全国计算机二级基础知识.docx
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全国计算机二级基础知识
全国计算机二级基础知识
第1章基础知识
1.1知识点
1.1.1计算机发展阶段
以计算机物理器件的变革作为标志，计算机的发展经历了四代：
第一代（1946年～1958年）是电子管计算机。
代表机型有：
ENIAC、IBM650（小型机）、IBM709（大型机）等。
第二代（1959年～1964年）是晶体管计算机。
代表机型有：
IBM7090、IBM7094、CDC7600等。
第三代（1965年～1970年）是集成电路计算机。
代表机型有：
IBM360系列、富士通F230系列等。
第四代（1971年至今）是大规模和超大规模集成电路计算机。
这个时期，计算机的类型除了小型、中型、大型机之外，开始向巨型机和微型机两个方面发展。
1.1.2计算机系统的组成
一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统两个部分。
硬件系统
计算机硬件是组成计算机物理设备的总称，它们由各种器件和电子线路组成，是计算机完成工作的物质基础。
计算机硬件由5个部分组成：
运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。
（1）运算器。
运算器又称算术逻辑单元（ALU），它接收由存储器送来的二进制代码，并对代码进行算术和逻辑运算。
考纲要求
1．计算机系统的组成和应用领域。
2．计算机软件基础知识
3．计算机网络的基础知识和应用知识
4．信息安全的基本概念
（2）控制器。
控制器是用于控制计算机的各个部件，并按照从存储器取出的指令，向各部件发出操作指令，同时，它接收由各部件传来的反馈信息，并对这些信息进行分析，决定下一步操作。
（3）存储器。
存储器是存放源数据、中间数据、程序以及最终结果的部件。
它在计算机运行过程中，一方面不停的向运算器提供数据，另一方面又保存从运算器送回的计算结果，存储器还保存程序，且不断的取出指令传送给控制器。
（4）输入设备。
输入设备接收用户提交给计算机的源程序、数据及各种信息，并把它
们转换成为二进制代码，传送给存储器。
（5）输出设备。
输出设备的功能是将计算机内部的二进制信息转换为人和设备能识别的信息。
通常将运算器和控制器合称为中央处理器（CPU）；中央处理器和内存储器合成为主机；
输入设备、输出设备和外存储器合称为外部设备，外部设备通过接口线路与主机相连。
软件系统
没有配置任何软件的计算机称为裸机，只有配置了相关系统软件的系统才是完整的计算机系统。
软件分为系统软件和应用软件，系统软件是在计算机上的第一层应用功能扩展。
1.1.3计算机应用领域
当前计算机的应用已经遍布人类社会各个领域，按照其所涉及的技术内容，计算机应用可以分为几种类型。
科学和工程计算
科学计算也称数值计算。
在科学试验和工程设计过程中，经常会遇到各种数学问题需要求解，利用计算机并应用数值方法进行求解是解决这类问题的主要途径，这种应用被称为科学和工程计算，其特点是计算量大，而逻辑关系相对简单。
数据和信息处理
数据处理是指对数据的收集、存储、加工、分析和传送的全过程。
过程控制
过程控制是生产自动化的重要技术内容和手段，它是由计算机对所采集到的数据按一定方法经过计算，然后输出到指定执行机构去控制生产的过程。
辅助设计
计算机辅助设计不仅应用于产品和工程辅助设计，而且还还包括辅助制造、辅助测试、辅助教学以及其他多方面的内容。
人工智能
计算机模拟人脑的过程称为人工智能，人工智能是利用计算机来模拟人的思维的过程，并利用计算机程序来实现这些过程。
1.1.4计算机分类
根据计算机在信息处理系统中的地位和作用，并且考虑到计算机分类的演变过程和可能的发展趋势，IEEE提出一种分类方法将计算机分成六类：
巨型计算机（Supercomputer）。
巨型计算机也称为超级计算机，它采用大规模并行处理的体系结构，具有极强的运算能力。
巨型计算机通常应用在尖端科技研究、重大工程项目研究等领域。
世界上仅有少数几个国家研究开发巨型计算机。
小巨型机（MiniSupercomputer）。
小巨型计算机也称为小型超级计算机，它的性能接近巨型计算机，但使用了更加先进的大规模集成电路与制造技术，体积小、成本低。
价格比巨型计算机便宜许多。
大型机（Mainframe）。
大型机或称主干机、主机。
它的运算速度快、处理能力强、存储容量大、可扩充性好、通信联网功能完善，并且有丰富的系统软件和应用软件。
大型计算机一般落户于大中型企事业单位，由专人管理维护。
超级小型计算机（SuperMinicomputer）。
超级小型计算机为中小企业所拥有。
工作站（Workstation）。
工作站主要应用于有特殊要求的专业领域，如图形工作站等。
它具有高速运算能力和很强的图形处理功能。
个人计算机（PersonalComputer）。
个人计算机也称为个人电脑（PC机）或微机。
个人计算机因为其性能价格比高而得以快速普及和广泛应用。
个人计算机可分为台式机和便携机两大类。
1.1.5计算机语言
计算机语言
计算机语言是一类面向计算机的人工语言，它是进行程序运行的工具，又称为程序设计语言。
现有的程序设计语言可分为3类：
机器语言、汇编语言、高级语言。
机器语言
机器语言是最初级的依赖于硬件的计算机语言。
机器语言直接在计算机硬件级上执行，所以效率比较高，能充分发挥计算机高速计算的能力。
汇编语言
用有助于记忆的符号和地址来表示指令的程序设计语言叫做汇编语言。
也称为符号语言。
用汇编语言编写的程序与机器语言相比，除较直观和易记忆外，仍然存在工作量大，面向机器、无通用性等缺点，所以，汇编语言又称作“低级语言”。
高级语言
高级语言是一类人工设计的语言，它对具体的算法进行描述，所以又称作为算法语言。
高级语言是一类面向问题的程序设计语言，且独立于计算机的硬件，其表达方式接近于被描述的问题，易于人们的理解和掌握。
1.1.6计算机软件
计算机软件可以分为系统软件和应用软件两种。
系统软件
系统软件一般包括：
操作系统、语言处理程序和数据库管理系统以及服务程序等。
操作系统是系统软件的核心，它管理计算机软件、硬件资源，调度用户作业程序和处理各种中断，从而保证计算机各个部分协调有效的工作。
语言处理程序的任务，就是将各种高级语言编写的源程序翻译成机器语言表示的目标程序。
语言处理程序按照处理的方式不同，可以分为解释型程序与编译型程序两大类。
解释型程序的处理采用边解释边执行的方法，不产生目标程序，称为对源程序的解释执行。
编译型程序先将源程序翻译成为目标程序才能够执行，称为对源程序的编译执行。
数据库管理系统是对计算机中所存放的大量数据进行组织、管理、查询并提供一定处理功能的大型系统软件。
服务型程序是一类辅助性的程序，它提供各种运行所需的服务。
应用程序
应用软件是为解决实际应用问题所编写的软件的总称，它涉及到计算机应用的所有领域，各种科学和工程计算的软件和软件包、各种管理软件、各种辅助设计软件和过程控制软件都属于应用软件的范围。
1.1.7计算机网络
计算机网络的功能
计算机网络具有下列基本功能：
（1）资源共享。
其目的是让网络上的用户都能使用网络中的程序、设备，尤其是数据，而不管资源和用户在什么地方。
换言之，用户即使是在本地也能使用千里之外的数据。
（2）高可靠性。
依靠可替代的资源来提供高可靠性。
例如，所有文件可以在两台或三台计算机上进行备份，如果其中之一由于硬件故障不能使用，可使用其他备份。
（3）可用性。
当工作负荷增大时，只要增加更多的处理器，就能逐步改善系统的性能。
对集中式主机而言，一旦系统能力达到极限，就必须用更强大的主机替代它，而这样做代价大，对用户的影响也大。
（4）实现分布式的信息处理。
对于综合的大型问题，可以采用合适的算法，将任务分散到网络中不同的计算机上进行分布处理。
多台微型机通过网络可连成具有高性能的计算机系统，使它具有解决复杂问题的能力，而费用大为降低。
（5）提供强大的通信手段。
通过网络，两个或多个生活在不同地方的人可以共同起草报告。
当某人对联机文档的某处作了修改时，其他人员可以立即看到这个变更，而不必花几天的时间等待信件。
这种速度上的提高使得广泛分布的群体之间的合作变得很容易。
网络的分类
计算机网络的分类方法很多，可以从不同的角度进行分类。
（1）从网络的交换功能进行分类：
电路交换网、报文交换网、分组交换网和ATM网。
（2）从网络的拓扑结构进行分类：
星型、环型、总线型和网状型。
（3）从网络的作用范围进行分类：
广域网、局域网和城域网或市域网。
1.1.8数据通信基本原理
所谓的数据通信是指传统的通信技术通过使用计算机来实现信息的传输、交换、存储和处理。
现代通信系统由数据传输系统和数据处理系统两部分组成。
数据传输系统又称为通信子系统或通信子网，其主要任务是实现不同数据终端设备之间的数据传输；数据处理系统又称为资源子系统或资源子网，它是由许多数据终端设备组成，负责提供信息、接受信息和处理信息。
物理信道按照传输介质的类型可以把信道分为有线信道和无线信道。
传输介质是数据传输系统中收方和发方之间的物理路径。
有多种物理介质可用于实际传输，每一种物理介质在带宽、延迟、成本和安装维护难度上都不相同。
介质可以大致分为有线介质和无线介质。
其中有线介质包括双绞线、同轴电缆、光纤等；无线信道包括微波信道和卫星信道。
所谓基带，就是指信号所固有的基本频带，基带信号通常是由数据直接转换成的、未经频率调制的波形。
与基带信号频谱相适应的信道称为基带信道。
将数字设备（如计算机）发出的数字信号（即基带信号）直接在信道中进行传输，称为基带传输。
所谓频带传输就是把数字信号调制成音频信号后在电话线路上传输，到达接收端时再把音频信号解调还原成原来的数字信号。
在频带传输中，要求在发送端安装调制器，在接收端安装解调器。
用一对传输线同时传送几路信息，称为多路复用。
多路复用的典型方式有两类，即频分多路复用和时分多路复用。
通过多路复用，可以提高线路的利用率。
所谓频分多路复用，就是将传输线路的总频带划分成若干个子频带，每一个子频带作为一条逻辑信道提供给一对终端使用。
频分多路适用于传输模拟信号，多用于电话系统。
波分多路复用是在光纤信道上使用频分多路复用的一个变种。
在这种方法中，两条光纤连到一个棱柱，每条光纤的能量处于不同的波段。
两束光通过棱柱，合成到一条共享的光纤上，传送到远方的目的地，随后再将它们分解开。
任何两个终端间的通信业务量分布总是非均匀的，建立固定的点到点连接从线路利用效率来说很不经济，特别是当终端数目增加时，要在每对终端间建立起固定的点到点线路就更显得既无必要也不切合实际。
解决这个问题的方法就是将各地的终端连到一个具有某种交换能力的交换网络。
这个交换网络包括若干条通信线路和交换机，由交换机根据每次通信的要求和网络运行状态动态地选择通信路径。
目前在计算机网络中使用的交换技术有如下几种：
电路交换、报文交换、分组交换、帧中继和异步转移模式（ATM）。
1.1.9网络体系结构与TCP/IP协议
计算机网络的分层及其所使用的协议的集合，就是所谓的网络体系结构。
具体地说，网络体系结构即是层次与协议的集合。
体系结构的描述必须包含足够的信息，使实现者可以用来为每一层编写软件和设计硬件，并使之符合有关协议。
网络协议是关于双方通信过程中的一组约定规则，用来建立通信关系，进行数据交换。
完整的通信协议相当复杂。
为了简化协议的设计，便于协议的实现及维护，大多数网络都将协议按层（Layer）或级（Level）的方式组织。
每层都向它的上层提供一定的服务，而将如何实现服务的细节对上层屏蔽，即低层协议对高层而言是透明的。
相邻两层之间为层间接口。
国际标准化组织制定了一个开放系统互连参
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