计算机信息基础

计算机信息基础

基础知识点1、信息技术基础（进制、集成电路、通信）(3,4)2、硬件（CPU、存储器、总线、磁盘、接口、cache、CMOS、BIOS）(5,5)3、软件、操作系统（Office-Excel/Word/ForntPage/PowerPoint、画图）、软件工程（概念、周期）(4,3)4、网络（局/广域网构件，IP、域名、协议、网页、邮件、安全）(4,4)5、汉字编码、多媒体（声音采集-波形/MDI区别、图象大小、压缩标准）(3,4)6、信息系统与数据库（信息系统类型、信息系统开发步骤）(1,0)计算机教研室\nPart1：信息基础（一）——信息技术信息技术（InformationTechnology，简称IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息处理的一门技术。信息技术包括：扩展感觉器官功能的感测(获取)与识别技术扩展神经系统功能的通信技术扩展大脑功能的计算(处理)与存储技术扩展效应器官功能的控制与显示技术信息与数据的关系：信息是对数据加工提炼的结果，是对人类有用的知识，而数据是信息的符号化表示，是信息的载体。计算机教研室\n信息技术的发展历史◎语言的形成和使用◎文字的创造◎印刷技术的发明◎望远镜、显微镜◎电报和电话通信◎广播、电视◎雷达、卫星（遥感感测）◎计算机、机器人◎因特网（Internet）···计算机教研室\n信息基础技术微电子技术：信息存储处理介质（cpu、存储器），以集成电路为核心。集成电路二十世纪五十年代使用半导体材料硅依据集成度分为各种规模，PC机都用超大和极大规模单块集成电路的集成度平均每18-24个月翻一番，这叫做Moore定律IC卡（集成电路卡）：存储器卡、CPU卡光电子技术：信息传输、信息存储（光纤、光盘）计算机教研室\n信息系统技术信息系统技术指的是与下列内容相关的行为和活动：信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等)信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等)信息的传递(如邮寄、电报、电话等)信息的施用(如控制、显示等)计算机教研室\n信息应用技术信息应用技术是为了各种实用目的,如信息管理、信息控制、信息决策而发展起来的具体技术。主要应用范围包括各行各业，举例如下：雷达：以感测与识别为主要目的电视/广播：以单向、点到多点的信息传递为主要目的电话：以双向、点到点的信息交互为主要目的银行：以处理金融信息为目的图书馆：以信息收藏和检索为主要目的因特网：跨越全球的多功能信息处理系统计算机教研室\n计算机“代”的划分世界上第一台数字计算机：1946年美国ENIAC集成电路规模：SSI、MSI、LSI、VLSI、ULSI代别年代使用的元器件使用的软件类型主要应用领域第1代20世纪40年代中期～50年代末期CPU：电子管内存：磁鼓使用机器语言和汇编语言编写程序科学和工程计算第2代20世纪50年代中、后期～60年代中期CPU：晶体管内存：磁芯使用FORTRAN等高级程序设计语言开始广泛应用于数据处理领域第3代20世纪60年代中期～70年代初期CPU：SSI，MSI内存：SSI，MSI的半导体存储器操作系统、数据库管理系统等开始使用在科学计算、数据处理、工业控制等领域得到广泛应用第4代20世纪70年代中期以来CPU：LSI、VLSI内存：LSI、VLSI的半导体存储器软件开发工具和平台、分布式计算、网络软件等开始广泛使用深入到各行各业，家庭和个人开始使用计算机第5代目前仍是研究阶段VLSI、ULSI智能计算机系统开拓未知领域计算机教研室\n通信就是信息的(远距离)传递与交流现代通信——使用电波或光波传递信息的技术，也称为电信（telecommunication），如电报、电话、传真、电子邮件、BBS、QQ等对通信系统的要求：远距离——调制解调技术(MODEM)、载波低成本——多路复用技术(Multiplexer)+交换技术(Switch)高速度——光纤通信技术可靠——信号不失真、无差错、保证通信畅通（数字通信）方便——移动通信技术（无线、数字通信）安全——加密、身份认证（数字通信）Part1：信息基础（二）——通信技术计算机教研室\n通信系统的模型通信的三要素：信源、信宿、信道电信号(或光信号)有两种形式：模拟信号形式:通过连续变化的物理量（如信号的幅度）来表示信息，例如人们打电话或者播音员播音时声音经话筒(麦克风)转换得到的电信号；数字信号形式:使用有限个状态(一般是2个状态)来表示（编码）信息，例如电报机、传真机和计算机发出的信号都是数字信号计算机教研室\n常用通信方式有线载波通信——频分多路（FDM）/时分多路（TDM）复用技术光纤通信——波分多路（WDM）复用技术无线通信——模拟信号或数字信号使用电磁波调制后进行传输微波通信（直线传播、应用：长途电话、蜂窝移动电话、全数字高清晰度电视（HDTV）等）卫星通信（微波通信）移动通信（蜂窝移动通信：移动台、基站、移动电话交换中心）（1G:使用模拟调制、频分多址（FDMA），仅限语音的传送;2G：GSM、CDMA，3G：WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA）4G:CDMA+OFDM(正交多任务分频技术)Part1：信息基础——通信技术计算机教研室\n数字通信系统的主要性能指标数据传输速率(简称数据速率,datarate)指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进制位数目计量单位：“位/秒”(bps)、“千位/秒”(kbps)、“兆位/秒”(Mbps)或“千兆位/秒”(Gbps)等信道带宽(也称为信道容量,bandwidth)一个信道允许的最大数据传输速率信道带宽与采用的传输介质、传输距离、多路复用方法、调制解调方法等密切相关误码率(errorrate)指数据传输中规定时间内出错数据占被传输数据总数的比例端－端延迟(end-enddelay)指数据从信源传送到信宿所花费的时间。计算机教研室\n计算机系统的组成：硬件系统和软件系统计算机硬件组成：中央处理器(CPU)、主外存储器、输入/输出设备、系统总线、I/O端口计算机的工作原理冯.诺依曼（五大模块）存储程序控制原理将问题的解算步骤编制成为程序，程序连同它所处理的数据都用二进位表示并预先存放在存储器中程序运行时，CPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据，按指令操作码的规定，对数据进行运算处理，直到程序执行完毕为止Part2：硬件系统——组成计算机教研室\nBIOS、COMS主板上有两块特别有用的集成电路芯片:BIOS(ROM):基本输入输出系统，具有启动计算机、诊断计算机故障及控制低级输入输出的功能，是连接软件程序和硬件设备之间的接口。BIOS包含程序：-POST（PowerOnSelfTest，加电自检）程序；-系统自举（装入）程序；-CMOS设置程序；-基本外围设备的驱动程序。CMOS（RAM）：存放用户对计算机硬件所设置的一些参数，包括当前的日期和时间，系统的口令，系统中安装的软盘、硬盘驱动器的数目、类型及参数等。CMOS是易失性存储器，必须用电池供电，才能使计算机关机后数据不丢失。计算机教研室\n计算机加电过程接通电源，自动执行BIOS程序，上电自检，初始化，然后通过引导程序，装入操作系统，并将系统控制权交给操作系统。加电（复位）时，首先执行POST，按CMOS中的内容来识别硬件的配置,测试各部件的工作状态(发现错误则报错)（按Del(或F2或F8健)进COMS）执行BIOS中自举程序，按照CMOS中预先设定的启动顺序，搜寻外存储器（软、硬盘或光盘），读出引导程序并装入内存，控制权交给引导程序；由引导程序继续安装操作系统，整个计算机处于操作系统的控制。计算机教研室\nCPU的结构：控制器、运算器、寄存器、高速缓冲存储器CACHE影响CPU速度的主要因素：主频、cache、寄存器、运算器位数（字长）指令组成（采用二进位表示）：操作码和操作数指令系统：与CPU的硬件相关，不同CPU的指令系统是不相同的.指令系统风格可分为：CISC（复杂指令系统计算机）如80486，Pentium...等RISC（精简指令系统计算机）如SunSpace,HPPA,PowerPC等Part2：硬件系统——CPU计算机教研室\nPart2：硬件系统——存储器存储器分类：主存Primarymemory（内存）存取速度快而容量较小，直接与CPU交换数据，是计算机的工作存储器，断电后信息丢失。辅存Secondmemory（外存）存取速度慢而容量大，永久性地存放着计算机中所有信息，其中的信息需要先送入内存，CPU才可使用。内存的分类随机存储器（RAM）——可读可写，掉电后数据丢失只读存储器（ROM）——只能读取数据，不能写入，数据可永久保存计算机教研室\n（用作BIOS存储器、U盘）内存储器的分类及应用内存由半导体存储器芯片组成，芯片有多种类型：半导体存储器只读存储器(ROM)随机存取存储器(RAM)静态随机存取存储器SRAM动态随机存取存储器DRAM不可在线改写内容的ROM快擦除存储器（FlashROM）（用作Cache存储器）（用作主存储器）每个存储单元(cell)由6个晶体管组成只要加上电源，信息就能一直保持对电器干扰相对不很敏感比DRAM更快，也更贵每个存储单元由1个电容和1个晶体管组成.每10-100ms必须刷新一次对电器干扰比较敏感比SRAM慢，但便宜（用作单片机）计算机教研室\nCache是使用SRAM组成的一种高速缓冲存储器，简称缓存，它的速度几乎和CPU一样快。Cache中的数据是主存中很小一部分的影射（副本），最近最有可能访问的数据和指令；一般一级缓存集成在CPU中，二级以前集成在主板上，现在也在CPU中内存条的类型：①单列直插式内存条模块——SIMM②双列直插式内存条模块——DIMM③Rambus内存条模块——RIMM计算机教研室\n外存储器特点：磁性材料制成，便宜；容量大，读写速度慢；数据永久保存硬盘硬盘是在一个轴上装上1至5个同样大小的圆盘片的装置，盘片由铝合金、陶瓷或玻璃制成，其表面涂上磁介质。外存储器计算机教研室\n读写硬盘信息的操作过程：主机首先给出要读写的扇区地址：磁头号（扇区所在记录面），例如，0号磁头柱面号（扇区所在的磁道），例如，5号柱面扇区号，例如，1000号扇区硬盘的操作流程如下：所有磁头同步寻道（由柱面号控制）选择磁头（由磁头号控制）被选中的磁头等待扇区到达磁头下方（由扇区号控制）读写该扇区中的数据磁头磁道旋转轴碟片计算机教研室\n硬盘存储器的性能指标（1）容量：（=磁头数*柱面数*扇区数*扇区容量）以GB为单位，目前硬盘单碟容量约为40G～2TB（2）平均存取时间：在几ms～几十ms之间，由硬盘的旋转速度、磁头寻道时间和数据传输速率所决定（3）缓存容量：原则上越大越好，通常为2MB～64MB（4）数据传输速率外部传输速率指主机从（向）硬盘缓存读出（写入）数据的速度，与采用的接口类型有关(100MB/s-300MB/s)内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，转速越高内部传输速率越快(小于100MB/s)（5）与主机的接口：前些年使用：并行ATA（IDE）接口当前流行：串行ATA（SATA）接口计算机教研室\n信息的平均存取时间磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为：T=寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间(大约5ms)旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间(大约4～6ms)(转速：4200/5400/7200/10000rpm)数据传输时间——(大约0.01ms/扇区)磁头磁道旋转轴碟片磁头磁道旋转轴碟片计算机教研室\n光盘存储器CD分类：CD-ROM、CD-R、CD-RW容量：约650MBVCD(VideoCD)：记录约74分钟视频，采用MPEG-1编码数据传输速度：以每秒150KB为单位，目前驱动器的速率多为40倍速（6MB/S）、48倍速（7.2MB/S）DVD：容量：(单面单层)大约4.7GB，采用红色激光，容量增大，采用MPEG-2数据压缩技术BD（蓝光）（23.3G、25G、27G）计算机教研室\nPart2：硬件系统——I/O总线与I/O接口总线的定义：用于在CPU、内存、外存和各种输入输出设备之间传输信息的一个共享的信息传输通路及其控制部件。总线带宽(MB/s)=数据通路宽度/8*总线工作频率总线的分类：CPU总线(连接CPU和内存)、I/O总线（连接内存和I/O设备）I/O总线上有三类信号：控制信号、地址信号、数据信号目前PC机使用的I/O总线：PCI总线（32位（64位），工作频率33.3MHz）、PCI-Express(高速PCI总线)计算机教研室\n常用的I/O接口及其性能参数名称数据传输方式数据传输速率标准插头/插座形式可连接的设备数目通常连接的设备串行口串行,双向50～19200b/sEIA-232或EIA-422DB25F或DB9F1鼠标器，MODEM并行口(增强式)并行,双向1.5MB/sIEEE1284DB25M1打印机，扫描仪USB(1.0)USB(1.1)串行,双向1.5Mb/s(慢速)1.5MB/s(全速)USBA最多127键盘，鼠标器，数码相机，移动盘等USB(2.0)USB(3.0)串行,双向60MB/s(高速)4.8GB/s(高速)USBA最多127外接硬盘，数字视频设备，扫描仪等IEEE1394aIEEE1394b串行,双向12.5,25,50MB/s100MB/sFireWire(i.Link)最多63数字视频设备IDE并行,双向66MB/s100MB/s133MB/sUltraATA/66UltraATA/100UltraATA/133(E-IDE)1~4硬盘，光驱，软驱SATA串行,双向150MB/s300MB/sSATA1.0SATA2.07针插头/插座1硬盘显示器输出接口并行,单向200～500MB/sVGAHDB151显示器PS/2接口串行,双向低速IBM1键盘或鼠标器红外线接口(IrDA)串行,双向115,000bps或4Mbps红外线数据协会不需要1键盘，鼠标器，打印机等计算机教研室\nUSB接口：通用串行总线式接口（UniversalSerialBus）高速、可连接多个设备、串行传输、5V电源传输速率：USB的1.0/1.1版：1.5Mb/s和12Mb/sUSB2.0版：480Mb/s（60MB/s）USB3.0版：高达4.8GB/s使用4线连接器，体积小，符合即插即用规范，即PnP）使用“USB集线器”扩展机器的USB接口，最多连接127个设备可通过USB接口由主机向外设提供电源IEEE-1394接口：简称1394，主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备。它的传输速率可达400MB/s。计算机教研室\nPart2：硬件系统——常用输入设备键盘：字符和命令，大多电容式、接口有AT、PS/2、USB鼠标器：位置和命令，指标是分辨率dpi（现在300-400）分为：机械式、光电式、光机式，接口有：RS-232（串口9针）、PS/2（6针）、USB笔输入：位置、命令和字符；工作原理：电磁感应扫描仪：图象；工作原理：光电转换；主要部件：CCD（电荷耦合器件）；接口有：SCSI、USB、1394数码相机：图象；主要部件：CCD或CMOS；存储卡（SM、SD、CF）：快擦除存储器计算机教研室\nPart2：硬件系统——常用输出设备显示器监视器分类：CRT阴极射线管显示器LCD液晶显示器显示控制器（又称显示卡）接口电路、控制逻辑、显示存储器VRAM分类：PCI（局部总线接口）显示卡AGP（图形加速端口）显示卡等。直接把主存与VRAM相连，数据线宽度32或64位，传输速率达533MB/S，1GB/SPCI-E显示卡计算机教研室\n显示器的性能指标显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15吋，17吋，19吋，21吋屏幕横向与纵向的比例普通屏：4∶3宽屏：16∶10,或16∶9显示分辨率整屏可显示像素的最大数目，分辨率越高,图像越清晰表示：水平像素个数×垂直像素个数例：1280×1024,1024×768,800×600,640×480在显卡的控制下，屏幕分辨率是可变的，有多种不同的显示分辨率（显示模式）画面刷新速率画面每秒钟更新的次数,通常速率越高图像稳定性越好计算机教研室\n像素点的信息表示※黑白:若每个像素点用8位二进制位表示，则共有28=256种不同的灰度表示彩色:每点由三种基色合成(RGB)若每个像素点用RGB8:8:8模式表示，即每个光点用24位二进制(3B)表示，则共有224=16M种颜色数举例：一副大小为640×480的彩色图片用RGB8:8:8模式显示,问该文件大小?若用RGB5:5:5模式?答：3B×640×4802B×640×480显卡存储器VRAM的作用——存储显示屏上所有像素点的颜色信息显示器的分辨率,颜色数,VRAM的大小,这三者的关系VRAM（B）=（LOG2颜色数）/8×分辨率设分辨率固定,RAM越大,则颜色数越多，若RAM固定,分辨率高,颜色数越低举例：设某显示卡的RAM容量为1MB,显示器分辨率为640×480,问其共可表示多少种不同的颜色?1MB÷(640*480)=3B，共计28*3=16M种颜色计算机教研室\n打印机击打式针式打印机分为9针、16针、24针，特点：噪声大、质量差、便宜，有平推式进纸技术，用于票据打印，接口：并口非击打式激光打印机：高质量、高速度、低噪音，有黑白和彩色之分，接口：并口、USB、SCSI喷墨打印机：彩色图形，经济、低噪音、质量好计算机教研室\nPart3：软件系统——计算机软件概念：软件既包含程序、也包含与程序相关的数据和文档。分类：从用途分：系统软件：与具体应用领域无关，如：操作系统，语言处理系统、DBMS支撑软件：用于支持软件开发与维护的软件应用软件：特定应用领域专用的，用于解决处理某具体问题的软件。从软件知识产权分：商品软件（付费、软件许可证）共享软件(shareware)具有版权，可免费试用一段时间，允许拷贝和散发（但不可修改），过了试用期若还想继续使用，就得交一笔注册费，成为注册用户。自由软件(freeware)（开放源代码软件）用户可共享，并允许随意拷贝、修改其源代码，允许销售和自由传播。但是，对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开，还必须允许此后的用户享有进一步拷贝和修改的自由。计算机教研室\n特殊的软件——计算机病毒定义：蓄意编制的一种具有寄生性的计算机程序，它能在计算机系统中生存，通过自我复制来传播，在一定条件下被激活，从而给计算机系统造成一定损害甚至严重破坏。特点：破坏性、隐蔽性、传染性和传播性、潜伏性危害：破坏文件内容、删除重要程序、修改或破坏数据、占用内存、破坏主板及其他硬件防范：经常性、及时地做好系统及关键数据的备份工作计算机教研室\nPart3：软件系统——软件工程概念的提出：用工程化的方式开发软件，解决软件危机软件生命周期(定义期,开发期,维护期)结构化生命周期法：系统规划与分析需求分析系统设计概要设计（总体设计或结构设计）：解决模块问题详细设计：解决模块中的具体算法问题系统实施与运行维护编码与调试软件测试（模块测试、集成测试和验收测试）软件维护（纠正性维护、适应性维护、完善性维护）计算机教研室\nPart3：软件系统——系统软件之操作系统操作系统有两个重要作用管理系统中的各种硬件和软件资源为用户提供各种服务界面操作系统的功能任务管理：（多任务处理（前台、后台）：进程管理、分时、并行处理）存储管理：（虚拟存储器）文件管理设备管理：指I/O设备作业管理操作系统的类型：批处理系统分时系统：采用时间片轮转方式实时系统：用于实时控制系统和实时信息处理系统个人计算机操作系统：单用户多任务高性能计算机操作系统：加强安全性、记帐审记和通信网络操作系统：包含服务器和客户机，提供网络协议分布式操作系统：嵌入式操作系统计算机教研室\n常用操作系统Windows：单用户、多任务、图形用户界面UNIX:1970年美国Bell贝尔实验室开发的多用户、交互式、分时操作系统，采用树型目录结构Linux芬兰的学者LinusTorvolds遵从可移植操作系统接口POSIX标准开发，内置许多网络协议，原代码公开OS/2IBM于1988年推出计算机教研室\nPart3：软件系统——系统软件之程序设计语言和语言处理程序程序设计语言分类：机器语言：使用计算机指令系统程序语言，是二进制代码形式汇编语言：使用助记符代替机器语言，称为汇编语言。高级语言：接近人类自然语言语言处理程序汇编程序：将用汇编语言编写的源程序转换成机器语言解释程序（口译）：将用高级语言编写的源程序转换成机器语言；特点：从头开始，边解释边执行，不生成目标代码编译程序（笔译）：将用高级语言编写的源程序转换成机器语言；特点：先扫描生成目标代码，可保存后在执行计算机教研室\n计算机语言成分：数据：整型、实型、布尔、数组等控制：三种结构：顺序、选择（分支）、重复（循环）算法：定义：问题求解规则的一种过程描述性质：确定性、有穷性、可行性、输入与输出衡量标准：时间复杂度、空间复杂度数据结构研究操作对象以及它们之间的关系和运算的一个学科包含内容：数据的逻辑结构：数据间的关系：如：顺序关系、线性表结构、树型结构数据的存储结构：数据的逻辑结构在计算机存储器上的实现；如链接表是以指针方式表示的线性表结构数据的运算：检索、插入、删除、更新、排序等，数据的元素定义在逻辑结构上，但实现要在存储结构上进行。计算机教研室\nPart4：网络——网络的组成计算机网络的概念：是利用通信手段，把地理上分散的、能够以相互共享资源（硬件、软件和数据等）的方式有机地连接起来的、而各自又具备独立功能的计算机系统的集合计算机网络的组成通信子网：传输介质和通信设备资源子网：网络中共享的硬件、软件和信息资源通信协议和相关网络软件：通信双方事先约定好的,必须遵守的规则计算机网络的分类按跨度分类：局域网、广域网、城域网按拓扑结构分类：环型网、总线型网、星型网、树型网计算机教研室\nPart4：网络——数据通信基础数据传输系统由下述几部分组成：信道调制解调器（MODEM）多路复用器交换机多路复用技术时分多路——数字信息传输采用最多频分多路——有线电视采用波分多路——光纤通信交换技术电路交换——电话交换机，速度快，利用率底，成本高分组交换——利用率高，有延迟，不宜于实时通信或交互通信异步转移模式ATM——适合声音、视频计算机教研室\nPart4：网络——传输介质有线信道双绞线：10Mb/s-100Mb/s，价格便宜，但易受高频电磁波干扰，误码率较高，一般用于局域网同轴电缆：传输距离几公里到几十公里，抗干扰光缆：传输速度快，误码率低、距离长、不受干扰无线信道无线电波：天线的大小决定距离卫星：无线电波中继系统微波：频率高，向一个方向传输，易受障碍物影响红外线：便宜、距离短、直接对着激光：距离远，易受障碍物影响计算机教研室\nPart4：网络——计算机局域网特点：地理有限、使用专用线路、速率快（10M-1Gbps）、延迟低，可靠性好组成：工作站、服务器、网卡、传输介质、互连设备常用局域网总线式以太网——广播方式通信，10M-100Mbps，以数据帧（frame）为传输单位，一次传输一帧，采用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法光纤分布式数字接口网（FDDI）——环型结构、100M、构造主干网、需要通过网桥和路由器互连交换式以太网——星型结构，使用交换式集线器(以太网交换器)构建无线局域网——采用红外或无线电波，协议802.11标准(Wi-Fi)、蓝牙：1Mbps、10cm-1m不同的局域网，采用不同的数据传输技术计算机教研室\n常用工作模式对等模式（peer-to-peer）——每一台计算机都能既充当服务的请求者，又充当服务的提供者客户/服务器模式(client-server)——每一台计算机都扮演着固定的角色，要么是服务器，要么是客户机局域网的扩展使用中继器进行互连——连接同类型的局域网,工作在网络的物理层，起放大信号的作用。使用网桥进行互连——连接同类型网段，比中继器多一个“帧过滤”功能，即网桥会检查每一个信息帧的发送地址和目的地址。计算机教研室\n什么是计算机广域网？广域网（WAN）是跨越很大地域范围（从几十公里到几千公里）并包含大量计算机的一种计算机网络特点：远距离：需要使用远程数字通信线路进行通信大规模：网络中包含大量的网络（子网）和计算机，数量几乎不受限制异构性：进行互连的局域网有多种不同类型从功能来说，广域网与局域网并无本质区别，只是由于数据传输速率相差很大，一些在局域网上能够实现的功能在广域网上可能很难完成Part4：网络——广域网计算机教研室\nPart4：网络——广域网构建广域网的3个基础：高速数字通信干线分组交换与路由技术本地网/用户接入技术广域网的结构广域网由许多交换机组成，每一台计算机都连接到交换机上。交换机与交换机之间是远程数据通信干线以包（pack）为单位在网络中传输分组（包）交换机负责把包从一个场地传送到另一场地基本工作模式是存储转发（storeandforward)每一台交换机都必须有一张路由表，表中必须包含所有可能目的地的下一站交换机位置计算机教研室\n什么是分组交换(PacketSwitching)?分组交换的要点：被传输的数据必须划分为若干“分组”(packet,简称“包”)进行传输每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组的格式如下：有效载荷(传输的数据)校验信息发送计算机地址目的计算机地址编号分组交换示意：321（c）132（b）不同的包在不同链路上进行传输123321（d）到接收方后，再将收到的包按顺序组合在一起321321（a）发送方将数据分成3个包表示分组交换机计算机教研室\n路由问题包交换机每收到一个数据包，必须选择一条路径来转发这个包，路径选择就称为路由（routing）。交换机使用路由表解决路由问题路由表要穷尽网中所有的计算机，要为每一目的地计算机指出：交换机出口、下一站目标路由表可以而且必须简化每一交换机都使用各自的路由表怎样支持多台计算机同时进行通信？数据以包（packet，分组）为单位在网络中传输，交换机负责把包从一个站点传送到另一个站点存储转发异构网络连接必须使用路由器计算机教研室\nPart4：网络——因特网及其应用TCP/IP协议划分为５个层次:物理层、网络接口层、网络互连层（IP）、传输层（TCP/UDP）、应用层（HTML）IP地址每一台计算机分配一个唯一的地址使用４字节（32个二进位）表示，每字节间用“.”分隔（每字节最大值为２５５）IP地址=类型号+网络号+主机号５类IP地址：A类：IP地址的特征是最高位为“0”；其IP地址首字节的取值范围为：１～１２７，如：123.10.35.48B类：最高2位为“10”；其IP地址首字节的取值范围为：１２８～１９１，如：131.24.35.68C类：最高3位为“110”；C类网络IP地址首字节的取值范围为：１９２～２２３，如：210.117.23.12D类：IP地址的特征是最高4位为“1110”，组播地址E类：IP地址的特征是最高5位为“11110”，备用计算机教研室\nIP数据报（IPdatagram）不同的物理网络，使用的数据包（或信息帧）格式互不兼容，为了克服这种异构性，IP协议定义了一种统一的数据包格式，称为IP数据报IP数据报由两部分组成：头部——确定在网络中进行数据传输的路由、数据区——长度可根据应用而改变，数据量在１Ｂ－６４KB路由器－－异构网络互连的关键设备路由器是专用计算机，它可以把两个网络连接起来，而且被连接的这两个网络不必使用同样的技术。路由器的作用：路由功能（按IP地址投递IP数据报）协议转换（协议适配）路由器是多个端口的、高速率的数据交换设备路由器是一台高性能的专用计算机连网的路由器有多个IP地址计算机教研室\n因特网（Internet）Internet起源于美国国防部ARPANET计划主机地址和域名系统所有入网主机的名字即域名,由一系列的“域”及其“子域”组成，子域的个数通常不超过５个，并且子域之间用“.”分隔，从左到右级别逐级升高，一般为计算机名、网络名、机构名、最高域名,长度小于255,以字母、数字开头并结尾。每一个网络均要设置一个域名服务器(DNS)，通过域名服务器来实现入网主机名字和IP地址的转换。一个主机只能有一个IP地址,但可以有多个域名计算机教研室\n因特网提供的服务电子邮件每个电子邮件都有唯一的邮件地址，它由两部分组成邮箱名邮箱所在的主机域名邮件一般由三部分组成：邮件头部、邮件正文、邮件的附件电子邮件不在用户的本地计算机上，而在邮件服务器上计算机教研室\n远程文件传送采用FTP协议远程登录（remotelogin）用户把自己的机器作为一台终端，通过因特网挂接到远程的大型或巨型机上后，就可作为它的用户使用它的硬件和软件资源使用的协议称为TelnetＷＷＷ——WorldWideWeb,Internet上提供的一种服务由Web服务器提供，用户安装Web浏览器可获得其上的各种信息采用超文本结构，连接各网页网页采用HTML超文本标记语言，包括头部和正文两大部分统一资源定位器URL：http://www.cpu.edu.cnhttp:超文本传输协议，Web服务器和Web浏览器之间的传输协议计算机教研室\nPart4：网络——因特网接入技术电话拨号接入——调制解调器MODEM：56Kbps,慢ISDN综合业务数字网——多用户同时接入，56Kbps,ADSL不对称数字用户线技术是一种接收信息远多于发送信息的技术。仍然利用普通铜质电话线作为传输介质数据上传速度一般只有640Kbps—1Mbps，而下行速度最大可以达到10Mbps电缆调制解调技术（CableMODEM）——有线电视HFC：是光纤和同轴电缆相结合的混合网络光纤接入网光纤到路边FTTC光纤到小区FTTZ光纤到大楼FTTB光纤到家庭FTTH我国目前采用：光纤到大楼+以态入户（FTTB+ETTH）计算机教研室\nPart5——数值数据的表示和计算比特的三种基本逻辑运算：“与”、“或”、“非”二进制、八进制、十六进制与十进制之间的转换N进制——十进制：按权展开式求和十进制——N进制：整数--除N取余法（逆序）小数–乘N取整法（可能不精确）二进制的计量单位（bit,Byte,KB,MB,GB,TB,bps）1B=8b,1KB=1024B=210B整数的原码、反码、补码的表示和范围正数三种表示法都一样负数的补码表示范围大实数的表示：浮点表示法（指数和尾数）计算机教研室\nPart5——文本数据的表示西文编码——ASCII中文编码文本的类型简单文本（.txt）丰富格式文件（.rtf,.doc,.pdf,.html）超文本（网状结构，应用是帮助和网页）常用文本处理软件面向通信的——outlookexpress面向办公的——wordwps面向出版的——飞腾、pagemaker、pdfwriter面向网络信息发布和电子出版的——frontpageacrobat文本的输出字符的描述：点阵、轮廓计算机教研室\n西文字符的编码——ASCII码美国标准信息交换码(AmericanStandardCodeforInformationInterchange,简称ASCII码)：ASCII字符集包含96个可打印字符和32个控制字符采用7个二进位进行编码计算机中使用1个字节存储1个ASCII字符在转换为机内码时最高位转换为“0”数字、字母连续存放注意几个特殊字母的ASCII码，如A(1000001)2a(1100001)20(0110000)2659748计算机教研室\n中文编码GB2312-80GBKUCS/UnicodeGB18030-2000字节2B2BUCS-4——4BUCS-2——2B1B，2B，4B字符6763682210038832748427000多个（最多）特点一级：拼音二级：偏旁部首从Windows95简体中文版开始，均采用GBK代码实现对所有字符统一编码，Unicode是UCS的工业标准其目的是向UCS过渡，同时与GB2312、GBK兼容国家标准GB2312（双字节）汉字扩充规范GBK（繁体、生僻字）（双字节）国家标准GB18030（与国际标准UCS接轨）（不等字节）计算机教研室\n汉字编码：区位码：94×94的表中，行号(0~93)为区号,列号(0~93)为位号。该字符所在的区号（行号）及位号（列号）的二进制代码（7位区号在左，7位位号在右，共14位）国标码：区号和位号加上32国标码=（区码+32，位码+32）机内码：在计算机内部，汉字以两个字节来表示一个汉字，为和ASCII码区别，每个字节的最高位为1。该码称为汉字的机内码，又称内码。计算机教研室\n练习1、已知"江苏"两字的区位码为2913和4353，其机内码是________A、6145、7585B、3D2D、4B55C、BDAD、CBD5D、4535、535D答案：C计算机教研室\n解答:思路：区位码——》国标码——》机内码步骤：1)“江”——291329为区号13为位号2)国标码：区号位号分别+32区号：29+32=61=(00111101)2位号：13+32=45=(00101101)23)将字节的首位设为“1”——》机内码：1011110110101101BDAD则：BDAD为“江”的机内码计算机教研室\n2、在中文Windows环境下，设有一串汉字的内码为CBF5D0B45043CAC7D6B8,这段文本中，含有_____A、2个汉字和1个西文字符B、4个汉字和2个西文字符C、8个汉字和2个西文字符D、4个汉字和1个西文字符CBF51100101111110101一个汉字，两个字节，字节首位均为1答案：B计算机教研室\nPart5——图形与图象的表示图象——从现实世界直接获得图象的获得取样——分色——量化图象的表示图象大小（分辨率）颜色数——例：256=28存储大小——分辨率*每点用几个bit表示/8（B）图象的传输时间——图象大小/传输率图象的编码无损——.bmp(通用),tif（扫描仪）,gif（Internet）有损——jpegjpeg2000图象处理软件——photoshopacdsee颜色空间的类型——指彩色图像所使用的颜色描述方法，如：RGB(红、绿、蓝)模型，显示器使用CMYK(青、品红、黄、黑)模型，彩色打印机使用HSB(色彩、饱和度、亮度)模型，用户界面中使用YUV(亮度、色度)模型，彩色电视信号传输时使用计算机教研室\nPart5——图形与图象的表示图形——用计算机矢量合成应用——CAD、CAM、计算机动画常用软件——autocadcoredrawfreehandvisiomapinfoarcinfo计算机教研室\nPart5——数字声音表示声音的数字化——波形文件（.wav）取样——量化——编码声音的播放解码——数码转换——插值波形文件的大小——波码率*时间（注意单位）波码率=采样频率*量化位数*声道数（bps）声音的压缩编码Mpeg-1、（MP3采用Mpeg-1层3）mpeg-2流媒体——Internet上的在线播放(.wma.ra)计算机合成声音合成语音合成音乐（MIDI）——MIDI音乐表示乐器的声音，可利用计算机合成、编辑，不可表示人的声音数据量很小计算机教研室\n练习:一个1024*200像素的彩色图象,每像素的中R、G、B分量的颜色可以包含256灰度级,请问该图象不采用压缩的情况下，需要占多少的存储空间？答：Log2256*3*1024*200/8练习：一个声音文件中的声音取样频率为44.1kHz,量化位数8位,声道数为2,声音播放时间为10分钟,如果不采用压缩技术,请估计该文件大约有多大?答：44.1*8*2*10*60/8请注意单位的转换：分钟——秒，bit——Byte计算题：计算机教研室\nPart5——数字视频的表示视频(video)：随时间变化其内容的一组图象(24,25,30帧/秒)，又叫运动图象常见视频信号：电视，电影，动画等.视频信息数字化：亮度（Y）和色差（U、V）三分量分别采样和量化；分辨率FPD帧速PAL制式：中国和欧洲使用的电视系统制式，帧频率25NTSC制式：美国和日本使用的电视系统制式，帧频率30视频信息的处理是多媒体技术的核心压缩编码的标准JPEG：压缩静止图像。MPEG：MovingPicturesExpertGroup。MPEG-1(H.261)CD/VCDMPEG-2DVD、数字电视MPEG-4(H.324)视频通信计算机教研室\nPart6——信息系统与数据库从信息处理的深度来区分信息系统,基本可分为3大类:业务处理系统由于在企事业单位中,不同层次的业务处理系统服务对象不同，因而可以进一步将其划分.管理业务系统辅助技术系统：辅助技术人员在特定应用领域（如工程设计、音乐制作、广告设计等）内完成相应的任务.诸如:.CAD,CAM,CAPP等办公信息系统（OA）信息检索系统：将原始信息进一步处理并存储专门供检索用的DB中。用户检索匹配获得信息.例如:中国科技文献库、专利数据库、学位论文数据库，DIALOG、ORBIT以及WE检索系统等.信息分析系统一种高层次的信息系统，为管理决策人员掌握部门运行规律和趋势，制订规划、进行决策的辅助系统。例如:决策支持系统（DSS）,专家系统等计算机教研室\n典型信息系统介绍(1)__制造业信息系统(续1)制造业信息系统分类:计算机辅助设计(CAD)计算机辅助工艺规划(CAPP)辅助技术系统计算机辅助制造(CAM)计算机数字控制(CNC)计算机集成计算机辅助质量控制(CAQC)……………制造资源计划系统(MRPⅡ)管理业务系统企业资源计划(ERP)……………….制造系统(CIMS)计算机教研室\nPart6——信息系统与数据库数据库系统(DBS)的组成:数据库设计,开发,管理DBS的人员和用户利用DBS资源开发的,解决管理和决策问题的各种应用程序.对数据进行管理的软件系统（DBMS）功能:创建DB结构;对DB中的数据操作;对DB数据管理和控制指按一定的数据模式组织并长期存放在外存上的,可共享的,面向部门全局应用的数据集合。计算机支持系统：软件、硬件硬件操作系统DBMS应用开发工具应用系统计算机教研室\nPart6——信息系统与数据库软件开发方法主要有：生命周期方法、原型法以及面向对象的分析设计方法等。信息系统开发步骤系统规划与分析系统分析的方法：使用结构化分析方法（SA）系统分析的工具：数据流程图（DFD）、数据字典(DD)系统设计系统设计的内容:概念结构设计（工具为E-R图）、逻辑结构设计和物理结构设计系统实施与运行维护系统实施的任务:按软件结构设计提出的模块要求进行程序编码、编译、联接以及测试的工作。系统的运行和维护：在保证信息系统正常运行的前提下，为提高系统运行的有效性而对系统的硬件、软件和文档所做的修改和完善都称为系统维护。计算机教研室\n推荐参考教材《大学计算机信息技术教程》张福炎、孙志挥南京大学出版社计算机教研室