CSP-S1

· · 个人记录

一、硬件

计算机发展可划分:

代别 年代 逻辑元件
第一代 1946-1958 电子管
第二代 1959-1964 晶体管
第三代 1965-1970 集成电路
第四代 1971-至今 大规模、超大规模基层电路

第一台电子计算机

1946年2月,在美国宾夕法尼亚大学诞生了世界上第一台电子计算机ENIAC(ElectronicNumerical Integrator And Computer),这台计算机占地170平方米,重30吨,用了18000多个电子管,每秒能进行5000次加法运算。

冯·诺依曼理论

1944年,美籍匈牙利数学家 冯·诺依曼提出计算机基本结构和工作方式的设想,为计算机的诞生和发展提供了理论基础。时至今日,尽管计算机软硬件技术飞速发展,但计算机本身的体系结构并没有明显的突破,当今的计算机仍属于冯·诺依曼架构。

其理论要点如下:

1、计算机硬件设备由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备5部分组成。

2、存储程序思想——把计算过程描述为由许多命令按一定顺序组成的程序,然后把程序和数据一起输入计算机,计算机对已存入的程序和数据处理后,输出结果。

我国的计算机发展情况

微型机的主要技术指标

1、字长:指计算机能够直接处理的二进制数据的位数。单位为位(BIT)

2、主频:指计算机主时钟在一秒钟内发出的脉冲数,在很大程度上决定了计算机的运

算速度。

3、内存容量:是标志计算机处理信息能力强弱的一向技术指标。单位为字节(BYTE)。

8BIT=1BYTE1024B=1KB 1024KB=1MB

4、外存容量:一般指软盘、硬盘、光盘。

计算机的特点:

运算速度快,运算精度高,具有记忆能力,具有逻辑判断能力,具有自动控制能力;

计算机的应用:

1、数值计算:弹道轨迹、天气预报、高能物理等等

2、信息管理:企业管理、物资管理、电算化等

3、过程控制:工业自动化控制,卫星飞行方向控制

4、辅助工程:CAD、CAM、CAT、CAI 等

计算机硬件由五大部分组成:

运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

中央处理器(CPU——CentralProcessing Unit)

由运算器、控制器和一些寄存器组成;

运算器进行各种算术运算和逻辑运算;

控制器是计算机的指挥系统;

CPU的主要性能指标是主频和字长。

存储器

  1. 内部存储器

中央处理器能直接访问的存储器称为内部存储器,它包括快速缓冲存储器和主存储器,中央处理器不能直接访问的存储器称为外部存储器,外部存储器中的信息必须调入内存后才能为中央处理器处理。

主存储器:内存也常泛称主存,但严格上说,只有当内存中只有主存,而没有快速缓冲存储器时,才能称为主存。

主存储器按读写功能,可分只读存储器(ROM)和随机存储器(RAM)两种。

  1. 外部存储器

外存储器:也称为辅助存储器,一般容量较大,速度比主存较慢。

硬盘(Hard disk):目前的硬盘大多采用了温彻斯特技术,所以又称为“温盘”;

温氏技术的特点是:将盘片、读写磁头及驱动装置精密地组装在一个密封盒里;采用接触式起停,非接触式读写的方式(磁盘不工作时,磁头停在磁盘表面的起停区,一旦加电后,磁头随着盘片旋转的气流“飞”起来,悬浮在磁盘表面,进行读写)。

软盘(Floppy Disk):目前常见的是3.5英寸/1.44 MB的软盘。

光盘存储器(CD-ROM):普通的CD-ROM,只能读,不能写; CD盘片的存储量大约是650 MB。

输入设备

输出设备

二、进制与编码

八进制与二进制的转换:

二进制数转换成八进制数:从小数点开始,整数部分向左、小数部分向右,每3位为一组用一位八进制数的数字表示,不足3位的要用“0”补足3位,就得到一个八进制数。

八进制数转换成二进制数:把每一个八进制数转换成3位的二进制数,就得到一个二进制数。

十六进制与二进制的转换:

二进制数转换成十六进制数:从小数点开始,整数部分向左、小数部分向右,每4位为一组用一位十六进制数的数字表示,不足4位的要用“0”补足4位,就得到一个十六进制数。

十六进制数转换成二进制数:把每一个八进制数转换成4位的二进制数,就得到一个二进制数。

注:n位二进制数最大可表示(2^n)-1

定点数和浮点数

(一)定点数(Fixed-Point Number)

计算机处理的数据不仅有符号,而且大量的数据带有小数,小数点不占有二进制一位而是隐含在机器数里某个固定位置上。通常采取两种简单的约定:一种是约定所有机器数的小数的小数点位置隐含在机器数的最低位之后,叫定点纯整机器数,简称定点整数。另一种约定所有机器数的小数点隐含在符号位之后、有效部分最高位之前,叫定点纯小数机器数,简称定点小数。无论是定点整数,还是定点小数,都可以有原码、反码和补码三种形式。

(二)浮点数(Floating-Point Number)(attention)

计算机多数情况下采作浮点数表示数值,它与科学计数法相似,把一个二进制数通过移动小数点位置表示成阶码和尾数两部分:

其中:E——N的阶码(Expoent),是有符号的整数

S——N的尾数(Mantissa),是数值的有效数字部分,一般规定取二进制定点纯小数形式。

ASCII码 (American Standard Code for Information Interchange )

美国标准信息交换代码

将每个字符用7位的二进制数来表示,共有128种状态

ASCII码 (American Standard Code for Information Interchange )

包括:大小字母、0…9、其它符号、控制符

‘ 0 ’ ―― 48

‘ A ’ ―― 65

‘ a ’ ―― 97

汉字信息编码

  1. 汉字输入码

汉字输入方法大体可分为:区位码(数字码)、音码、形码、音形码。

  1. 汉字交换码

汉字交换码是指不同的具有汉字处理功能的计算机系统之间在交换汉字信息时所使用的代码标准。自国家标准GB2312-80公布以来,我国一直延用该标准所规定的国标码作为统一的汉字信息交换码。

GB2312-80标准包括了6763个汉字,按其使用频度分为一级汉字3755个和二级汉字3008个。一级汉字按拼音排序,二级汉字按部首排序。此外,该标准还包括标点符号、数种西文字母、图形、数码等符号682个。

由于GB2312-80是80年代制定的标准,在实际应用时常常感到不够,所以,建议处理文字信息的产品采用新颁布的GB18030信息交换用汉字编码字符集,这个标准繁、简字均处同一平台,可解决两岸三地间GB码与BIG5码间的字码转换不便的问题。

  1. 字形存储码

字形存储码是指供计算机输出汉字(显示或打印)用的二进制信息,也称字模。通常,采用的是数字化点阵字模。

一般的点阵规模有16×16,24×24,32×32,64×64等,每一个点在存储器中用一个二进制位(bit)存储。例如,在16×16的点阵中,需16×16bit=32 byte 的存储空间。在相同点阵中,不管其笔划繁简,每个汉字所占的字节数相等。

为了节省存储空间,普遍采用了字形数据压缩技术。所谓的矢量汉字是指用矢量方法将汉字点阵字模进行压缩后得到的汉字字形的数字化信息。

三、软件与操作系统

计算机软件可分为系统软件和应用软件两大类。

操作系统(OS——Operating System)

操作系统是控制与管理计算机系统资源的软件,是硬件的第一层扩充,任何应用软件的运行都必须依靠操作系统的支持。

Windows系列操作系统

Windows是Microsoft公司开发的图形化界面的操作系统。

激活、选择;

        ★ 命令项的约定——

               正常显示和灰色显示;

命令后带“…”:执行命令则弹出对话框;

带快捷键:某些菜单命令的后面标有对应的键盘命令,称为该命令的快捷键或热键;

              选中标志:某些命令选项的左侧有用打勾表示的选中标志,说明此命令功能正在起作用;

命令后带“►”:级联:此命令后会有下一级的子命令菜单弹出供用户作进一步选择;

            ★ 快捷菜单——当鼠标位于某个对象上,单击鼠标右键,可打开有关对象的快捷菜单;

(4)剪贴板:复制(Ctrl-C)、粘贴(Ctrl-V)、剪切(Ctrl-X)

复制屏幕图像:可将当前屏幕图形以BMP格式传送到剪贴板……

(5)其它:查找、运行、切换Windows、进入DOS环境、文件夹选项

          输入法切换,中、英文切换,半角/全角切换

软键盘:是在屏幕上显示的一个键盘图形,用户可用鼠标点击其中某个键以替代实际的按键;

bat、com、exe、sys、tmp、zip、……

doc、xls、txt、htm、……

bmp、gif、jpg、psd、……

wav、avi、mp3、swf……

DOS(DiskOperating System)操作系统

由美国Microsoft公司发行的DOS称为MS-DOS,主要由IO.sys、MSDOS.sys、COMMAND.COM三个基本文件和几十个内、外部命令文件组成。

内部命令:

DIR——显示磁盘文件目录

CD——改变当前目录

MD——建立目录

RD——删除目录

DATE——显示和设置系统日期

TIME——显示和设置系统时间

COPY——复制文件

DEL——删除文件

REN——文件重命名

外部命令:

TYPE——显示文本文件内容

FORMAT——磁盘格式化

DISKCOPY——全盘复制

BACKUP——文件备份

CHKDSK——检查磁盘

四、信息安全

计算机安全(computer security)是指防范与保护计算机系统及其信息资源在生存过程中免受蓄意攻击、人为失误和自然灾害等引起的损失和破坏。

计算机病毒是人类自己想像和发明出来的,它是一种特殊的程序,有着与生物病毒极为相似的特点。一是寄生性,它们大多依附在别的程序上面。二是隐蔽性,它们是悄然进入系统的,人们很难察觉。三是潜伏性,它们通常是潜伏在计算机程序中,只在一定条件下才发作的。四是传染性,它们能够自我复制繁殖,通过传输媒介蔓延。五是破坏性,轻则占用一定数量的系统资源,重则破坏整个系统。

对于计算机病毒,我们不必谈虎变色,而应采取积极的防治态度。首先,要防止“病从口入”,因为病毒不是自生的,而是外来的。另外,要用优秀的防杀病毒软件,对外来的软件和资料要进行严格的检查和杀毒。注意,防杀病毒软件需要及时更新(主要是其中的数据文件),一般每周一次,不更新基本上等于没有防杀毒功能。

20世纪50、60年代,黑客(hacker)曾是编程高手的代名词。后来,黑客成为一个独特的群体,他们通过各种渠道交流技艺,不少人以攻击计算机及其网络系统为乐趣。黑客们的胆大妄为已经给社会造成了很大的影响,一些黑客已经蜕变为威胁社会安全的罪犯。要防止“黑客”攻击,主要方法是加强安全措施,例如设置防火墙(见图3.1.1)。防火墙是一种计算机设备,它设置在内部网络与外部网络之间,起一个隔离的作用,既可以阻止外部信息非法进入内部系统,也可以阻止内部人员非法访问外部系统。

五、网络

1.关于网络的一些定义:

所谓计算机网络,就是利用通信线路和设备,把分布在不同地理位置上的多台计算机连接起来。

计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。

网络中计算机与计算机之间的通信依靠协议进行。协议是计算机收、发数据的规则。

1、TCP/IP:用于网络的一组通讯协议。包括IP(Internet Protocol)和TCP(TransmissionControl Protocol)。

TCP/IP是一组协议,包括上百个各种功能的协议,其中TCP 和IP是最核心的两个协议。TCP/IP 协议把Internet网络系统描述成具有四个层次功能的网络模型(DITA)。

  1. 链路层:这是TCP/IP 结构的第一层,也叫网络接口层,其功能是提供网络相邻节点间的信息传输以及网络硬件和设备驱动。

  2. 网络层:(IP协议层)其功能是提供源节点和目的节点之间的信息传输服务,包括寻址和路由器选择等功能。

  3. 传输屋:(TCP 协议)其功能是提供网络上的各应用程序之间的通信服务。

  4. 应用层:这是TCP/IP最高层,其功能是为用户提供访问网络环境的手段,主要提供FTP、TELNET、GOPHER等功能软件。

IP协议适用于所有类型网络。TCP 协议则处理IP协议所遗留的通信问题,为应用程序提供可靠的通信连接,并能自动适应网络的变化。TCP/IP 目前成为最为成功的网络体系结构和协议规范。

2、Netbeui:一种非常简单的协议,MICROSOFT开发。

3、IPX:用于NOVELL网络。

2.网络的发展

计算机网络的发展过程大致可以分为三个阶段:

      远程终端联机阶段:主机—终端

        计算机网络阶段:计算机—计算机

Internet阶段: Internet

3.网络的主要功能:

   (1)资源共享

   (2)信息传输

   (3)分布处理

(4)综合信息服务

4.网络的分类

计算机网络的分类方式有很多种,可以按地理范围、拓扑结构、传输速率和传输介质等分类。

⑴按地理范围分类

①局域网LAN(Local Area Network)

局域网地理范围一般几百米到10km 之内,属于小范围内的连网。如一个建筑物内、一个学校内、一个工厂的厂区内等。局域网的组建简单、灵活,使用方便。

②城域网MAN(Metropolitan Area Network)

城域网地理范围可从几十公里到上百公里,可覆盖一个城市或地区,是一种中等形式的网络。

③广域网WAN(Wide Area Network)

广域网地理范围一般在几千公里左右,属于大范围连网。如几个城市,一个或几个国家,是网络系统中的最大型的网络,能实现大范围的资源共享,如国际性的Internet 网络。

⑵按传输速率分类

网络的传输速率有快有慢,传输速率快的称高速网,传输速率慢的称低速网。传输速率的单位是b/s(每秒比特数,英文缩写为bps)。一般将传输速率在Kb/s—Mb/s范围的网络称低速网,在Mb/s—Gb/s 范围的网称高速网。也可以将Kb/s 网称低速网,将Mb/s网称中速网,将Gb/s网称高速网。

网络的传输速率与网络的带宽有直接关系。带宽是指传输信道的宽度,带宽的单位是Hz(赫兹)。按照传输信道的宽度可分为窄带网和宽带网。一般将KHz—MHz带宽的网称为窄带网,将MHz—GHz 的网称为宽带网,也可以将kHz 带宽的网称窄带网,将MHz 带宽的网称中带网,将GHz 带宽的网称宽带网。通常情况下,高速网就是宽带网,低速网就是窄带网。

⑶按传输介质分类

传输介质是指数据传输系统中发送装置和接受装置间的物理媒体,按其物理形态可以划分为有线和无线两大类。

①有线网

传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网,常用的有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光导纤维。

●双绞线是由两根绝缘金属线互相缠绕而成,这样的一对线作为一条通信线路,由四对双绞线构成双绞线电缆。双绞线点到点的通信距离一般不能超过100m。目前,计算机网络上使用的双绞线按其传输速率分为三类线、五类线、六类线、七类线,传输速率在10Mbps到600Mbps之间,双绞线电缆的连接器一般为RJ-45。

●同轴电缆由内、外两个导体组成,内导体可以由单股或多股线组成,外导体一般由金属编织网组成。内、外导体之间有绝缘材料,其阻抗为50Ω。同轴电缆分为粗缆和细缆,粗缆用DB-15连接器,细缆用BNC和T 连接器。

●光缆由两层折射率不同的材料组成。内层是具有高折射率的玻璃单根纤维体组成,外层包一层折射率较低的材料。光缆的传输形式分为单模传输和多模传输,单模传输性能优于多模传输。所以,光缆分为单模光缆和多模光缆,单模光缆传送距离为几十公里,多模光缆为几公里。光缆的传输速率可达到每秒几百兆位。光缆用ST 或SC 连接器。光缆的优点是不会受到电磁的干扰,传输的距离也比电缆远,传输速率高。光缆的安装和维护比较困难,需要专用的设备。

②无线网

采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术:微波通信,红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信用途最广,目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信,它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号,一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面,三个同步卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。

⑷按拓扑结构分类

计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点,也称为工作站。计算机网络中常用的拓扑结构有总线型、星型、环型等。

①总线拓扑结构

总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构。这种结构中总线具有信息的双向传输功能,普遍用于局域网的连接,总线一般采用同轴电缆或双绞线。

总线拓扑结构的优点是:安装容易,扩充或删除一个节点很容易,不需停止网络的正常工作,节点的故障不会殃及系统。由于各个节点共用一个总线作为数据通路,信道的利用率高。但总线结构也有其缺点:由于信道共享,连接的节点不宜过多,并且总线自身的故障可以导致系统的崩溃。

②星型拓扑结构

星型拓扑结构是一种以中央节点为中心,把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。这种结构适用于局域网,特别是近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线或同轴电缆作连接线路。

星型拓扑结构的特点是:安装容易,结构简单,费用低,通常以集线器(Hub)作为中央节点,便于维护和管理。中央节点的正常运行对网络系统来说是至关重要的。

③环型拓扑结构

环型拓扑结构是将网络节点连接成闭合结构。信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备,每一台设备都配有一个收发器,信息在每台设备上的延时时间是固定的。

这种结构特别适用于实时控制的局域网系统。

环型拓扑结构的特点是:安装容易,费用较低,电缆故障容易查找和排除。有些网络系统为了提高通信效率和可靠性,采用了双环结构,即在原有的单环上再套一个环,使每个节点都具有两个接收通道。环型网络的弱点是,当节点发生故障时,整个网络就不能正常工作。

5.网络的体系结构

OSI 的七层体系结构:

应用层

表示层

会话层

运输层

网络层

数据链路层

物理层

6.局域网的工作方式

  通常有两种:

• 客户机/服务器(Client/Server):

        提供资源并管理资源的计算机称为服务器;使用共享资源的计算机称客户机;

• 对等(Peer-to-Peer):

        不使用服务器来管理网络共享资源,所以的计算机处于平等的地位。

7.Internet的形成与发展

      又称国际互联网,规范的译名是“因特网”,指当前各国、各地区众多开发的网络连接在一起而形成的全球性网络。

· 我国Internet的发展情况:

         八十年代末,九十年代初才起步。

1989年我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行。

· 我国已陆续建成与Internet互联的四个全国范围的公用网络:

       中国公用计算机互联网(CHINANET)、中国金桥信息网(CHINAGBN)

     中国教育和科研计算机网(CERNET)、中国科学技术网(CSTNET)

8.IP地址:

      我们把整个Internet看作一个单一的、抽象的网络,所谓IP地址,就是为Internet中的每一台主机分配一个在全球范围唯一地址。IP v4地址是由32位二进数码表示的,为方便记记忆,把这32位二进制数每8个一段用“.” 隔开,再把每一段的二进制数化成十进制数,也就得到我们现在所看到的IP地址形式。

      IP地址是用“.”隔开地四个十进制整数,每个数字取值为0—255。

IP地址分A、B、C、D、E五类,目前大量使用的是A、B、C三类,D类为Internet体系结构委员会IAB专用,E类保留在今后使用。

最高位0..127为A类,128..191是B类,192..223是C类。

9.域名:

域名地址采用层次结构,一个域名一般有3-5个子段,中间用“. ”隔开。IP地址作为Internet 上主机的数字标识,对计算机网络来说是非常有效的。但对于使用者来说,很难记忆这些由数字组成的IP地址了。为此,人们研究出一种字符型标识,在Internet上采用“名称”寻址方案,为每台计算机主机都分配一个独有的“标准名称”,这个用字符表示的“标准名称”就是我们现在所广泛使用的域名(DN,domain name)。因此主机的域名和IP地址一样,也采用分段表示的方法。其结构一般是如下样式:计算机名.组织结构名.网络名.最高层域名。

顶级域名有三类:

• 国家顶级域名,如cn(中国)、us(美国)、uk(英国);

• 国际顶级域名—— int ,国际性组织可在int下注册;

• 通用顶级域名,如:com、net、edu、gov、org、……

有了域名标识,对于计算机用户来说,在使用上的确方便了很多。但计算机本身并不能自动识别这些域名标识,于是域名管理服务器DNS(domain name system)就应运而生了。所谓的域名管理系统DNS(domain name system)就是以主机的域名来代替其在Internet 上实际的IP 地址的系统,它负责将Internet 上主机的域名转化为计算机能识别的IP 地址。从DNS 的组织结构来看,它是一个按照层次组织的分布式服务系统;从它的运行机制来看,DNS 更像一个庞大的数据库,只不过这个数据库并不存储在任一计算机上,而是分散在遍布于整个Internet上数以千计的域名服务器中而已。

通过上面的IP 地址、域名DN 和域名管理系统DNS,就把Internet 上面的每一台主机给予了唯一的定位。三者之间的具体联系过程如下:当连接网络并输入想访问主机的域名后,由本地机向域名服务器发出查询指令,域名服务器通过连接在整个域名管理系统查询对应的IP 地址,如找到则返回相应的IP 地址,反之则返回错误信息。说到这里,想必大家都明白了为什么当我们在浏览时,浏览器左下角的状态条上会有这样的信息:“正在查找xxxxxx”、“xxxxxx已经发现,正在连接xxxxxx”,其实这也就是域名通过DNS 转化为IP地址的过程。

当然域名通过DNS转化为IP地址需要等待一段时间,因为如果你所使用的域名服务器上如果没有你所需要域名的对应IP 地址,它就会向上级域名服务器查询,如此类推,直至查到结果,或返回无效信息。一般而言,这个查询过程都非常短,你很难察觉到。

10.Internet(译为因特网或国际互联网)的服务与工具

  Internet的服务有:电子邮件、远程登陆、文件传输、信息服务等;

· 电子邮件(E-Mail):电子邮件地址格式为:

     收信人邮箱名@邮箱所在主机的域名。

例:[email protected][email protected]

· 远程登陆(Telnet):指通过Internet与其它主机连接。

    登陆上另一主机,你就可以使用该主机对外开放的各种资源,如联机检索、数据查询。

· 文件传输(FTP):用于在计算机间传输文件。如下载软件等。

11.全球信息网(WWW-World Wide Web):

又称万维网,是一个全球规模的信息服务系统,由遍布于全世界的数以万计的Web站点组成。

12.与Email有关的协议

POP3(Post Office Protocol 3) POP适用于C/S结构的脱机模型的电子邮件协议, 目前已发展到第三版,称POP3。,它规定怎样将个人计算机连接到Internet的邮件服务器和下载电子邮件的电子协议。它是因特网电子邮件的第一个离线协议标准, POP3服务器则是遵循POP3协议的接收邮件服务器,用来接收电子邮件的。

SMTP(SimpleMail Transfer Protocol)即简单邮件传输协议, SMTP服务器则是遵循SMTP协议的发送邮件服务器,用来发送或中转你发出的电子邮件。

IMAP (Internet Message Access Potocol) 是一种用于邮箱访问的协议,使用IMAP协议可以在Client端管理Server上的邮箱,它与pop不同,邮件是保留在服务器上而不是download到本地,在这一点上IMAP是与Webmail相似的。