第1章 計算機及計算機網(wǎng)絡基礎知識

*1計算機網(wǎng)絡應用技術(shù)教程第1章計算機及計算機網(wǎng)絡基礎知識本章主要內(nèi)容1.1計算機基礎知識1.2信息的表示與存儲1.3計算機系統(tǒng)的組成及工作原理1.4計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展1.5計算機網(wǎng)絡的基本概念1.6計算機網(wǎng)絡的分類1.7計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)*31.1計算機基礎知識1.1.1計算機發(fā)展簡史值得一提的是英國數(shù)學家阿蘭·麥席森·圖靈機器需要做以下步驟:存儲器，用于存儲計算結(jié)果;用一種語言，表示運算和數(shù)字；掃描，即得到輸入的內(nèi)容；計算意向，在計算過程中下一步驟預計做什么；執(zhí)行下一步驟。1.1.2電子計算機的誕生第一臺通用電子計算機是在1964年2月問世的。它是由美國賓夕法尼亞大學的物理學家約翰·莫克利(JohnMauchly)和工程師莫雷斯伯·?？颂兀≒resperEckert）共同領導研制的，取名為ENIAC（electronicnumericalintegratorandcalculator，電子數(shù)字積分計算機）。1.1.3現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展1．第一代電子管計算機（1946~1958年）2．第二代晶體管計算機（1958~1964年）3．第三代集成電路計算機（1964年-1974年）4．第四代超大規(guī)模集成電路計算機（1974年至今）5．新一代的計算機(智能)1.1.4計算機的發(fā)展趨勢1.巨型化2.微型化3.網(wǎng)絡化4.智能化1.1.5計算機的分類1.按用途分類（1）通用計算機（generalpurposecomputer)。（2）專用計算機（specialpurposecomputer)。2.按綜合性能分類（1）巨型計算機（supercomputer)。（2）小巨型計算機（minisuperscomputer)。（3）大型計算機（mainframecomputer）。（4）小型計算機（minicomputer）。（5）工作站（workstation)。（6）個人計算機（personalcomputer)。1.1.6計算機的應用領域1.科學計算2.數(shù)據(jù)處理3.實時控制4.計算機輔助設計CAD、計算機輔助制造CAM

、計算機輔助教學CAI、

計算機輔助測試CAT5.計算機通信和網(wǎng)絡應用6.人工智能1.2信息的表示與存儲計算機采用二進制表示信息的原因：（1）易于物理實現(xiàn)（2）運算規(guī)則簡單（3）工作可靠性高（4）通用性強1.2.1進位計數(shù)制按照進位的原則進行計數(shù)的方法，稱為進位計數(shù)制。1.十進制十進制計數(shù)制，是根據(jù)“逢十進一”的原則進行計數(shù)的。一個十進制數(shù)，它的數(shù)值是由數(shù)碼0、1、2、···、9來表示的。

1.2.1進位計數(shù)制2.二進制二進制計數(shù)制，是根據(jù)“逢二進一”的原則進行計數(shù)的。二進制數(shù)用數(shù)字0和1兩個數(shù)碼，基數(shù)為2。

1.2.1進位計數(shù)制3.八進制八進制計數(shù)制，是根據(jù)“逢八進一”的原則進行計數(shù)的。八進制數(shù)由數(shù)字0、1、2、···、7八個數(shù)碼構(gòu)成，基數(shù)為8。1.2.1進位計數(shù)制4.十六進制十六進制計數(shù)制，是根據(jù)“逢十六進一”的原則進行計數(shù)的。目前，大部分計算機的字長是4的整數(shù)倍，所以廣泛地應用十六進制數(shù)來表示數(shù)據(jù)。十六進制數(shù)由數(shù)字0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和A、B、C、D、E、F兩部分構(gòu)成，共十六個不同的計數(shù)符號，基數(shù)為16。其中的A、B、C、···、F分別代表10、11、12、···、15。1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換1.十進制數(shù)與二、八、十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）十進制數(shù)與二進制數(shù)的互換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。這種轉(zhuǎn)換比較簡便，只要將待轉(zhuǎn)換的二進制數(shù)按權(quán)展開，然后相加即可得到相應的十進制數(shù)。例如，

1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制整數(shù)采用除2取余法：用2逐次去除待轉(zhuǎn)換的十進制整數(shù)，直至除到商為0為止。每次除以2所得的余數(shù)即為相應的二進制數(shù)碼，并將所得到的余數(shù)倒序排列，即為得到的二進制數(shù)。例如，將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進制數(shù)。1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（2）十進制數(shù)與八進制數(shù)之間的互換八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)只需將待轉(zhuǎn)換八進制數(shù)按權(quán)展開，然后相加即可得到相應的十進制數(shù)。例如，將轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)與十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)類似，也可將數(shù)據(jù)分成整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分按照“除8取余”倒序排列的方法，小數(shù)部分按照“乘8取整”正序排列的方法。例如，將轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。

1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（3）十進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的互換十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)只需將待轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)按權(quán)展開，然后相加即可得到相應的十進制數(shù)。例如，

1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)十六進制數(shù)基數(shù)為16，將數(shù)據(jù)分成整數(shù)部分和小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換。整數(shù)部分按照“除16取余”倒序排列的方法，小數(shù)部分按照“乘16取整”正序排列的方法。例如，將十進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。

1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換2.二、八、十六進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（1）二進制數(shù)與八進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換八進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)采用“一位拆三位”的方法：把1位八進制數(shù)寫成對應的3位二進制數(shù)，按照原有順序排列，即可完成轉(zhuǎn)換。例如，1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換（2）二進制數(shù)與十六進制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)采用“四位并一位”方法：以小數(shù)點為基準，整數(shù)部分從右到左，小數(shù)部分從左到右，每4位一組，不足4位添0不足。

1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換十六進制數(shù)轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)采用“一位拆四位”的方法：把1位十六進制數(shù)寫成對應的4位二進制數(shù)，然后按權(quán)的順序連接即可得到相應的二進制數(shù)。1.2.2不同進制數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換在進行程序設計中，為了區(qū)分不同進制數(shù)，常常在數(shù)字加上一個英文字母作為后綴予以區(qū)別。十進制數(shù)：在數(shù)字后加字母D或不加字母，例如107D或107。二進制數(shù)：在數(shù)字后加字母B。八進制數(shù):在數(shù)字后加字母Q或O。十六進制數(shù):在數(shù)字或字母后加字母H。1.2.3計算機中的編碼

1.計算機中數(shù)據(jù)的存儲單位位（bit）字節(jié)（Byte）1B=8b常用來描述存儲器容量的不同單位間的換算規(guī)則如下：KB1KB=1024B=210BMB1MB=1024KB=220BGB1GB=1024MB=230BTB1TB=1024GB=240B字（word）=2B1.2.3計算機中的編碼

2.計算機中數(shù)值型數(shù)據(jù)的編碼定點數(shù)浮點數(shù)1.2.3計算機中的編碼

3.計算機中對帶符號數(shù)的表示方法有原碼反碼補碼1.2.3計算機中的編碼

4.計算機中非數(shù)值數(shù)據(jù)的編碼（1）ASCII碼

每個ASCII碼以1個字節(jié)（Byte）存儲，0~127代表不同的常用符號，例如字母A的ASCII碼是十進制數(shù)65，字母a的ASCII碼是十進制數(shù)97。

ASCII碼表1.3計算機系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)由硬件（子）系統(tǒng)和軟件（子）系統(tǒng)組成。1.3.1計算機硬件系統(tǒng)1.中央處理器運算器控制器寄存器2.存儲器3.輸入/輸出設備

1.3.2軟件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)的五大部件：運算器、控制器、存儲器、輸入與輸出設備軟件通常分為兩大類：系統(tǒng)軟件應用軟件1.4計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展第一階段從單個網(wǎng)絡ARPANET向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的過程1969年美國國防部創(chuàng)建的第一個分級交換網(wǎng)ARPANET1983年因特網(wǎng)誕生internet互聯(lián)網(wǎng)，是一個通用名詞Internet因特網(wǎng)是一個專用名詞第二階段建成了三級結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)1985年起，建立起國家科學基金網(wǎng)NSFNet，是一個三級計算機網(wǎng)絡第三階段逐漸形成了多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)標志為Internet的網(wǎng)絡發(fā)展速度突飛猛進。同時，網(wǎng)絡發(fā)展的趨勢向?qū)拵Щ?，多媒體化方向進行。351.4計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀50年代初，由于美國軍方的需要，美國半自動地面防空系統(tǒng)開始計算機與通信技術(shù)相結(jié)合的嘗試。后來出現(xiàn)以單個計算機為中心的聯(lián)機系統(tǒng)，也稱作面向終端的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。隨著計算機的發(fā)展，出現(xiàn)了多臺計算機互連的需求。將分布在不同地點的計算機通過通信線路互連便成為計算機網(wǎng)絡。ARPANET是計算機網(wǎng)絡發(fā)展中的一個里程碑，是Internet出現(xiàn)的基礎。20世紀70年代一些機構(gòu)開始局域網(wǎng)計算機的研究，并取得了很多成果，這對局域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展起到重要作用。1.5計算機網(wǎng)絡的基本概念不同時期對計算機網(wǎng)絡有不同的定義，符合網(wǎng)絡特征的是資源共享的觀點?！耙阅軌蛳嗷ス蚕碣Y源的方式互連起來的多臺自治計算機系統(tǒng)的集合?！比龑雍x：資源共享和信息傳輸：資源指計算機硬件、軟件與數(shù)據(jù)?！白灾斡嬎銠C”：聯(lián)網(wǎng)必須使用多臺獨立的計算機，沒有主從關(guān)系，可連網(wǎng)工作，也可獨立工作。可以為遠程用戶服務，也可為本地用戶服務。網(wǎng)絡協(xié)議：必須遵循相同的網(wǎng)絡協(xié)議。1.6計算機網(wǎng)絡的分類最能反映網(wǎng)絡技術(shù)本質(zhì)特征和最常見的網(wǎng)絡分類方法是根據(jù)網(wǎng)絡的分布距離來進行分類。按網(wǎng)絡的分布距離來分類，可分為：廣域網(wǎng)（WAN）局域網(wǎng)（LAN）城域網(wǎng)（MAN）1.6計算機網(wǎng)絡的分類局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)用于將有限范圍內(nèi)(例如一個實驗室、大樓或校園)的各種計算機、終端與外部設備互連成網(wǎng)。39局域網(wǎng)LAN作用范圍：一般在10公里以內(nèi)，以一個單位或一個部門的范圍為限，由這些單位或部門單獨組建從介質(zhì)訪問角度可分為共享式局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)；從使用的傳輸介質(zhì)類型的角度看，可以分為有線局域網(wǎng)和適用無線局域網(wǎng)。40局域網(wǎng)LAN（續(xù)）從局域網(wǎng)應用的角度來看，局域網(wǎng)的主要特點如下：地理覆蓋范圍有限，適用于學校、機關(guān)、工廠的需求。數(shù)據(jù)傳輸速率高、誤碼率低。易于建立、維護和擴展。41城域網(wǎng)MAN介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的一種技術(shù)目標：滿足幾十公里范圍內(nèi)的多個局域網(wǎng)的互聯(lián)主要技術(shù)傳輸介質(zhì)：光纖交換結(jié)點：基于IP(InternetProtocol,網(wǎng)絡互連協(xié)議)的高速路由交換機和ATM(異步傳遞方式,AsynchronousTransferMode)交換機42廣域網(wǎng)WAN作用范圍:幾十到幾千公里，可覆蓋一個國家、地區(qū)、或橫跨幾個洲通信子網(wǎng)：可以利用公用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組交換網(wǎng)用戶機可以通過局域網(wǎng)方式接入，也可以選擇公用電話交換網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、無線網(wǎng)絡或者無線局域網(wǎng)方式接入到作為地區(qū)級主干網(wǎng)的城域網(wǎng)。城域網(wǎng)又通過路由器與光纖接入到作為國家級或區(qū)域主干網(wǎng)的廣域網(wǎng)。

1.7計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)1.計算機網(wǎng)絡拓撲的定義2.網(wǎng)絡拓撲的分類3.點對點線路通信子網(wǎng)的拓撲（