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计算机三级学习笔记
第一章计算机基础
一、计算机系统组成
1.计算机发展经历5个重要阶段：
大型机阶段、小型机阶段、微型机阶段、客户机/服务器阶段和互联网阶段。
2.最早生产的大型主机是：
UNIVAC。
3.第二阶段：
1971年第一个为处理器芯片4004/4040，标志微机的诞生。
第三阶段：
1969年出现互联网。
第四阶段：
1991年6月中国的中科院开始上网。
1994年实现了TIPCP。
1981年推迟了个人电脑，IBM-PC机的诞生。
8088芯片。
4.1958年我国成功研制第一台电子管计算机103机，1959年十月我国的第一台大型通用电子管计算机是104计算机，内存2048字节，字长39位，运行速度为每秒1万次。
5.计算机的四特点：
有信息处理的特性、有程序控制的特性、有灵活选择的特性、有正确应用的特性。
6.计算机应用领域：
科学计算、事务处理、过程控制、辅助工程、人工智能和网络应用。
二、计算机硬件组成
1>芯片技术
1.经常所说的”网络计算计算机”，这最初是SUM推出的理念。
2.安腾是64位处理器，4044为4位，8088为8位处理器，286，386是16位芯片经典奔腾为32位处理器，奔腾Ⅳ为32位处理器。
3.生产微机CUP芯片的主要厂家有Intel公司和AMD公司。
奔腾芯片是Intel公司的产品，皓龙是AMD公司的产品。
4.服务器案处理器系统结构可分为CISC服务器、RISC服务器和VLIW服务器。
5.哈佛结构是把指令和数据分开存取；超流水线技术的特点是提高主频、细化流水（多级流水线），其实质是以时间换取空间；超标量技术的特点是内置多条流水线来同时执行多个处理，其实质是以空间换取时间；安腾和奔腾芯片都支持多重处理；奔腾芯片局部总线采用PCI标准。
6.CAD计算机辅助设计，CAI计算机辅助教学，CAM计算机辅助制造。
7.服务器是指网络中能对其他机器提供某些服务的计算机系统。
相对于普通PC来说稳定性、安全性、性能等方面都要求高。
工作站是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏显示器机容量很大的内部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。
一般而言，服务器的性能不及小型机，小型机不及大型机。
8.按服务器的应用范围划分，可分为入门级服务器、工作组服务器、部门及服务器和企业级服务器四类；按服务器的机箱结构划分，可分为台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器和刀片式服务器；按服务器的用途划分可分为文件服务器、数据库服务器、电子邮件服务器、应用服务器等；刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元；其中每一个”刀片”实际就是一块系统主板。
9.服务器按结构体系划分分为RISC、CLSC、和VLIW。
10.1989年11月美国IEEE的一个专门的委员会把当时的计算机分为六大类，分为：
大型主机、小型计算机、个人计算机、工作站、巨型计算机和小型计算机。
11.单字长定点指令平均执行速度的单位是MIPS；平均浮点的指令执行速度的单位是MFLOPS（每秒能够执行百万个浮点数）；平均无故障时间MTBF指多少时间系统发生一次故障。
12.VESA的含义是视屏电子标准协会，不是Intel公司的标准；PCI的含义是外围部件接口；PCI比VESA优越，能容纳更先进的硬件设计，支持多重处理，多媒体及数据量很大的应用。
13.Itannium（安腾）是64位处理器，它主要用于高端服务器与工作站，在Itannium处理器中体现了一种全新的设计思想，完全是基于平行并发计算而设计（EPIC）。
他没有采用复杂指令系统CISC。
14.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。
15.复杂指令系统CISC，简明并行指令技术是EPIC。
16.网络卡主要功能：
实现与主机总线的通讯连接，解释并执行主机的控制命令、实现数据链路层的功能、实现物理层的功能。
2>主板技术
主板由五部分组成：
CPU、存储器、总线、插槽以及电源。
1.主板按其规格分为AT主板、Baby—AT主板、ATX主板等；按其扩展槽分为PCI主板、USB主板等；按数据端口分为SCSI主板、AGP主板、EDO主板等。
按CPU插座分类有Slot1主板、Socket7主板。
按主板芯片集分类为TX主板、LX主板、BX主板。
按CPU芯片分类有奔腾主板、AMD主板。
2.PnP主板主要是支持即插即用（Plug-and-Plug），主板按是否支持即插即用可分为PnP主板和PnP非主板。
三、计算机软件组成
1>软件的种类
1.Access是数据库软件，Powerpoint是投影演示文件，Excel是电子表格软件，InternetExplorer是浏览软件，Outlook是电子邮件软件。
2.软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的总和。
系统软件是贴近硬件的低级软件基于硬件运行，应用软件是在系统软件之上运行的高层软件。
Photoshop与微软office软件都属于商业软件，一个是adobe公司的一个是微软公司的产品，正版软件必须购买才能使用。
3.软件分为系统软件和应用软件，操作系统是系统软件的核心。
共享软件作者保留版权，但允许其他人自由复制和使用。
（常用的共享软件有WinZip、ACDSee等）自由软件版权人属于原作者但可以修改和自由复制和修改。
4.应有软件的种类：
桌面应用软件、演示出版软件、浏览工具软件、管理效率软件、通信协作软件、系统维护软件。
5.软件按授权方式，可以分为商业软件、共享软件、自由软件三大类；正版软件必须购买才能使用的软件称为商业软件。
2>软件的开发（1.3.2）
1.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，软件由程序与相关文档组成。
文档是软件项目开发应用的一部分，存在与软件项目的整个生命周期中。
2.软件是程序以及开发、使用和维护程序所需的所有文档的总和。
3.软件开发的三个阶段：
1）计划阶段：
分为问题定义，可行性研究。
2）开发阶段：
开发前期分为需求分析，总体设计，详细设计；开发后期进行编码和测试。
3）运行阶段：
主要是软件维护。
4）软件开发后期主要是软件维护阶段。
3>编程语言
1.在编程中，人们最先使用机器语言。
因为它使用最贴近计算机硬件的2进制代码，所以为低级语言。
2.符号化的机器语言，用助记符代替2进制代码，成汇编语言。
但须经过汇编程序才可以被机器执行。
3.把汇编语言源程序翻译成机器语言目标程序的工具，就成为汇编程序。
4.把机器语言程序“破译”为汇编语言程序的工具，称反汇编程序。
5.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。
6.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。
形成可执行的目标文件，它的优点是执行速度比较快。
7.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。
边解释边执行，所以速度比减慢。
8.最早出现的高级语言是FORTRAN。
9.程序是由指令序列组成的，但并不是采用自然语言编编写的。
四、多媒体、超媒体和流媒体
1>多媒体基本概念
1.多媒体技术就是有声有色的信息处理与利用技术，是在20世纪80年代已经出现。
2.多媒体技术就是对文本，声音，图象和图形进行处理，传输，储存和播发的集成技术。
3.多媒体语音要求数据传输宽带为8kbit/s，多媒体消息一般需要压缩。
4.预测编码法是指去除相邻像素之间的关联性和冗余性，只对新的信息进行编码，变换编码法是将给定的图像信号进行某种函数变换，预测编码和变换编码是两种完全不同的编码类型。
5.多媒体数据中存在多种数据冗余：
空间冗余、视觉冗余。
6.熵编码是根据消息出现概率的分布特性而进行的，是无损数据压缩编码，而原编码是有损压缩。
2>多媒体硬件系统特征
1.多媒体技术分为偏软件技术和偏硬件技术。
2.多媒体硬件系统的基本组成有：
1）CD-ROM、2）具有A/D和D/A转换功能、3）具有高清晰的彩色显示器、4）具有数据压缩和解压缩的硬件支持。
3>数据压缩与解压缩技术
1.多媒体的关键技术：
1）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标准包括：
MPEG视屏、MPEG音频和MPEG系统（音频视屏同步）三个部分）。
2.图像压缩有有损压缩和无损压缩两种。
在众多的压缩编码的国际标准中，大多使用混合编码。
熵编码是根据消息出现概率的分布特性而进行的，是无损数据压缩编码，而预测编码是原编码的一种有损压缩，有损压缩包括预测编码法、变换编码法、矢量量化编码法。
3.多媒体的数据量很大，必须进行压缩才能使用；多媒体的信息有许多冗余，这是进行压缩的基础。
4.H.261的目标是在ISDN上开展可视电话和电话会议；H.262等于MPEG-2标准；H.263是和可视电话；H.264则与MPEG-4类似。
5.多媒体数据管理技术。
4>超文本、超媒体和流媒体
1.流媒体数据流有三个特点：
连续性、实时性、时序性。
2.流媒体数据流具有严格的前后时序关系。
3.流媒体服务模式有客户机/服务器模式和P2P模式。
4.多媒体数据在传输过程中必须保持数据之间时序上的同步约束关系，以使在接收端能正确地接受信息。
5.Powerpoint和Authorwere是多媒体创作软件。
6.Coreldraw是用于处理矢量图形的图形处理软件，Goldwave是用于数字录音、编辑、合成的音频处理软件，AfterEffects是用于电影影像与动画后期合成的动画制作软件，MovieMaker是Windows自带的视频处理软件。
7.一种适用于多媒体数据管理的技术就是基于超文本技术的多媒体管理技术，即超媒体技术。
2.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。
组成：
1）结点、2）链。
3.超媒体系统的组成：
1）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；2）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；3）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。
4.多媒体网络应用对数据通信的要求：
1>高传输带宽要求；2>不同类型的数据对传输的要求不同；3>网络中的多媒体流传输的连续性与实时性要求；4>网络中多媒体数据传送的低时延要求；5>网络中的多媒体传输同步要求；6>网络中的多媒体的多方参与通信的特点。
（不重要）
第二章网络技术基础
一、计算机网络的形成与发展
1.信息技术涉及到信息的收集、储存、处理、传输与利用。
2.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。
3.1991年6月中国科学院首先与美国斯坦福大学实现Internet连接，开始在高能物理所。
4.1969年美国国防部的ARPANET开始运行，计算机广义网迅速发展起来，对计算机网络的发展意义深远。
二、计算机网络的定义与结构
1.计算机网络的基本特征：
资源共享。
2.计算机网络的定义：
一些互相连接的、以共享资源为目的的、自治的算机系统的集合。
3.网络中的计算机之间没有明显的主从关系，彼此平等，独立操作完成自己的数据处理任务；计算机之间的连接通过数据通讯线路实现。
在通信基础和相应软件的支持下，达到共享网络资源的目的。
计算机资源主要指计算机硬件、软件与数据。
4.计算机网络的表现：
1>计算机网络建立的主要目标是实现计算机资源的共享；2>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“自治计算机”；3>连网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议。
5.在广域网中，数据分组传输过程需要进行路由选择与分组转发。
路由选择是指通过互连网络从源节点向目的节点传输信息的通道，而且信息至少通过一个中间节点。
三、计算机网络的分类
1.局域网、城域网、广域网之间通过路由器进行连接，由于三者的网络结构以及网络大小的区别，他们将拥有不同的数据链路层协议，比如局域网使用802.2协议，城域网使用帧中继，广域网使用ATM等。
2.B-ISDN的业务分为两类：
交互型业务与发布型业务。
交互型业务是指在用户间或用户与主机之间提供双方信息交换的业务，它包括会话型业务、消息型业务、检索型业务；发布型业务指有网络中某点向其他多个位置传送单向信息流的业务。
3.现代网络机构的特点：
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；按规模分类：
局域网，城域网与广域网。
4.广域网（远程网）以下特点：
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。
5.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。
四、计算机结构的拓扑构型
1.计算机网络拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构，网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为：
1>点-点线路通信子网的拓扑：
星型，环型，树型，网状型。
2>广播式通信子网的拓扑：
总线型，树型，环型，无线通信与卫星通信型。
2.基于集线器的以太网采用的是以集线器为中心结点的星型拓扑；广域网基本结构都采用网状拓扑结构。
3.计算机网络拓扑通过网络中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。
五、数据传输线速度与误码率
1.描述数据通信的基本技术参数有两个：
数据传输率与误码率。
2.数据传输速率：
在数值上等于每秒钟传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒（bit/second），记作bps。
对于二进制数据，数据传输速率为：
S1/T（bps），其中，T为发送每一比特所需要的时间。
3.1Gbit/s=1×1000Mbit/s=1×1000000Kbit/s=1×1000000000bit/s；1Tbit=1000Gbit；1Byte=8bit。
4.误码率应该是衡量数据传输系统正常工作状态下传输可靠性的参数。
5.误码率是二进制码元在数据传输系统中被传错的概率，它在数值上近似等于：
Pe=Ne/N（传错的除以总的）；网络中数据传输差错的出现具有随机性。
6.差错的出现具有随机性，在实际测量一个数据传输系统时，只有被测量的传输二进制码元数越大，才会越接近于真正的误码率值。
7.对于实际数据传输系统，如果传输的不是二进制码元，要折合成二进制码元来计算。
8.对于一个实际的数据传输系统，不能笼统地说误码率越低越好，要根据实际传输要求提出误码率要求；在数据传输速率确定后，误码率越低，传输系统设备越复杂，造价越高。
六、分组交换技术（不考）
七、网络体系结构和网络协议
1>网络体系结构的基本概念
1.这些为网络数据传递交换而指定的规则、约定与标准被称为网络协议。
2.网络协议分为三部分：
（1）语法，即用户数据与控制信息的结构和格式；
（2）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；（是对协议元素的含义进行解释）（3）时序，即对事件实现顺序的详细说明。
（重点）
3.将计算机网络层次模型和各层网络协议的集合定义为计算机网络体系结构。
4.接口是同一节点内相邻层之间交换信息的接口，同一点中相邻层之间存在着明确规定的接口，底层向高层通过接口提供服务。
2>ISO/OSI参考模型
1.OSI是ISO组织制定的网络体系结构结构，又称为X.200建议，该体系结构标准定义了网络互连的七层框架，即ISO开放系统互连参考模型，模型最底层为物理层，向上依次为数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
1.OSI七层：
<1>物理层（最底层）：
主要是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接，以便透明的传递比特流。
<2>数据链路层：
在通信实体之间建立数据链路连接，传送以帧为单位的数据，采用差错控制，流量控制方法。
<3>网络层：
通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适当的路径。
<4>传输层：
是向用户提供可靠的端到端服务，透明的传送报文。
<5>会话层：
组织两个会话进程之间的通信，并管理数据的交换。
<6>表示层：
处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。
<7>应用层（最高层）：
应用层是OSI参考模型中的最高层。
确定进程之间通信的性质，以满足用户的需要。
2.ISO将整个通信功能划分为七个层次，划分层次的原则是：
（1）网中各结点都有相同的层次；
（2）不同结点的同等层具有相同的功能；（3）同一结点内相邻层之间通过接口通信；（4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；（5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。
（重点）
3.OSI参考模型定义了开放系统的层次结构、层次之间的相互关系几个层所包括的可能的服务。
4.在OSI中，采用了三级抽象，既体系结构，服务定义，协议规格说明。
3>TCP/IP才考模型与协议
TCP/IP参考模型可以分为：
应用层、传输层、互连层、主机-网络层。
1.TCP（TranmissionControlProtocol）将从应用层接收到的字节流分成多个字节段，然后将一个一个的字节传到互连层，然后到目的主机。
2.应用层协议分为：
（1）一类可靠的面向连接的TCP（依赖TCP协议的主要有：
文件传送协议FTP、电子邮件协议SMTP以及超文本传输协议HTTP等）、
（2）一类是不可靠的面向无连接的UDP协议（依赖UDP协议的主要有简单网络管理协议SNMP；简单文件传输协议TFTP）、（3）另一类既依赖于TCP协议，也可以依赖于UDP协议。
此外还包括：
网络终端协议TELNET；路由信息协议；RIP网络文件系统NFS。
DNS（DomainNameSystem）是域名解释协议。
3.TCP是一种面向连接的、可靠的、基于字节的运输层通信协议。
4.传输层的主要功能是负责应用进程之间的端到端通信，传输层的TCP协议，它能够提供可靠的数据包传输。
传输层负责为应用层提供服务。
5.互连层的核心协议是IP协议。
6.TCP/IP协议的特点：
<1>开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。
<2>独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网。
<3>统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址。
<4>标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务（端到端服务）透明的传输报文。
7.TCP/IP参考模型的传输层定义了两种协议，即传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。
TCP协议是面向连接的可靠的协议；UDP协议是无连接的不可靠协议。
8.主机-网络层是TCP/IP模型的最底层，TCP/IP参考模型的主机—网络层与OSI参考模型的数据链路层与物理层对应，TCP/IP参考模型的互连层与OSI参考模型的网络层对应，TCP/IP参考模型的应用层与OSI参考模型的应用层对应，TCP/IP参考模型的传输层与OSI参考模型的传输层对应，TCP/IP参考模型的网络接口对应OSI参考模型的数据链路层对应。
（重点）
八、互联网的应用与发展
1.博客即网络日志，是指以文章的形式在互联网上实现信息共享（内容可以是文字、视频、图片或链接自己的个性空间），播客是基于互联网的数字广播技术之一，搜索引擎是一种信息检索技术，对等计算属于科学计算领域。
2.典型的P2P文件共享软件包括Napseter，Bittorrent，Gnutella等。
即时通讯的P2P网络的应用有QQ、Skype、Gtaik、ICQ、MSM、网易泡泡、雅虎通等。
3.目前，P2P应用大致可以分为文件共享、多媒体传输、即时通讯、数据存取、协同工作、P2P搜索和P2P分布式计算。
4.在P2P网络中，所有结点既可作为客户机，服务器，结点之间在共享网络资源与服务上的地位是平等的。
九、无线网络的研究与应用
1.IEEE802.11技术和蓝牙可以使用的无线信道频点是2.4GHz，IEEE802.11规定的物理层传输层方式包括红外、跳频、扩频和直接序列扩频。
2.AdHoc网络是一种自自组织、对等式、多跳的无线移动网络，它是在分组无线网（PacketRadioNetwork，PRNET）的基础之上发展起来的，是由一组用户构成、不需要基站的移动通信模式，在这种方式中没有固定的路由器，每个系统都具备动态搜索、定位和恢复连接的能力。
3.无线局域网的介质访问控制方法采用CSMA/CA的冲突避免方式；无线局域网英文全称是WirelessLocalAreaNetworks，缩写为WLAN。
4.无线局域网主要有4个领域：
作为传统局域网的扩充、建筑物之间的互联、漫游访问与特殊网络。
5.IEEE802.3对应局域网，IEEE802.15对应蓝牙，IEEE802.16对应无线城域网，IEEE802.11对应无线局域网。
第三章局域网基础
一、局域网的基本概念
1>局域网的网络拓扑结构
1.网络拓扑结构主要有星型结构、环形结构、总线结构、分布式结构、树形结构、网状结构、蜂窝状结构等。
环形结构在LAN中使用较多，这种结构中的传输媒体从一个用户到另一个用户，直到将所有的端用户连成环型。
数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到了一个节点。
2.网状拓扑结构没有规则，树状拓扑结构按层次连接，环形拓扑结构由节点组成环状，只有星型拓扑结构存在中心节点。
2>局域网传输介质的类型与特点
1、光纤是网络传输介质中性能最好、应用前途最广泛的一种。
多条光纤可以组成一束，构成一条光缆。
光载波调制方法采用振幅键控ASK调制方法，即亮度调制。
2、针对不同的传输介质，网卡提供了相应的接口。
适应于粗缆的网卡提供AUI接口；适用于细缆的网卡以提供BNC接口；适应于非屏蔽双绞线的网卡应提供RJ-45接口；适用于光纤的网卡应提供光纤的F/O接口。
（重点）
3、传统以太网支持粗缆、细缆与非屏蔽双绞线作为传输介质。
4、计算机网络采用了多种通信线路，例如电话线、双绞线、同轴电缆和光缆、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。
局域网传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤与无线通信信道。
3>介质访问控制方法
1、共享介质访问控制方式主要为：
带有冲突检测的载波侦听多路访问CSMA/CD方法（是以太网介质的控制方法），它的核心技术起源于ALOHA网所采用的争用型协议，CSMA/CA是无线局域网的访问控制方式；WCDMA是宽带码分多址，是一种第三代无线通讯技术；CDMA2000是一个3G移动通讯标准；令牌总线方法（TOKENBUS）和令牌环方法（TOKENRING）都是令牌网的控制方法，令牌是一种特殊的MAC控制帧，帧中有一位标志令牌忙/
2、共享介质局域网共享介质同意广播信道采用广播式发送数据，可能存在冲突问题，需要介质使用反问控制方法。
3、CSMA/CD的工作原理可概括成四句话，即：
先听后发，边听边发，冲突停止，随机延迟后重发。
（重点）
4、令牌总线（TokenBus）是在总线拓扑中利用“令牌”作为控制节点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法；令牌是一种特殊的MAC控制帧，帧中有一位标志令牌忙/闲。
4>IEEE802标准
1、局域网的核心协议是IEEE802标准。
2、IEEE802参考模型：
IEEE802参考模型是美国电气电子工程师协
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