不同頻率的載波上，通過頻分多路復用器(MUX)將它們復合成為一個信號，然后在同一傳輸線路上進行傳輸。抵達接收端之后，借助分路器(DEMUX)把不同頻率的載波分離出來，送到不同的接收設備時分多路復用(TimeDivisionMultiplexing,TDM)：各通信終端（計算機、電話）以規(guī)定的順序和時間輪流使用同一傳輸線路進行數(shù)據(jù)傳輸；時分多路復用技術又可分為同步時分多路復用和異步時分多路復用模擬通信與數(shù)字通信模擬通信：直接傳輸信源產(chǎn)生的模擬信號或通過用模擬信號對載波調(diào)制后進行傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g應用：傳統(tǒng)的有線載波電話、無線電廣播、電視（衛(wèi)星電視、數(shù)字有線電視除外）優(yōu)點：歷史長，技術成熟，結(jié)構(gòu)簡單，成本低缺點：在信號的調(diào)制和傳輸過程中易受噪聲干擾，傳輸質(zhì)量不夠穩(wěn)定趨勢：已經(jīng)越來越多地被數(shù)字通信所取代數(shù)字通信：將信源產(chǎn)生的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號（或信源直接產(chǎn)生數(shù)字信號）之后，直接進行傳輸或通過用數(shù)字信號對載波進行數(shù)字調(diào)制來傳輸信息的技術稱為數(shù)字通信數(shù)字通信技術的優(yōu)點：抗干擾能力強，差錯可控制，無噪聲積累，傳輸質(zhì)量高靈活性好，能適應多種應用需求，聲音、圖像、數(shù)據(jù)均可傳輸傳輸?shù)臄?shù)字信號可以直接由計算機進行存儲、管理和處理數(shù)字信號的加密比模擬信號容易，所以通信的安全性高數(shù)字電路容易用超大規(guī)模集成電路實現(xiàn)，有利于通信設備的小型化、微型化，也降低了功耗數(shù)字通信系統(tǒng)的主要性能指標信道帶寬(也稱為信道容量,bandwidth)：一個信道允許的最大(高)數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率(簡稱數(shù)據(jù)速率,datarate)：實際進行數(shù)據(jù)傳輸時單位時間內(nèi)傳送的二進位數(shù)目，計量單位：位/秒(bps)、千位/秒(kbps)、兆位/秒(Mbps)或千兆位/秒(Gbps)等誤碼率(errorrate)：數(shù)據(jù)傳輸中規(guī)定時間內(nèi)出錯數(shù)據(jù)占被傳輸數(shù)據(jù)總數(shù)的比例端－端延遲(end-enddelay)：數(shù)據(jù)從信源傳送到信宿所花費的時間。光纖通信和無線通信通信分為有線通信和無線通信兩類：有線通信使用的傳輸介質(zhì)有金屬導體和光導纖維，金屬導體利用電流傳輸介質(zhì)，如雙絞線、同軸電纜；光導纖維通過光波傳輸信息，如光纜；無線通信是使用電磁波來傳輸信息，如無線電波、微波、紅外線和激光等傳輸介質(zhì)的類型與特點：金屬導體：利用電流(電壓)傳輸信息，常見的有雙絞線和同軸電纜雙絞線分類：3類線(10Mb/s)；5類線(100Mb/s)；6類線(200Mb/s)無屏蔽雙絞線(UTP)；屏蔽雙絞線(STP)同軸電纜分類:基帶同軸電纜；寬帶同軸電纜光導纖維：光線的入射角足夠大時，就會出現(xiàn)全反射，重復此過程，光就沿著光纖傳播光纖分類：單模（傳輸距離遠，速率高）；多模（傳輸距離近，速率低）無線通信傳輸介質(zhì)：無線電波；微波；紅外線；激光光纖通信原理：光纖主要用于傳輸數(shù)字信號，在發(fā)信端，由需要傳輸?shù)臄?shù)字信號（電信號）去驅(qū)動一個光源（半導體激光器或發(fā)光二極管），并對發(fā)出的光信號進行調(diào)制。調(diào)制后的光信號通過光纖傳輸?shù)浇邮斩?，信號?jīng)放大后由光檢測器（半導體光電管）進行檢測、解調(diào)，轉(zhuǎn)換成電信號之后輸出。為了補償光纖線路的損耗，消除信號失真和噪聲干擾，每隔一定的距離要接入中繼器。波分多路復用(WaveDivisionMultiplexing,WDM)：在一根光纖中同時傳輸幾種不同波長的光波，以達到增大信道容量的目的。無線通信：模擬信號或數(shù)字信號使用電磁波調(diào)制后進行傳輸無線電波按頻率分成中波、短波、超短波和微波中波：沿地面?zhèn)鞑ィ@射能力強，適用于廣播和海上通信短波：具有較強的電離層反射能力，適用于環(huán)球通信微波：300MHz～300GHz范圍內(nèi)的電磁波，波長為1m～1mm微波通信的三種形式：地面微波接力通信；衛(wèi)星通信；對流層散射通信衛(wèi)星通信：利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號所實現(xiàn)的通信移動通信移動通信：處于移動狀態(tài)的對象相互間的通信，如手機、無繩電話、尋呼系統(tǒng)等優(yōu)點：克服通信終端位置對用戶的限制，快速和及時地傳遞信息蜂窩移動通信原理：每10km～20km的區(qū)域稱為單元（形似蜂窩），單元的中央建有一個基站，該單元內(nèi)所有手機都向該基站發(fā)送信號并接收基站發(fā)給的信號；所有單元既相互分割，又彼此有所交疊，連成整個移動通信服務網(wǎng)；所有基站都通過微波或電纜、光纜與移動交換中心通信移動通信的發(fā)展過程：第一代模擬移動通信系統(tǒng)：使用頻段——800MHz/900MHz第二代移動通信系統(tǒng)：傳輸?shù)氖菙?shù)字化的語音/文字信號；使用頻段——900MHz/1800MHz我國使用的2種標準：GSM（歐洲移動通信系統(tǒng)，也稱全球通、全數(shù)字系統(tǒng))；

CDMA(碼分多址接入，CodeDivisionMultipleAccess)第三代數(shù)字移動通信系統(tǒng)：使用頻段——1885MHz~2025MHz，2110MHz~2200MHz標準：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA(時分-同步碼分多址接入)第3代移動通信技術（簡稱3G）的目標：（1）全球漫游（2）適應多種環(huán)境，地面移動通信與衛(wèi)星移動通信相結(jié)合（3）提供高質(zhì)量的話音通信、數(shù)據(jù)通信和高分辨率圖像通信（4）提供足夠的系統(tǒng)容量，具有高保密性和優(yōu)質(zhì)的服務1.4數(shù)字技術基礎信息的基本單位——比特(bit)比特：bit，binarydigit的縮寫，中文翻譯為“二進位數(shù)字”、“二進位”或簡稱為“位”比特只有2種取值0和1，一般無大小之分比特是組成數(shù)字信息的最小單位數(shù)值、文字、符號、圖像、聲音、命令都可以使用比特來表示比特的運算使用邏輯代數(shù)，它有3種基本邏輯運算：邏輯加（也稱“或”運算，用符號“OR”、“∨”或“＋”表示）邏輯乘（也稱“與”運算，用符號“AND”、“∧”或“?”表示，也可省略）取反（也稱“非”運算，用符號“NOT”或上橫杠“ˉ”表示）存儲容量的計量單位：在計算器的存儲器中存儲比特時，以字節(jié)為基本單位。一個字節(jié)包含8個比特，字節(jié)簡記為B。外存儲器容量的計量單位KB:1KB=210字節(jié)=1024B（千字節(jié)）MB:1MB=220字節(jié)=1024KB（兆字節(jié)）GB:1GB=230字節(jié)=1024MB（吉字節(jié)、千兆字節(jié)）TB:1TB=240字節(jié)=1024GB（太字節(jié)、兆兆字節(jié)）外存儲器容量經(jīng)常使用10的冪次來計算：1MB＝103KB＝1000KB1GB＝106KB＝1000000KB1TB＝109KB=1000000000KB在數(shù)據(jù)通信和計算機網(wǎng)絡中傳輸二進制信息時，是一位一位串行傳輸?shù)?，傳輸速率的單位是每秒多少比特，且kilo、mega、giga等也作為10的冪次計算。常用的傳輸速率單位如下比特/秒（b/s）：也稱bps千比特/秒(Kb/s)：1Kb/s=103b/s兆比特/秒(Mb/s)：1Mb/s=103Kb/s=106b/s吉比特/秒(Gb/s)：1Gb/s=103Mb/s=106Kb/s=109b/s太比特/秒(Tb/s)：1Gb/s=103Gb/s=106Mb/s=109Kb/s=1012b/s比特與二進制數(shù)不同進位制數(shù)的表示和含義十進制數(shù)：每一位可使用十個不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）低位與高位的關系是：逢10進1各位的權(quán)值是10的整數(shù)次冪（基數(shù)是10）標志：尾部加“D”或缺省二進制數(shù)每一位使用兩個不同數(shù)字表示（0、1），即每一位使用1個“比特”表示低位與高位的關系是：逢2進1各位的權(quán)值是2的整數(shù)次冪（基數(shù)是2）標志：尾部加B八進制數(shù)每一位使用八個不同數(shù)字表示（0、1、2、3、4、5、6、7）低位與高位的關系是：逢8進1各位的權(quán)值是8的整數(shù)次冪（基數(shù)是8）標志：尾部加Q十六進制數(shù)每一位使用十六個數(shù)字和符號表示（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）低位與高位的關系是：逢16進1,基數(shù)為16各位的權(quán)值是16的整數(shù)次冪（基數(shù)是16）標志：尾部加H不同進制數(shù)的相互轉(zhuǎn)換十進制數(shù)→二進制數(shù)：整數(shù)和小數(shù)分開轉(zhuǎn)換整數(shù)部分：除以2逆序取余小數(shù)部分：乘以2順序取整二進制數(shù)→十進制數(shù)：二進制數(shù)的每一位乘以其相應的權(quán)值，然后累加可得十進制數(shù)值八進制→二進制：把每個八進制數(shù)字改寫成等值的3位二進制數(shù)，且保持高低位的次序不變二進制→八進制：整數(shù)部分從低位向高位每3位用一個等值的八進制數(shù)來替換，不足3位時在高位補0湊滿3位；小數(shù)部分從高位向低位每3位用一個等值八進制數(shù)來替換，不足3位時在低位補0湊滿三位十六進制數(shù)與二進制數(shù)的互換：與八、二進制互換的方法類似二進制數(shù)的運算有2類：邏輯運算：∨、∧、NOT，按位進行，不考慮進位算術運算:+、-、*、/，從低位到高位逐位進行，需考慮低位的進位(借位)二進制數(shù)的加法和減法運算規(guī)則邏輯運算可以用門電路（與門、或門、非門等）實現(xiàn)，算術運算可以表達為邏輯運算，因此二進制數(shù)的四則運算同樣也可以使用門電路來實現(xiàn)整數(shù)(定點數(shù))的表示計算機中的數(shù)值信息分成整數(shù)和實數(shù)兩大類，整數(shù)又分成帶符號的整數(shù)和無符號整數(shù)兩類。所有的數(shù)值都采用二進制表示。無符號整數(shù)的表示：采用“自然碼”表示，取值范圍由位數(shù)決定：8位：可表示0～255(28-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù)16位：可表示0～65535(216-1)范圍內(nèi)的所有正整數(shù)n位：可表示0～2n-1范圍內(nèi)的所有正整數(shù)。帶符號整數(shù)的表示：原碼表示法：最高位作為符號位，“0”表示正數(shù)，“1”表示負數(shù)，其余位表示數(shù)值部分優(yōu)點：與日常使用的十進制表示方法一致，簡單直觀缺點：加法與減法運算規(guī)則不統(tǒng)一，增加了成本；整數(shù)0有“00000000”和“10000000”兩種表示形式，不方便補碼表示法：正數(shù)的補碼與原碼表示方式一樣，負數(shù)的補碼先表示為原碼，將每一位取反后在最低位加“1”優(yōu)點：加法與減法運算規(guī)則統(tǒng)一，沒有“-0”,可表示的數(shù)比原碼多一個缺點：不直觀，人使用不方便帶符號整數(shù)在計算機內(nèi)不采用“原碼”而采用“補碼”的形式表示！第2章計算機組成原理2.1計算機的組成與分類計算機的發(fā)展與作用計算機：又稱電腦，是一種能夠接收信息，并按照存儲在其內(nèi)部的程序（程序表達了某種規(guī)則）對輸入信息進行處理，并產(chǎn)生輸出結(jié)果的高度自動化的數(shù)字電子設備。是一種通用的信息處理工具計算機的特性：速度快；存儲容量大；通用性好1946年研制成功第1臺數(shù)字電子計算機ENIAC（電子數(shù)字積分機與計算機）：計算機的分代(按使用的元器件)第1代：電子管＋磁鼓第2代：晶體管＋磁芯第3代：中、小規(guī)模集成電路第4代：大、超大規(guī)模集成電路計算機應用模式的演變20世紀50年代～7年代：大型計算機的“集中計算模式”20世紀80年代：個人計算機的“分散計算模式”20世紀9年代后：“網(wǎng)絡計算模式”計算機的組成計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。計算機的硬件是計算機系統(tǒng)中所有實際物理裝置的總稱。計算機軟件是指在計算機中運行的各種程序及其處理的數(shù)據(jù)和相關的文檔。從邏輯（功能）上講，計算機硬件包括中央處理器（CPU）、內(nèi)存儲器、外存儲器、輸入設備和輸出設備等，它們之間通過總線相互連接。輸入設備：用來向計算機輸入信息的設備，如：鍵盤、鼠標、掃描儀和麥克風等輸入設備的共性：不論信息的原始形態(tài)如何，輸入到計算機中的信息都使用二進位來表示中央處理器(運算控制器)處理器(processor)：對各種信息進行處理（例如計算、排序、分類、檢索）的部件，能高速執(zhí)行指令，完成二進制數(shù)據(jù)的算術或邏輯運算和數(shù)據(jù)傳送等操作，由數(shù)字電路組成，結(jié)構(gòu)復雜微處理器：將處理器的所有組成部分制作在僅為幾個平方厘米的半導體集成電路芯片上中央處理器(CPU)：計算機中通常有多個不同的處理器，用于執(zhí)行系統(tǒng)軟件和應用軟件的處理器稱為CPU多數(shù)個人計算機只有1個CPU，但有一些計算機包含有2個、4個、8個甚至成百上千個CPU存儲器：儲存以二進位形式表示的程序和數(shù)據(jù)的部件，包括：內(nèi)存儲器：存取速度快，容量相對小，直接與CPU連接，用來臨時存放已經(jīng)啟動運行的程序和需要立即處理的數(shù)據(jù)外存儲器：存取速度較慢，容量相對很大，能長期存放計算機系統(tǒng)中幾乎所有的信息，外存中的數(shù)據(jù)必須先傳送到內(nèi)存，才能被CPU使用輸出設備：完成輸出功能的設備，如:顯示器、打印機和揚聲器等(多數(shù))輸出設備的共性：把計算機中的二進位信息轉(zhuǎn)換成人可感知的形式(文字、符號、圖形、聲音等)總線(bus)：用于連接CPU、內(nèi)存、外存和各種I/O設備并在它們之間傳輸信息的一組共享的傳輸線及其控制電路分類：CPU總線（或前端總線）：用于連接CPU和內(nèi)存的總線I/O總線：連接內(nèi)存和I/O設備（包括外存）的總線計算機的分類按內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)分類：8位/16位/32位/64位按性能和價格分類：巨型計算機(supercomputer)大型計算機(mainframe)小型計算機(minicomputer)個人計算機(personalcomputer)個人計算機可以分成：臺式PC(deskbook)筆記本(notebook,Laptop)工作站(workstation)超級便攜機UMPC(Ultra-MobilePC)微處理器和嵌入式計算機微處理器(μP)：使用單片大規(guī)模集成電路制成的、具有運算和控制功能的電子部件。微處理器是各類計算機的核心組成部分，中央處理器幾乎都采用微處理組成嵌入式計算機：把運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出控制、接口電路全都集成在一塊芯片上，這樣的超大規(guī)模集成電路稱為單片計算機或嵌入式計算機2.2CPU的邏輯結(jié)構(gòu)與工作原理CPU的結(jié)構(gòu)迄今為止，計算機都是按照馮?諾依曼提出的“存儲程序控制”的原理工作，即：問題的解算步驟（程序）連同它所處理的數(shù)據(jù)都用二進位表示，并預先存放在存儲器中；程序運行時，CPU從內(nèi)存中一條一條地取出指令和相應的數(shù)據(jù)，按指令操作碼的規(guī)定，對數(shù)據(jù)進行運算處理，直到程序執(zhí)行完畢為止。CPU的主要任務：執(zhí)行指令，按指令的要求完成對數(shù)據(jù)的運算和處理CPU的結(jié)構(gòu)：CPU主要由運算器、控制器和寄存器組3個部分組成寄存器（GPR）：存儲速度快，用來臨時存放參加運算的數(shù)據(jù)和運算得到的中間（或最后）結(jié)果運算器(ALU)：用來對數(shù)據(jù)進行各種算術或邏輯運算，所以稱為算術邏輯部件(ALU)參與ALU運算的數(shù)據(jù)——預先從內(nèi)存?zhèn)魉偷郊拇嫫鳠o需繼續(xù)運算的結(jié)果——從寄存器保存到內(nèi)存控制器：CPU的指揮中心指令計數(shù)器——存放CPU正在執(zhí)行的指令的地址，CPU每執(zhí)行一條指令后它就自動加1指令寄存器——保存正在執(zhí)行的指令，通過譯碼器解釋該指令的含義，控制運算器的操作，記錄CPU的內(nèi)部狀態(tài)指令與指令系統(tǒng)程序：能完成某個任務的一連串指令。指令：用二進位表示，它用來規(guī)定CPU執(zhí)行什么操作。指令是構(gòu)成程序的基本單位。指令由兩個部分組成：操作碼——指出計算機應執(zhí)行何種操作操作數(shù)地址——指令所處理的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)所在的位置指令在計算機中的執(zhí)行過程：取指令：CPU的控制器從存儲器讀取一條指令并放入指令寄存器指令譯碼：指令寄存器中的指令經(jīng)過譯碼，決定該指令應進行何種操作、操作數(shù)在哪里執(zhí)行指令：執(zhí)行單元從存儲器取操作數(shù)，完成指令所規(guī)定的運算或操作保存結(jié)果：執(zhí)行單元保存運行結(jié)果到寄存器或主存儲器，指令計數(shù)器自動加1形成下一條指令的地址指令系統(tǒng)：CPU可執(zhí)行的全部指令稱為該CPU的指令系統(tǒng)每一種CPU都有自己獨特的一組指令。同一公司同一系列的CPU具有向下（前）兼容性：即所有新處理器均保留老處理器的全部指令，同時還擴充功能更強的新指令。這樣，A計算機（使用新型號CPU）的程序不能在B計算機（使用老型號CPU）上運行，B計算機的程序卻能在A計算機上運行不同公司的不同CPU產(chǎn)品其指令系統(tǒng)不同，它們未必互相兼容：A計算機（使用Intel公司CPU）的程序不能在B計算機（使用IBM公司的PowerPC微處理器）上直接運行，B計算機的程序也不能在A計算機上直接運行奔騰4系列的產(chǎn)品發(fā)展過程為：8088（8086）→80286→80386→80486→Pentium→PentiumPRO→PentiumII→PentiumIII→Pentium4→奔騰D→奔騰至尊→酷?！犷?常見的技術術語：超標量（superscalar）結(jié)構(gòu)：包含多個ALU，均可同時工作流水線結(jié)構(gòu)SSE/SSE2/SSE3指令：其特點是1條指令可處理128位的數(shù)據(jù)，因此一條指令中可包含若干個整數(shù)或浮點數(shù)，從而大大提高了計算速度，有利于完成3D圖形、語音識別、圖像處理等多媒體應用超線程(Hyper-Threading,HT)技術：把硬件模擬成兩個處理器芯片，從OS來看就像有兩個CPU一樣，可同時執(zhí)行2個線程。由于不是2個真正的CPU，它們需要共享ALU、cache等資源，當兩個線程同時需要使用某個資源時，一個線程必須暫停運行，直到該資源空閑后才能繼續(xù)執(zhí)行，因此超線程的性能達不到2個物理CPU的性能，當運行單線程應用軟件時，超線程技術甚至會降低系統(tǒng)性能。雙核處理器：1個芯片中有兩個功能相同的處理器(內(nèi)核)，在操作系統(tǒng)看來，系統(tǒng)中有2個CPUCPU的性能指標計算機的性能主要表現(xiàn)在程序執(zhí)行速度的快慢，它由許多因素決定，例如CPU、內(nèi)存、硬盤、顯卡等，但通常CPU是主要因素。CPU性能高低的主要指標是CPU的速度，有2種衡量方法：計算每秒鐘可執(zhí)行的指令數(shù)目，單位有：百萬條定點指令/秒MIPS、百萬條浮點指令/秒MFLOPS、萬億條浮點指令/秒TFLOPS使用常用軟件（辦公軟件、數(shù)字媒體處理軟件和3D游戲等）的運行速度來衡量CPU的性能影響CPU性能的主要因素：CPU的字長（位數(shù)）：CPU中整數(shù)寄存器和定點運算器的寬度，目前PC使用的CPU大多是32位處理器，新一代的PC機將使用64位處理器主頻（CPU時鐘頻率）：一般主頻越高，執(zhí)行一條指令所需時間越少，CPU的處理速度越快CPU總線（前端總線）的速度：CPU總線速度決定了CPU與內(nèi)存間數(shù)據(jù)傳輸速度的快慢，總線速度越快，CPU的性能發(fā)揮得越充分高速緩存（cache）的容量與結(jié)構(gòu)：cache有利于CPU訪問內(nèi)存的次數(shù)，通常cache容量越大、級數(shù)越多，其效用就越顯著CPU的指令系統(tǒng)： 指令的類型、數(shù)目和功能會影響程序的執(zhí)行速度CPU的邏輯結(jié)構(gòu)：CPU包含的定點運算器和浮點運算器數(shù)目、是否具有數(shù)字信號處理功能、有無指令預測和數(shù)據(jù)預測功能、流水線的結(jié)構(gòu)和級數(shù)都對指令的速度有影響2.3PC機的主機PC機通常由機箱、顯示器、鍵盤、鼠標和打印機組成機箱內(nèi)有主板、硬盤、軟驅(qū)、光驅(qū)、電源和風扇等主板上安裝了CPU、內(nèi)存、總線、I/O控制器等部件，是PC機的核心主板、芯片組與BIOS主板的作用：安裝所有的電子器件、電路與連接件主板上通常安裝有CPU插座、芯片組、存儲器插槽、擴充卡插槽、BIOS、CMOS存儲器、輔助芯片和若干用于連接外部設備的I/O插口芯片組的作用：是PC機各組成部分相互連接和通信的樞紐芯片組一般由兩塊超大規(guī)模集成電路芯片組成：北橋芯片和南橋芯片。北橋芯片：存儲控制中心（MCH），用于高速連接CPU、存儲器、顯卡，并與南橋芯片相連；南橋芯片：I/O控制中心（ICH），主要與PCI總線槽、USB接口、硬盤接口、音頻解碼器、BIOS和CMOS存儲器等連接，并借助SuperI/O芯片提供對鍵盤、鼠標、串行口和并行口的控制。關于芯片組的一些說明：芯片組與CPU芯片同步發(fā)展，有什么樣功能和速度的CPU，就有什么樣的芯片組與之配套由于集成電路集成度越來越高，為降低系統(tǒng)成本，芯片組中集成了越來越多的功能，包括網(wǎng)卡、顯卡、聲卡等功能BIOS（BasicInput/OutputSystem）即“基本輸入/輸出系統(tǒng)”，它是存放在主板上只讀存儲器（ROM）芯片中的一組機器語言程序。BIOS是PC機軟件中最基礎的部分，沒有它機器無法啟動。BIOS功能：診斷計算機故障；啟動計算機工作；控制基本的輸入輸出操作(鍵盤、鼠標、磁盤讀寫、屏幕顯示等)BIOS芯片中包含的程序：加電自檢程序程序POST(PowerOnSelfTest)：用于檢測計算機硬件故障系統(tǒng)主引導記錄的裝入程序（Boot）：將主引導程序裝入內(nèi)存，并由引導程序加載操作系統(tǒng)，成功后進入操作系統(tǒng)運行狀態(tài)CMOS設置程序：設置系統(tǒng)參數(shù)，包括日期、時間、口令、配置參數(shù)等常用外部設備的驅(qū)動程序（Driver）：實現(xiàn)對鍵盤、顯示器、軟驅(qū)和硬盤等常用外部設備輸入輸出操作的控制CMOS存儲器：是一個容量很小的RAM存儲器，存放與計算機硬件相關的一些參數(shù)（配置信息），包括系統(tǒng)的日期、時間、口令，已安裝的軟盤、硬盤、光盤驅(qū)動器的數(shù)目、類型及參數(shù)、顯卡類型、啟動機器時訪問外存的順序等，供BIOS程序使用CMOS芯片是一種易失性存儲器，必須使用電池供電，才能使計算機關機后它也不會丟失所存儲的信息PC機的啟動工作過程：接通電源時CPU首先執(zhí)行BIOS中的加電自檢程序，按CMOS中的內(nèi)容來識別硬件的配置，根據(jù)系統(tǒng)的配置信息對各部件進行測試(發(fā)現(xiàn)錯誤則報錯，系統(tǒng)將不能繼續(xù)啟動或不能正常工作)和初始化，初始化包括CPU、內(nèi)存、ROM、主板、CMOS、顯示卡、鍵盤、軟驅(qū)和硬盤等設備；若用戶按下某一熱鍵（Del或F1、F2、F8）可啟動BIOS中的CMOS設置程序，允許用戶對系統(tǒng)的硬件配置信息進行修改；若用戶沒有按下某一熱鍵，而且加電自檢無致命錯誤，CPU自動執(zhí)行主引導記錄裝入程序，按照CMOS中預先設定的啟動順序，搜尋外存儲器（軟、硬盤或光盤），將其第一扇區(qū)的內(nèi)容（主引導記錄）讀出并裝入到內(nèi)存；控制權(quán)交給操作系統(tǒng)引導程序，由引導程序繼續(xù)將操作系統(tǒng)裝入內(nèi)存；操作系統(tǒng)裝入成功后，將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)，整個計算機由操作系統(tǒng)所控制內(nèi)存儲器計算機中的存儲器分為內(nèi)存和外存兩大類通常，存取速度較快的存儲器成本較高，存取速度較慢的存儲器成本較低。為了獲得好的性能/價格比，計算機中各種內(nèi)存儲器和外存儲器組成一個層狀的塔式結(jié)構(gòu)（P52頁），取長補短，協(xié)調(diào)工作內(nèi)存儲器從應用角度可分為：主存儲器（內(nèi)存條）、cache存儲器和寄存器內(nèi)存儲器由半導體存儲器芯片組成，芯片有多種類型：隨機存儲器RAM：關機或斷電時，其中的信息隨之丟失。根據(jù)其保存數(shù)據(jù)的機理可分為：動態(tài)隨機存取存儲器（DRAM）：電路簡單，集成度高，功耗小，成本低，一般用于做主存靜態(tài)隨機存取存儲器（SRAM）：電路復雜，集成度低，功耗較大，成本高，一般用于做cache高速緩沖存儲器只讀存儲器ROM：能夠永久或半永久地保存數(shù)據(jù)的存儲器，即使掉電后，存放在ROM中的數(shù)據(jù)也不會丟失。按照ROM中的內(nèi)容是否能夠在線改寫，可分為：不可在線改寫的ROM：如掩膜ROM、PROM和EPROMFlashROM：在低電壓下，存儲的信息可讀不可寫；在較高電壓下，所存儲的信息可以更改和刪除，可用于存儲BIOS程序或用在數(shù)碼相機和優(yōu)盤中主存儲器(RAM)由DRAM芯片組成，是CPU可直接訪問的存儲器，用于存放供CPU處理的指令和數(shù)據(jù)主存1個字節(jié)（8個二進位）為一個存儲單元，對每個存儲單元進行連續(xù)編址，CPU按地址對存儲器進行訪問存儲容量：主存儲器中所包含的存儲單元的總數(shù)（單位：MB或GB）存儲器存取時間：從CPU給出存儲器地址開始，到存儲器讀出數(shù)據(jù)并送到CPU（或者是把CPU數(shù)據(jù)寫入存儲器）所需要的時間（單位：ns，1ns=10-9s）PC機主存儲器由1～4個內(nèi)存條組成，內(nèi)存條是把若干片DRAM芯片焊裝在一小條印制電路板上制成，內(nèi)存條必須插在主板上的內(nèi)存條插槽中才能使用主存中的常見術語：SDRAM：單速率同步DRAMDDRSDRAM：簡稱DDR，雙倍數(shù)據(jù)速率的同步DRAM，采用雙列直插式內(nèi)存條（DIMM）DDR2SDRAM：簡稱DDR2，四倍數(shù)據(jù)速率的同步DRAM，采用雙列直插式內(nèi)存條（DIMM）DDR3SDRAM：簡稱DDR3，八倍數(shù)據(jù)速率的同步DRAMCache：是一種小容量高速緩沖存儲器，由SRAM組成，速度幾乎與CPU一樣快程序運行時，CPU使用的一部分數(shù)據(jù)/指令會預先成批拷貝在cache中，cache的內(nèi)容是主存儲器中部分內(nèi)容的映象；當CPU需要從內(nèi)存讀(寫)數(shù)據(jù)或指令時，先檢查cache中有沒有，若有，就直接從cache中讀取，而不用訪問主存儲器I/O總線與I/O接口I/O操作的任務：將輸入設備輸入的信息送到內(nèi)存儲器的指定區(qū)域，或?qū)?nèi)存儲器指定區(qū)域的內(nèi)容送出到輸出設備I/O操作的特點：I/O操作速度比CPU慢很多，因此I/O與CPU數(shù)據(jù)處理往往是并行處理；多個I/O設備必須同時進行工作配置的I/O設備數(shù)量和品種可經(jīng)常增減或變換每類I/O設備都有各自的控制器，它們按照CPU的I/O操作命令，獨立地控制I/O操作的全過程I/O設備、I/O接口、I/O控制器和I/O總線的關系：I/O控制器：是控制I/O設備正常運行的一組電子線路，可制成擴充卡插在主板的插槽中，也可集成在芯片組中I/O控制器通過I/O總線與CPU、內(nèi)存相連I/O設備通過I/O接口與I/O控制器相連I/O總線：各類I/O控制器與CPU、內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)的一組公用信號線及相關控制電路，這些信號線在物理上與主板擴展槽中插入的I/O控制器擴展卡直接連接。I/O總線中包括了三種信號：數(shù)據(jù)信號、地址信號和控制信號I/O總線的帶寬：也稱總線的數(shù)據(jù)傳輸率，是指單位時間內(nèi)總線上可傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量，是總線的最重要的性能指標。其計算公式：總線的數(shù)據(jù)傳輸速率(MB/s)=數(shù)據(jù)線位數(shù)/8×總線工作頻率（MHz）×每個總線周期的傳輸次數(shù)目前PC機使用的I/O總線：PCI總線PCI-Express(高速PCI總線)：采用高速串行傳輸，以點對點的方式與主機進行通信。目標是全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，實現(xiàn)總線接口的統(tǒng)一。I/O接口：I/O設備與I/O控制器之間的連接器I/O接口的分類：按數(shù)據(jù)傳輸方式：串行接口（一位一位傳輸）和并行接口（8、16或32位一起傳輸）按數(shù)據(jù)傳輸速率：低速口和高速口按連接設備的數(shù)量：總線式（可串接多個設備，被多個設備共享）和獨占式（只能連接一個設備）按是否符合標準：標準接口和專用接口USB接口：通用串行總線式接口（UniversalSerialBus）USB特性：高速串行傳輸，可連接多個設備，一個USB口用USB集線器最多可連接127個設備所有設備共享總線帶寬符合即插即用規(guī)范（Plug&Play,即PnP），支持熱拔插可通過USB接口由主機向外設提供電源（＋5V，100～500mA）USB傳輸速率：1.5Mb/s（1.0版）、12Mb/s（1.1版）和60MB/s（2.0版）IEEE-1394接口：又稱FireWire接口，主要用于連接需要高速傳輸大量數(shù)據(jù)的音頻和視頻設備，其數(shù)據(jù)傳輸速率可達50MB/s～100MB/s。2.4常用輸入設備鍵盤作用：向計算機輸入字母、數(shù)字、符號、命令等信息鍵盤的結(jié)構(gòu)機械式鍵盤：早期曾使用電容式鍵盤：擊鍵聲音小，無磨損和接觸不良問題，耐久性、靈敏度和穩(wěn)定性都比較好，手感較好，壽命較長與主機的接口：PS/2接口；USB接口；無線接口（紅外線或無線電波）鼠標器（Mouse）作用：控制屏幕上的鼠標箭頭準確地定位在指定的位置處，然后通過按鍵（左鍵或右鍵）發(fā)出命令，完成各種操作工作過程：用戶移動鼠標器時，借助于機械或光學原理，將鼠標在X方向和Y方向移動的距離變換成脈沖信號輸入計算機，計算機中的鼠標驅(qū)動程序把接收到的脈沖信號轉(zhuǎn)換成水平和垂直方向的位移量，繼而控制屏幕上鼠標箭頭的移動優(yōu)點：外型輕巧，操縱自如，使用方便，價格低廉鼠標器的類型：機電式鼠標、光電式鼠標與主機的接口：RS－232串行口（D形9針）；PS/2（圓形6針）；USB；無線鼠標筆輸入設備作用：兼有鍵盤、鼠標和寫字筆的功能，可以替代鍵盤和鼠標輸入文字、命令和作圖類型：電阻式；電容式；電磁感應式與主機的接口類型：串行口；USB掃描儀作用：將原稿（圖片、照片、底片、書稿）輸入計算機的一種輸入設備掃描儀輸入到計算機中的是原稿的“圖象”(bitmap)掃描儀的3種類型：手持式；平板式；膠片專用和滾筒式平板式掃描儀工作原理：被掃描的文稿正面朝下放置在玻璃上，一束強光從下方打到文稿上并移動，文稿的圖像通過一系列透鏡反射到達CCD芯片，并轉(zhuǎn)換為模擬電流；模擬電流信號通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，被送到計算機中,由軟件進行處理之后，以文件形式保存在硬盤中掃描儀的性能指標分辨率（dpi）：反映了掃描儀掃描圖像的清晰程度，用每英寸生成的像素數(shù)目（dpi）來表示，如：600×1200dpi，1200×2400dpi色彩位數(shù)（色彩深度）：反映了掃描儀對圖像色彩的辨析能力，位數(shù)越多，掃描儀所能反映的色彩就越豐富，掃描的圖象效果也越真實，如：24bit，32bit，36bit，42bit，48bit掃描幅面：指容許原稿的最大尺寸，如A4幅面,A3幅面，A0幅面與主機的接口類型：SCSI；USB；1394接口數(shù)碼相機數(shù)碼相機的作用：獲取現(xiàn)實世界中景物的數(shù)字圖像數(shù)碼相機原理：光信號聚焦在CCD或CMOS成像芯片上轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D轉(zhuǎn)換)變成數(shù)字圖像，經(jīng)過必要的圖像處理和數(shù)據(jù)壓縮后，存儲在相機內(nèi)部的存儲器中。數(shù)碼相機使用的成像芯片：CCD（目前使用居多）CMOS（像素在200萬～300萬以下的普及型相機，價格便宜）常用接口：USB接口；IEEE-1394接口數(shù)碼相機的主要性能指標：CCD像素數(shù)目：決定數(shù)字圖像能夠達到的最高分辨率，例如分辨率最高達1600×1200時，共有192000個像素(200萬像素)存儲介質(zhì)：SM卡（SmartMedia卡）；CF卡（CompactFlash卡）；

MemoryStick(記憶棒)；SD(miniSD)卡存儲器容量2.5常用輸出設備顯示器與顯示卡計算機顯示器的作用：能將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為光信號，使文字和圖像在屏幕上顯示出來，是計算機必不可少的圖文輸出設備。計算機顯示器組成：顯示器：陰極射線管顯示器(CRT)；液晶顯示器(LCD)顯示控制器：簡稱顯卡顯示器的性能指標顯示屏尺寸：以對角線長度度量，如，15吋，17吋，19吋，21吋屏幕寬度與高度的比例：普通屏——4∶3；寬屏——16∶10,或16∶9顯示分辨率：整屏可顯示像素的最大數(shù)目，一般用水平像素個數(shù)×垂直像素個數(shù)表示，如1920×1200,1280×1024,1024×768,800×600,640×480畫面刷新速率：畫面每秒鐘更新的次數(shù)。刷新速率越高，圖像穩(wěn)定性越好可顯示的顏色數(shù)目顯卡組成：顯示控制電路、繪圖處理器、顯示存儲器（VRAM）和接口電路顯卡的性能指標繪圖處理器（圖形引擎）類型顯存容量：128MB～2GB，大多采用DDR2,GDDR3或GDDR4存儲器組成主機接口：AGP；PCI-E顯示器接口：VGA接口（D-Sub接口）：模擬接口DVI接口：數(shù)字接口HDMI全高清多媒體接口：以無壓縮方式傳送1920x1200的數(shù)字視頻信號和5.1聲道音頻信號打印機打印機作用：將程序、數(shù)據(jù)、字符、圖形打印輸出在紙上打印機類型：針式打印機；激光打印機；噴墨打印機針式打印機：擊打式打印機優(yōu)點：耗材成本低，能多層套打，適合于票據(jù)打印缺點：打印質(zhì)量不高，工作噪聲很大，速度慢應用：銀行、證券、郵電、商業(yè)等領域用于打印存折和票據(jù)等激光打印機：非擊打式打印機原理：激光技術與復印技術的結(jié)合優(yōu)點：打印質(zhì)量高，噪聲小缺點：成本較高應用——家庭及辦公噴墨打印機：屬于非擊打式打印機，大多為彩色打印優(yōu)點——可以打印近似全彩色圖像，經(jīng)濟，效果好，低噪音，使用低電壓，環(huán)保缺點——墨水成本高，消耗快應用——家庭及辦公主要性能指標(激光/噴墨)打印精度(分辨率)：用每英寸多少點（像素）表示，單位：dpi，一般產(chǎn)品為400dpi、600dpi、800dpi，高的甚至達到1000dpi以上打印速度：每分鐘打印多少頁紙，單位PPM，通常每分鐘3～10頁色彩表現(xiàn)能力（彩色數(shù)目）：打印機可打印的不同顏色的總數(shù)幅面大?。篈3，A4等與主機的接口：并行口、SCSI口、USB接口其他：如打印成本、噪音、功耗等2.6外存儲器軟盤存儲器軟盤存儲器：是一種采用磁性材料作為存儲介質(zhì)的可讀寫外部存儲器，由軟盤、軟盤驅(qū)動器和軟盤控制器組成磁盤的磁道：磁盤表面被分為許多同心圓，每個同心圓稱為一個磁道。每個磁道都有一個編號，最外面的是0磁道磁盤的扇區(qū)：每個磁道被劃分為若干段（段又叫扇區(qū)），每個扇區(qū)的存儲容量均為512字節(jié)，每個扇區(qū)都有一個編號磁盤的格式化操作：在盤面上劃分磁道和扇區(qū)，并在扇區(qū)中填寫扇區(qū)號等信息的過程3.5英寸軟盤片存儲容量的計算：存儲容量=2個記錄面×80個磁道×18扇區(qū)×512字節(jié)=1.44MB2.6.2硬盤存儲器硬盤存儲器：是一種采用涂有磁性材料的鋁合金或玻璃圓盤作為存儲介質(zhì)的大容量可讀寫外部存儲器，由磁盤片、硬盤驅(qū)動器和硬盤控制器組成。一張硬盤一般由1～5張盤片（單碟）組成，每個單碟一般由幾千個磁道，每個磁道又分成幾千個扇區(qū)，每個扇區(qū)512字節(jié)。所有單碟上相同的磁道的組合成為柱面，因此硬盤上的數(shù)據(jù)用三個參數(shù)定位：柱面號、扇區(qū)號和磁頭號硬盤存儲器的性能指標：容量：以GB為單位，目前硬盤單碟容量約為40～100GB平均存取時間：磁盤上的信息以扇區(qū)為單位進行讀寫，平均存取時間為TT=尋道時間+旋轉(zhuǎn)等待時間+數(shù)據(jù)傳輸時間尋道時間——磁頭尋找到指定磁道所需時間旋轉(zhuǎn)等待時間——指定扇區(qū)旋轉(zhuǎn)到磁頭下方所需要的時間數(shù)據(jù)傳輸速率：分為內(nèi)部傳輸速率和外部傳輸速率外部傳輸速率：主機從（向）硬盤緩存讀出（寫入）數(shù)據(jù)的速度，與采用的接口類型有關內(nèi)部傳輸速率：硬盤在盤片上讀寫數(shù)據(jù)的速度，轉(zhuǎn)速越高內(nèi)部傳輸速率越快緩存容量：硬盤上的數(shù)據(jù)讀寫速度與機械運動有關，完成一次讀寫操作速度很慢，為此硬盤通過將數(shù)據(jù)暫存在一個比起速度快得多的緩沖區(qū)來提高它與主機交換數(shù)據(jù)的速度，即硬盤的高速緩存。原則上越大越好，通常為2MB～8MB與主機的接口：并行ATA（IDE）接口；串行ATA（SATA）接口目前廣泛使用的移動存儲器有閃存盤（優(yōu)盤）和移動硬盤兩種優(yōu)盤：采用Flash存儲器（閃存）芯片，容量256MB～8GB，讀寫速度比軟盤快，具有寫保護功能使用USB接口，即插即用，支持熱插拔(必須先停止工作)可以模擬軟驅(qū)和硬盤啟動操作系統(tǒng)移動硬盤存儲容量大（30GB～160GB、320GB）采用USB或IEE1394接口，即插即用，支持熱插拔(必須先停止工作)使用硬盤注意事項正在對硬盤讀寫時不能關掉電源保持使用環(huán)境的清潔衛(wèi)生，注意防塵；控制環(huán)境溫度，防止高溫、潮濕和磁場的影響防止硬盤受震動，工作時不要移動機器及時對硬盤內(nèi)容進行整理，包括目錄的整理、文件的清理、磁盤碎片整理等防止計算機病毒對硬盤的破壞，對硬盤定期進行病毒檢測2.6.3光盤存儲器光盤存儲器由光盤和光盤驅(qū)動器組成光盤：存儲數(shù)據(jù)，用于記錄數(shù)據(jù)的是一條由里向外的螺旋形光道，通過盤上壓制凹坑的方法來記錄信息，凹坑的邊緣用來表示“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分表示“0”，信息的讀出需要使用激光進行分辨和識別。光盤驅(qū)動器：帶動盤片旋轉(zhuǎn)，讀出（或刻錄）光盤上的數(shù)據(jù)

與主機接口：IDE；USB；

主要性能指標：數(shù)據(jù)的傳輸速率光盤驅(qū)動器按信息讀寫能力可分為：CD類：CD只讀光驅(qū)；CD刻錄機；CD光盤驅(qū)動器的性能指標之一是數(shù)據(jù)的傳輸速率，以第一代CD-ROM驅(qū)動器的速率（150KB/s）為單位，X倍速光驅(qū)指X×150KB/sDVD類：DVD只讀光驅(qū)；DVD刻錄機；康寶（DVD只讀/CD刻錄機組合而成）；BD類：BD只讀光驅(qū)；BD刻錄機光盤片按存儲容量與讀寫特性分：CD盤片類：只讀盤片（CD-ROM）；一次性可寫盤片（CD-R）；可擦寫盤片（CD-RW）DVD盤片類：只讀盤片（DVD）；一次性可寫盤片（DVD-R,DVD+R）；可擦寫盤片（DVD-RW,DVD+RW，DVD-RAM）DVD道間距比CD盤小一半，且信息凹坑更加密集，利用聚焦更細的紅色激光進行信息的讀取，因此盤片的存儲容量大大提高。BD盤片類（blue-rayDisk藍光盤片）：只讀盤片（BD）；一次性可寫盤片（BD-R）；可擦寫盤片（BD-RE）DVD刻錄機的規(guī)格國際上沒有統(tǒng)一，它有三類共五種：DVD-RAM；DVD-R,DVD-RW；DVD+R，DVD+RW。各種DVD光盤的容量（P78表2-5）

第3章計算機軟件3.1概述什么是計算機軟件軟件：設計比較成熟、功能比較完善、具有某種使用價值、且有一定規(guī)模的程序，包含程序、與程序相關的數(shù)據(jù)和文檔。程序：一組可逐條執(zhí)行的指令序列，是指示計算機如何解決一個特定問題及解決問題步驟的描述。數(shù)據(jù)：程序運行過程中處理的對象和必須使用的一些參數(shù)文檔：與程序開發(fā)、維護及操作有關的一些資料（如設計報告、維護手冊和使用指南等）軟件和程序本質(zhì)上相同，程序是軟件的主體。計算機軟件與知識產(chǎn)權(quán)軟件是智力活動的成果，受到知識產(chǎn)權(quán)(版權(quán))法的保護版權(quán)授予軟件作者(版權(quán)所有者)享有下列權(quán)利：拷貝、發(fā)布、修改、署名、出售。購買一個軟件，用戶僅僅得到了該軟件的使用權(quán)，并沒有獲得它的版權(quán)。隨意進行軟件拷貝和分發(fā)是一種違法行為計算機軟件的特性不可見性(是無形的，不能被人們直接觀察、欣賞和評價)適用性(可以適應一類應用問題的需要)依附性(依附于特定的硬件、網(wǎng)絡和其他軟件)復雜性(規(guī)模越來越大，開發(fā)人員越來越多，開發(fā)成本也越來越高)無磨損性(功能和性能一般不會發(fā)生變化)易復制性(可以非常容易且毫無失真地進行復制)不斷演變性(軟件的生命周期)有限責任(有限保證)脆弱性(黑客攻擊、病毒入侵、信息盜用)計算機軟件的分類從應用的角度對計算機軟件分類：系統(tǒng)軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件：為了有效使用計算機系統(tǒng)、給應用軟件的開發(fā)與運行提供支持、或者能為用戶管理與使用計算機提供方便的一類軟件在任何計算機系統(tǒng)中，系統(tǒng)軟件都是必不可少的。常見的系統(tǒng)軟件：基本輸入/輸出系統(tǒng)BIOS操作系統(tǒng)OS：有效管理和使用計算機系統(tǒng)資源，給應用軟件的開發(fā)與運行提供支持、為用戶管理與使用計算機提供方便，如Windows、Unix、Linux等程序語言處理系統(tǒng)：將不可執(zhí)行的源程序轉(zhuǎn)換為可執(zhí)行的機器語言程序，如C語言編譯器等數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)DBMS：對保存在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行管理實用程序Utility：如磁盤清理程序、備份程序、殺毒軟件、防火墻等系統(tǒng)軟件特性：與計算機硬件交互性很強，能對硬件資源進行統(tǒng)一的控制、調(diào)度和管理；具有通用性；能為應用軟件的開發(fā)和運行提供高效平臺應用軟件：專門用于解決各種具體應用為題的軟件。按照應用軟件的開發(fā)方式和適用范圍，應用軟件可再分成通用應用軟件：可以在許多行業(yè)和部門使用的一類軟件，包括：文字處理軟件、電子表格軟件、圖形圖像處理軟件、演示文稿制作軟件、網(wǎng)絡通信軟件、媒體播放軟件、統(tǒng)計軟件等定制應用軟件：按照特定領域用戶的需求專門為其設計開發(fā)的一類軟件。應用軟件的特征：與硬件的交互性很弱，依賴操作系統(tǒng)的支持才能使用硬件為用戶完成某項任務按照軟件權(quán)益如何處置對軟件進行分類，可分成：商品軟件：用戶需要付費才能得到其使用權(quán)，受版權(quán)和軟件許可證保護軟件許可證是一種法律合同，它確定了用戶對軟件的使用方式，擴大了版權(quán)法給予用戶的權(quán)利，例如可允許購買一套軟件，同時安裝在單位的若干機器中使用共享軟件(shareware)：具有版權(quán)，可免費試用一段時間，允許拷貝和散發(fā)（但不可修改），過了試用期若還想繼續(xù)使用，就得交一筆注冊費，成為注冊用戶。自由軟件(freeware)：用戶可共享，并允許隨意拷貝、修改其源代碼，允許銷售和自由傳播。但是，對軟件源代碼的任何修改都必須向所有用戶公開，還必須允許此后的用戶享有進一步拷貝和修改的自由。3.2計算機操作系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)：計算機中重要的一種系統(tǒng)軟件，它是許多程序模塊的集合，它們能以盡可能有效、合理的方式組織和管理計算機的軟、硬件資源，合理地安排計算機的工作流程，控制和支持應用程序的運行，并向用戶提供各種服務，使用戶能靈活、方便、有效、安全地使用計算機，也使整個計算機系統(tǒng)高效地運行。操作系統(tǒng)的重要作用：為計算機中運行的程序管理和分配系統(tǒng)中的各種軟硬件資源為用戶提供友善的人機界面（圖形用戶界面）為開發(fā)和運行應用程序提供高效率的平臺操作系統(tǒng)的啟動(bootup)：見第二章PC機的啟動工作過程多任務處理與處理器管理多任務處理：為提高CPU利用率，操作系統(tǒng)一般都支持若干個程序同時運行，稱多任務處理。任務：裝入內(nèi)存并啟動執(zhí)行的一個應用程序。當多個任務在計算機中同時運行時，通常一個任務對應屏幕的一個窗口活動窗口：為避免混淆，接受用戶輸入的窗口只能有一個，稱為活動窗口。非活動窗口：除活動窗口外，其它任務所對應的窗口活動窗口通常位于其它非活動窗口的前面，其標題欄比非活動窗口顏色更深前臺任務與后臺任務？前臺任務：活動窗口所對應的任務稱為前臺任務后臺任務：除前臺任務外，所有其它任務均為后臺任務Windows操作系統(tǒng)采用“并發(fā)多任務”方式支持系統(tǒng)中多個任務的執(zhí)行并發(fā)多任務：不管前臺任務還是后臺任務，它們都能夠分配到CPU的使用權(quán)，因此可以同時運行。并發(fā)多任務時，宏觀上，多個任務在同時執(zhí)行，而微觀上任何一個時刻只有一個任務在被CPU執(zhí)行（單核情況），這些任務由CPU輪流執(zhí)行操作系統(tǒng)的處理器調(diào)度程序：把CPU分配給各個任務處理器調(diào)度程序一般按“時間片輪轉(zhuǎn)”策略分配CPU，即每個任務都能輪流得到一個時間片的CPU，在時間片結(jié)束后，不管任務有多重要，也不管它執(zhí)行到什么地方，正在執(zhí)行的任務就會被強行暫時終止。實際上，操作系統(tǒng)本身的若干程序也是與應用程序同時運行的，它們一起參與CPU時間的分配。當然，不同程序的重要性不完全一樣，它們獲得CPU使用權(quán)的優(yōu)先級也有區(qū)別存儲管理和虛擬存儲器存儲管理的功能：內(nèi)存空間的分配、回收、共享和保護及內(nèi)存空間的擴展。存儲管理的目的：解決內(nèi)存空間的有限性與運行大程序、支持多任務處理時對內(nèi)存容量的需求之間的矛盾，合理分配和共享內(nèi)存，提高內(nèi)存的利用率虛擬存儲技術是操作系統(tǒng)廠采用的一種存儲管理技術，它容量較小的物理內(nèi)存和容量較大的外部存儲設備結(jié)合起來，以解決物理內(nèi)存容量不足的問題，以達到擴大內(nèi)存的目的虛擬內(nèi)存的基本思想：

虛擬內(nèi)存由物理內(nèi)存和硬盤上的交換文件（虛擬內(nèi)存）組成，操作系統(tǒng)將運行的程序與數(shù)據(jù)劃分成若干大小相同的塊（頁面），在啟動一個程序運行時，操作系統(tǒng)只將該程序的部分頁面裝入內(nèi)存，而其它頁面則放在交換文件中。

當所要運行的程序或訪問的數(shù)據(jù)所在的頁面不在內(nèi)存中（缺頁現(xiàn)象）時，由操作系統(tǒng)的存儲管理程序?qū)?nèi)存中暫時不用的頁面保存到硬盤的交換文件中（頁面調(diào)出），再將所缺的頁面從交換文件讀入內(nèi)存（頁面調(diào)入）。

哪個頁面被調(diào)出由存儲管理程序的頁面調(diào)度算法決定，Windows系統(tǒng)所采用的頁面調(diào)度算法為“最近最少使用”算法。文件及其管理文件(file)：存儲在外存儲器中的一組相關信息的集合，計算機中所有的程序、數(shù)據(jù)、文檔都組織成為文件存放在外存儲器中，用戶（或程序）必須以文件為單位對外存儲器中的信息進行訪問和操作。文件是外存中信息的存取(讀出/寫入)單位用戶（或程序）通過文件名來使用文件，文件的名字由兩部分組成：主文件名.擴展名主文件名(簡稱文件名)：文件的主要標識，不可省略文件擴展名(類型名)：由“.”加3～4個英文字母組成,用于區(qū)分文件的類型每個文件均由文件正文信息和文件說明信息兩部分組成，兩者分開存放，前者保存在該文件的目錄中，后者則全部保存在磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)中。文件的說明信息包括（以Windows系統(tǒng)為例）：文件名、文件類型、文件物理位置、文件大小、文件時間（創(chuàng)建時間、最近修改時間、最近訪問時間等）、文件創(chuàng)建者、文件屬性等。文件屬性：系統(tǒng)文件：表明該文件是操作系統(tǒng)本身所包含的文件，刪除時系統(tǒng)會發(fā)出警告，資源管理器中若不特別設置為“顯示全部文件”時，不會在文件列表中顯示隱藏文件：若資源管理器設置為“不顯示隱藏文件”，則該文件不會在文件列表中顯示存檔文件：“文件備份程序”通過該屬性決定文件是否需要進行備份，新建的文件或備份后又被修改的文件，系統(tǒng)自動將其屬性設置為“存檔”，在執(zhí)行了備份操作之后，所有被備份的文件均被清除存檔屬性只讀文件：表示該文件只能閱讀，不允許進行修改壓縮：該文件的數(shù)據(jù)在保存到磁盤存儲器時是否進行數(shù)據(jù)壓縮，以減少磁盤空間加密：該文件的數(shù)據(jù)在保存到磁盤存儲器時是否進行數(shù)據(jù)加密，以防止無關用戶了解文件內(nèi)容編制索引：編制該文件索引，以利于快速進行檢索。為了實現(xiàn)文件的分類存儲，有效地管理和存儲大量文件，現(xiàn)代操作系統(tǒng)大多采用了多級樹形目錄結(jié)構(gòu)，目錄分為根目錄和子目錄兩種。根目錄：有操作系統(tǒng)格式化程序?qū)Υ疟P做格式化操作時建立，每個軟盤或邏輯硬盤經(jīng)過格式化后都會有一個并且只會有一個根目錄存在子目錄：由操作系統(tǒng)在執(zhí)行“創(chuàng)建子目錄”命令時，在磁盤的數(shù)據(jù)區(qū)中建立的一種特殊的文件，子目錄中可以包含文件，也可以包含下一級子目錄。文件目錄在Windows中稱為文件夾文件的定位：計算機中的每個文件都有一個確定的位置，文件的位置由存放文件的邏輯驅(qū)動器號、文件路徑以及文件名組成：驅(qū)動器號(盤符)+文件路徑+文件名設備管理設備管理：負責對操作系統(tǒng)中各種輸入輸出設備進行管理，處理用戶（或應用程序）的輸入/輸出請求，方便、有效、安全地完成輸入/輸出操作。常用操作系統(tǒng)介紹操作系統(tǒng)的幾種類型個人計算機操作系統(tǒng)：具有單用戶多任務處理能力網(wǎng)絡操作系統(tǒng)：具有多用戶多任務處理能力，具有多種網(wǎng)絡通信功能，提供豐富的網(wǎng)絡應用服務實時操作系統(tǒng)：對計算機完成任務有嚴格的時間約束，對外部事件能快速作出響應，具有很高的可靠性和安全性嵌入式操作系統(tǒng)：快速、高效、具有實時處理功能、代碼非常緊湊，存儲器需求小微軟Windows操作系統(tǒng)：在個人計算機上使用的操作系統(tǒng)。版本的演變：Windows9X：Windows98、Windows98第2版（Windows98SE）、WindowsMEWindowsNT，Windows2000：面向商用PC，Windows2000包括工作站版和服務器版WindowsXP：適合家庭也適合商業(yè)用戶使用的新型操作系統(tǒng)，有家庭版、專業(yè)版、媒體中心版和64位版等多種版本W(wǎng)indowsVista：2006年開發(fā)的新型操作系統(tǒng)，有多個版本，如家庭版、中小企業(yè)版、企業(yè)版和旗艦版等UNIX和Linux操作系統(tǒng)：主流操作系統(tǒng)，在巨型機、大型機上作為網(wǎng)絡操作系統(tǒng)使用，也可用于工作站和嵌入式系統(tǒng)。Linux：一種“類UNIX”的操作系統(tǒng)。由于Linux的源代碼始終是公開的，任何人可以對Linux進行修改、傳播甚至出售，它成為了眾所周知的開放源代碼軟件，也是開放源代碼運動的先鋒。全世界有數(shù)以千計的程序員參與了開發(fā)Linux的工作，編寫程序、修改錯誤并對程序進行改進，開發(fā)了適應各種不同需求的版本，使Linux逐漸成為一個功能強大、用途廣泛的產(chǎn)品。3.3程序設計語言及其處理系統(tǒng)程序:為了用計算機解決某個問題而采用程序設計語言編寫的一個指令序列。程序設計語言：編寫程序時所采用的用來描述算法過程的某種符號系統(tǒng)。程序設計語言分類程序設計語言按照其級別可以分成：機器語言、匯編語言和高級語言。機器語言：就是計算機的指令系統(tǒng)用機器語言編程序,就是直接使用二進制代碼編寫程序機器語言編寫的程序可以直接被計算機執(zhí)行，但該程序難以記憶、難理解、效率低、不易維護機器語言與硬件的關系十分密切，不同型號的CPU其機器語言不一定完全相同，因此用某種型號CPU的機器指令編寫的程序，只能在該型號的CPU中直接執(zhí)行。匯編語言：用助記符號來表示機器指令中的操作符與操作數(shù)匯編指令與機器指令是一一對應的用匯編指令編寫出來的程序為“匯編語言源程序”，該程序不能在CPU中直接執(zhí)行，必須用匯編程序?qū)⒃闯绦蛑械拿織l匯編指令轉(zhuǎn)換為對應的機器指令后，才能在CPU中執(zhí)行。匯編語言與硬件的關系等同于機器語言與硬件的關系，不同型號CPU所支持的匯編語言也不同，因此匯編語言也是一種面向機器的編程語言。高級程序設計語言：一種比較接近自然語言和數(shù)學語言而與計算機硬件無關的符號表示，可用于描述運算、操作和過程。高級程序設計語言接近人們?nèi)粘Ｊ褂玫淖匀徽Z言（主要是英語）容易理解、記憶和使用，可在不同計算機上通用用任何高級語言所編寫的程序稱為“高級語言源程序”，該程序不能被CPU理解和直接執(zhí)行，必須高級語言翻譯程序?qū)⒃闯绦蛑忻織l語句轉(zhuǎn)換成一個功能相等的指令序列后，才能在CPU中執(zhí)行。按所支持的程序設計方法的不同，高級程序設計語言可分為：面向過程程序設計語言和面向?qū)ο蟪绦蛟O計語言程序設計語言的成分高級程序設計語言可由4種基本成分組成數(shù)據(jù)成分：用于描述程序所處理的數(shù)據(jù)對象數(shù)據(jù)作為程序所操作的對象具有名稱、類型、作用域、可進行的操作等特征名稱——通過標識符命名類型——說明數(shù)據(jù)的性質(zhì)和需占用多少存儲字節(jié)作用域——數(shù)據(jù)可使用的范圍運算成分：用以描述程序中所包含的運算（算術運算、邏輯運算、字符串運算等）控制成分：用以表達程序中的控制構(gòu)造傳輸成分：用以描述程序中的數(shù)據(jù)傳輸操作程序設計語言中控制成分的作用是提供一種基本框架，在此基本框架的支持下，將數(shù)據(jù)和對數(shù)據(jù)的運算組合成程序。理論證明求解可計算問題的程序框架可用順序、選擇、重復三種基本框架來描述。順序結(jié)構(gòu)：按先后順序依次執(zhí)行一個操作序列中的每一個操作，每一個操作都會被執(zhí)行而且僅被執(zhí)行一次。選擇結(jié)構(gòu)：根據(jù)給定條件的成立與否在兩組操作序列中選擇執(zhí)行其中的一個序列而放棄執(zhí)行另一個序列，兩組操作序列只有一組會被執(zhí)行，并且僅執(zhí)行一次。重復結(jié)構(gòu)：根據(jù)給定條件的成立與否決定是否重復地執(zhí)行同一操作序列。重復結(jié)構(gòu)有可分為當型、直到型和計數(shù)型。程序設計語言處理系統(tǒng)源程序、目標程序和可執(zhí)行程序的含義源程序：由匯編指令或高級語言的語句組成的、不能被CPU理解和直接運行的程序，可分為匯編語言源程序和高級語言源程序兩種類型。目標程序：有機器指令組成的不完整的程序模塊，一般由翻譯程序?qū)υ闯绦驅(qū)嵤┓g后自動生成，此時的程序上不能被CPU直接運行?？蓤?zhí)行程序：有機器指令組成的、完整的、可直接運行的程序，由目標程序經(jīng)過連接程序處理后生成?？蓤?zhí)行程序與對應的源程序具有完全等價的功能。程序設計語言處理系統(tǒng)的作用：把用程序語言（匯編或高級語言）編寫的程序變換成可在計算機上執(zhí)行的程序。按實施翻譯的方式不同可分為解釋：逐條將語句轉(zhuǎn)換為功能等價的指令序列并立即執(zhí)行該指令序列，根據(jù)操作結(jié)果決定下一條解釋執(zhí)行的語句。整個過程不產(chǎn)生目標程序（相當于“口譯”），解釋程序?qū)崿F(xiàn)的算法簡單，但用此方式運行程序效率較低。編譯：對源程序掃描一遍或幾遍，最終將其轉(zhuǎn)換成功能等價的目標程序后，再由計算機運行?？僧a(chǎn)生目標程序（相當于“筆譯”），編譯程序?qū)崿F(xiàn)的算法復雜，但用此方式運行程序效率較高。常用程序設計語言FORTRAN語言：是FORmulaTRANslation（公式翻譯）的縮寫詞，它是一種主要用于數(shù)值計算的面向過程的程序設計語言。特點：接近數(shù)學公式，簡單易用。最新國際標準：FORTRAN2003BASIC：“初學者通用符號指令代碼”的英文縮寫，簡單易學VisualBasic：微軟公司基于BASIC發(fā)展而來的一種程序設計語言，可方便地使用Windows圖形用戶界面編程，且可以調(diào)用Windows的許多功能，使用相當廣泛VBA（VisualBasicforApplication）：VB的子集，包含在Office軟件（如Word、Excel、Access、PowerPoint）中，用于擴展Office軟件的功能。該語言寄生于已有的應用程序（如Word），不需要另外的開發(fā)環(huán)境，也不能生成.exe文件，所開發(fā)出來的程序（稱為“宏”）必須由它的宿主程序調(diào)用才能運行VBScript語言：也是VB的子集，嵌入在HTML文檔中使用，所編寫的腳本程序可以擴充網(wǎng)頁的功能，Java語言：由SUNMicrosystem公司于1995年發(fā)布的一種面向?qū)ο蟮?、用于網(wǎng)絡環(huán)境的程序設計語言基本特征：適用于網(wǎng)絡環(huán)境編程，具有平臺獨立性、安全性和穩(wěn)定性C語言：1972～1973年間由AT＆T公司Bell實驗室開發(fā)而成，兼有高級語言的優(yōu)點和匯編語言的效率，有效地處理了簡潔性和實用性、可移植性和高效性之間的矛盾C++語言：以C語言為基礎發(fā)展而成，既有數(shù)據(jù)抽象和面向?qū)ο竽芰?，運行性能高，又能與C語言兼容，因而C++語言迅速流行，成為當前面向?qū)ο蟪绦蛟O計的主流語言3.4算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法軟件的主體是程序，程序的核心是算法。程序=算法+數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法：解決問題的方法與步驟計算機算法的性質(zhì)：確定性：算法中每一步操作的含義必須清楚明確，無二義性能行性：算法中有待實現(xiàn)的操作都是計算機可執(zhí)行的，即必須在計算機的能力范圍之內(nèi)有窮性：算法在執(zhí)行了有限步操作后必須結(jié)束輸出性：算法結(jié)束后至少產(chǎn)生一個輸出（包括參量或狀態(tài)的變化）算法需考慮的三個方面問題：算法的設計——如何確定算法算法的表示——如何表示算法算法的復雜性分析——如何使算法更有效算法的設計一般采用由粗到細，有抽象到具體的逐步求精的方法算法的表示方法：文字說明；流程圖表示；N-S盒圖表示；PAD圖描述算法；偽代碼算法分析的內(nèi)容正確性：給定有效輸入后，經(jīng)過有限時間的計算，產(chǎn)生正確的輸出結(jié)果執(zhí)行算法所占的計算機資源，包括時間資源和空間資源兩個方面簡單性：算法是否容易理解，程序是否容易調(diào)試和測試等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：研究如何在計算機中表示被處理的對象及對象之間的相關關系，并將它們以計算機數(shù)據(jù)的形式進行表示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括三方面內(nèi)容：數(shù)據(jù)的抽象(邏輯)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包括哪些元素，相互之間有什么關系等。數(shù)據(jù)的物理(存儲)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)的抽象結(jié)構(gòu)如何在實際的存儲器中予以實現(xiàn)，數(shù)據(jù)元素如何表示，相互關系如何表示等定義在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上的一組運算(操作)及其實現(xiàn)方法

第4章計算機網(wǎng)絡與因特網(wǎng)4.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡的組成與分類計算機網(wǎng)絡：利用通信設備和網(wǎng)絡軟件，把地理位置分散且功能獨立的多臺計算機（或其它智能設備）以相互共享資源和進行信息傳遞為目的連接起來的一個系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡的特性：與電話、電視系統(tǒng)不同，計算機網(wǎng)絡是一種數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，傳輸?shù)亩际嵌M制形式的數(shù)據(jù)通信協(xié)議：為確保網(wǎng)絡的計算機能正確交換數(shù)據(jù)，它們必須遵循的一組共同的規(guī)則和約定，這些規(guī)則、規(guī)定或標準稱為通信協(xié)議，簡稱為協(xié)議。計算機組網(wǎng)的目的數(shù)據(jù)通信：使計算機之間可以相互傳送數(shù)據(jù)，方便地交換信息資源共享：用戶可以共享網(wǎng)絡中其他計算機的軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源實現(xiàn)分布式信息處理：大型問題可以借助于分散在網(wǎng)絡中的多臺計算機協(xié)同完成；分散在各地各部門的用戶通過網(wǎng)絡合作完成一項共同的任務提高計算機系統(tǒng)的可靠性和可用性：計算機出現(xiàn)故障時，網(wǎng)絡中的計算機可以互為后備；計算機負荷過重時，可將部分任務分配給空閑的計算機計算機網(wǎng)絡的分類按使用的傳輸介質(zhì)可分為：有線網(wǎng)；無線網(wǎng)按網(wǎng)絡的使用性質(zhì)可分為：公用網(wǎng)；專用網(wǎng)；虛擬專網(wǎng)(VPN)按網(wǎng)絡的使用對象可以分為：企業(yè)網(wǎng)；政府網(wǎng)；金融網(wǎng)；校園網(wǎng)等按網(wǎng)絡所覆蓋的地域范圍可以分為：局域網(wǎng)(LAN)：使用專用通信線路把較小地域范圍（一幢樓房、一個樓群、一個單位或一個小區(qū)）中的計算機連接而成的網(wǎng)絡廣域網(wǎng)(WAN)：把相距遙遠的許多局域網(wǎng)和計算機用戶互相連接在一起的網(wǎng)絡，作用范圍通常從幾十km到幾千km，廣域網(wǎng)有時也稱為遠程網(wǎng)城域網(wǎng)(MAN)：作用范圍在廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間，其作用距離約為5km～50km，例如一個城市范圍的計算機網(wǎng)絡網(wǎng)絡工作模式和網(wǎng)絡服務從共享資源的角度看，網(wǎng)絡中的計算機可以是：客戶機：使用其它計算機資源的計算機服務器：提供共享資源（如數(shù)據(jù)文件、磁盤空間、打印機、處理器等）給其它計算機使用的計算機每一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機，其“身份”或者是客戶機，或者是服務器，或者兩種身份兼而有之計算機網(wǎng)絡有兩種基本的工作模式：對等模式（peer-to-peer，簡稱P2P）：網(wǎng)絡中每臺計算機既可以作為客戶機也可以作為服務器，例：Windows操作系統(tǒng)的“網(wǎng)上鄰居”，BT下載，迅雷等客戶/服務器（Client/Server，簡稱C/S）模式：網(wǎng)絡中的計算機扮演固定的角色，要么是客戶機，要么是服務器（大多為專門設計的性能較高的計算機，其并發(fā)處理能力強，硬盤容量大，傳輸速率高）網(wǎng)絡服務：用戶通過計算機網(wǎng)絡在共享資源及數(shù)據(jù)通信等方面得到的單機所沒有的新增功能常用網(wǎng)絡服務：文件服務：用戶使用服務器中共享的數(shù)據(jù)文件，使用方法如同使用本地磁盤一樣打印服務：共享打印機消息傳遞服務：使用網(wǎng)絡實現(xiàn)用戶之間的相互通信，在用戶之間傳遞以文本、圖像和聲音所表示的消息應用服務：由服務器為網(wǎng)絡用戶運行軟件的服務網(wǎng)絡操作系統(tǒng)(Networkoperatingsystem,NOS)：運行在服務器上的、提供網(wǎng)絡資源共享功能并負責管理整個網(wǎng)絡的一種操作系統(tǒng)，有時也稱之為“服務器操作系統(tǒng)”當前使用的主流網(wǎng)絡操作系統(tǒng)：Windows服務器版——WindowsNTServer、WindowsServer2003及WindowsServer2008，一般用于中低檔服務器UNIX系統(tǒng)——穩(wěn)定性和安全性好，可用于大型網(wǎng)絡開放源代碼的自由軟件Linux——源代碼開放，可免費得到許多應用軟件4.2計算機局域網(wǎng)局域網(wǎng)的特點與組成計算機局域網(wǎng)(LAN)的特點：為一個單位所擁有，地理范圍有限使用專門鋪設的傳輸介質(zhì)進行連網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸速率高(10Mbps～10Gbps)、延遲時間短、誤碼率低(10-8～10-11)局域網(wǎng)的邏輯組成：網(wǎng)絡服務器、網(wǎng)絡工作站（客戶機）、網(wǎng)絡打印機、網(wǎng)絡接口卡（網(wǎng)卡）、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡互連設備網(wǎng)絡節(jié)點：網(wǎng)絡上的每臺設備，如工作站、服務器、打印機等，都是網(wǎng)絡上的一個節(jié)點介質(zhì)訪問地址(MAC地址)：為了相互區(qū)別，實現(xiàn)節(jié)點之間的通信，局域網(wǎng)中的每個節(jié)點都有一個惟一的地址，稱為MAC地址幀（frame）：為使網(wǎng)絡上的節(jié)點都得到迅速而公平的服務，網(wǎng)絡要求每個節(jié)點把要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分成小塊（稱為幀），每個節(jié)點每次只傳輸一個幀，以確保任何節(jié)點都有傳輸數(shù)據(jù)的機會網(wǎng)絡接口卡（網(wǎng)卡）：計算機的網(wǎng)絡通信控制器網(wǎng)絡中每個節(jié)點(工作站或服務器)都必須安裝網(wǎng)卡，每塊網(wǎng)卡上都有一個全球惟一的地址碼，該地址碼稱為該網(wǎng)卡節(jié)點的MAC地址。網(wǎng)卡的功能：將數(shù)據(jù)分成幀(frame)；在傳輸介質(zhì)上發(fā)送幀和接收幀；將計算機的輸出轉(zhuǎn)換為適合網(wǎng)絡傳輸?shù)男盘柍Ｓ镁钟蚓W(wǎng)局域網(wǎng)分類：按使用的傳輸介質(zhì)：有線網(wǎng)；無線網(wǎng)按各種設備互連的拓撲結(jié)構(gòu)：星型網(wǎng)；環(huán)型網(wǎng)；總線網(wǎng)按傳輸介質(zhì)所使用的訪問控制方法：以太網(wǎng)；FDDI網(wǎng)；令牌網(wǎng)共享式以太網(wǎng)：以集線器(hub)為中心，每個節(jié)點通過以太網(wǎng)卡和網(wǎng)線（一般為5類雙絞線）連接到集線器特點：任何時間之允許一對節(jié)點進行通信，在節(jié)點數(shù)目較多且通信頻繁時，網(wǎng)絡會發(fā)生擁塞，性能急劇下降集線器功能：從一個端口接收數(shù)據(jù)幀，對信號進行放大后，向其它所有端口分發(fā)，以擴大網(wǎng)絡的傳輸距離，起中繼器的功能交換式以太網(wǎng)：以以太網(wǎng)交換機(Ethernetswitch)為中心構(gòu)成以太網(wǎng)交換機是一種高速電子開關，連接在交換機上的所有節(jié)點均可同時相互通信交換式以太網(wǎng)是一種星型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡與共享式以太網(wǎng)的區(qū)別：交換機從發(fā)送節(jié)點接收了一個數(shù)據(jù)幀后，直接按照接收節(jié)點的MAC地址發(fā)送給指定的節(jié)點，不再向其它無關節(jié)點發(fā)送，因此能支持多對節(jié)點同時進行通信千(萬)兆位以太網(wǎng)：網(wǎng)絡服務器通過1Gbps或10Gbps的傳輸線路與中央交換機直接連接，同時為單位內(nèi)的許多用戶服務用于速率為千兆(1Gbps)和萬兆(10Gbps)的以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)：光纖以太網(wǎng)使用的網(wǎng)卡按傳輸速率分為：10Mbps網(wǎng)卡(10Base-T)；100Mbps網(wǎng)卡(100Base-T)；10/100Mbps自適應網(wǎng)卡；1000Mbps網(wǎng)卡以太網(wǎng)的優(yōu)缺點優(yōu)點：增／刪節(jié)點容易；