三级网络技术.docx
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三级网络技术
第一章计算机基础知识
计算机的四特点：
1.有信息处理的特性。
2.有程序控制的特性。
3.有灵活选择的特性。
4.有正确应用的特性。
计算机发展经历5个重要阶段：
1大型机阶段。
2小型机阶段。
3微型机阶段。
4客户机/服务器阶段。
5互联网阶段。
计算机现实分类：
服务器，工作站，台式机，便携机，手持设备。
计算机传统分类：
大型机，小型机，PC机，工作站，巨型机。
计算机指标：
1.位数。
2.速度。
MIPS是表示单字长定点指令的平均执行速度。
MFLOPS是考察单字长浮点指令的平均执行速度。
3.容量。
Byte用B表示。
1KB=1024B。
平均寻道时间是指磁头沿盘片移动到需要读写的磁道所要的平均时间。
平均等待时间是需要读写的扇区旋转到磁头下需要的平均时间。
数据传输率是指磁头找到所要读写的扇区后，每秒可以读出或写入的字节数。
4带宽。
Bps用b5版本。
6可靠性。
平均无故障时间MTBF和平均故障修复时间MTTR来表示。
计算机应用领域：
1科学计算。
2事务处理。
3过程控制。
4辅助工程。
5人工智能。
6网络应用。
一个完整的计算机系统由软件和硬件两部分组成。
计算机硬件组成四个层次：
1芯片。
2板卡。
3设备。
4网络。
奔腾芯片的技术特点：
1。
超标量技术。
通过内置多条流水线来同时执行多个处理，其实质是用空间换取时间。
2.超流水线技术。
通过细化流水，提高主频，使得机器在一个周期内完成一个甚至多个操作，其实质是用时间换取空间。
经典奔腾采用每条流水线分为四级流水：
指令预取，译码，执行和写回结果。
3.分支预测。
4.双CACHE哈佛结构：
指令与数据分开。
5固化常用指令。
6增强的64位数据总线。
7采用PCI标准的局部总线。
8错误检测既功能用于校验技术。
9内建能源效率技术。
10支持多重处理。
安腾芯片的技术特点：
64位处理机。
奔腾系列为32。
INTER8080-8位。
INTER8088-16位。
复杂指令系统CISC。
精简指令技术RISC。
网络卡主要功能：
1实现与主机总线的通讯连接，解释并执行主机的控制命令。
2实现数据链路层的功能。
3实现物理层的功能。
软件就是指令序列：
以代码形式储存储存器中。
数据库软件是桌面应用软件。
程序是由指令序列组成的，告诉计算机如何完成一个任务。
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。
分为需求分析，总体设计，详细设计。
3运行阶段。
主要是软件维护。
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。
符号化的机器语言，用助记符代替2进制代码，成汇编语言。
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。
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。
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。
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。
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。
多媒体技术就是有声有色的信息处理与利用技术。
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。
多媒体技术分为偏软件技术和偏硬件技术。
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。
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：
考虑音频和视频同步。
2芯片和插卡技术。
3多媒体操作系统技术。
4多媒体数据管理技术。
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，及超媒体技术。
当信息不限于文本时，称为超媒体。
组成：
1结点。
2链。
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
第二章操作系统
软件是为了使用户使用并充分发挥计算机性能和效率的各种程序和数据的统称。
软件又分为系统软件和应用软件。
系统软件是所有用户使用的为了解决用户使用计算机而编制的程序。
应用软件是为解决某特定的问题而编制的程序。
操作系统是硬件与所有其他软件之间的接口，而且是整个计算机系统的控制和管理中心。
操作系统两个重要作用：
1管理系统中各种资源。
所有硬件部分称为硬件资源。
而程序和数据等信息成为软件资源。
2为用户提供良好的界面。
操作系统的特征：
1并发性。
是在计算机系统中同时存在多个程序，宏观上看，这些程序是同时向前推进的。
在单CPU上，这些并发执行的程序是交替在CPU上运行的。
程序并发性体现在两个方面：
①用户程序与用户程序之间的并发执行。
②用户程序与操作系统程序之间的并发。
2共享性。
资源共享是操作系统程序和多个用户程序共用系统中的资源。
3随机性。
随机性指：
操作系统的运行是在一个随机的环境中，一个设备可能在任何时间向处理机发出中断请求，系统无法知道运行着的程序会在什么时候做什么事情。
没有任何软件支持的计算机称为裸机。
操作系统是硬件的第一层软件扩充。
操作系统的功能：
1进程管理：
主要是对处理机进行处理。
随着系统对处理机管理方法不同，其提供的作业处理方式也不同，例如有批处理方式，分时方式和实时方式。
2存储管理：
主要是管理内存资源。
当内存不够的时候，解决内存扩充问题，就是内存和外存结合起来的管理，为用户提供一个容量比实际内存大的多的虚拟存储器，这是操作系统的存储功能的重要任务。
3文件管理。
系统中的信息资源是以文件的形式存放在外存储器上的。
4设备管理。
设备管理是计算机系统中除了CPU和内存外的所有输入，输出设备的管理。
5用户和操作系统的接口。
操作系统的分类：
1批处理操作系统。
两个特点：
一是多道，一是成批。
多道是系统内同时容纳多个作业，这些作业存放在外存中，组成一个后备作业序列，系统按一定的调度原则每次从后备作业中选取一个或多个作业放入内存中运行，运行作业结束并退出运行和后备作业进行运行均由系统自动实现，从而在系统中形成一个自动转接的连续的作业流。
而成批是系统运行中不允许用户和他的作业发生交互关系。
批处理系统追求的目标是提高系统资源利用率和大作业吞吐量以及作业流程的自动化。
2分时系统。
分时系统允许多个用户同时连机使用计算机。
操作系统采用时间片轮转的方式处理每个用户的服务请求。
特点：
①多路性。
②交互性。
又叫交互操作系统。
③独立性。
④及时性。
分时系统性能的主要指标之一的是响应时间，是从终端发出命令到系统与应答的时间。
通常计算机系统采用批处理和分时处理方式来为用户服务。
时间要求不强的作业放入后台批处理处理，需要频繁交互的作业在前台分时处理。
3实时系统。
系统能够及时响应随机发生的外部事件，并在严格的时间范围内完成对该事件的处理。
实时系统作为一个特定应用中的控制设备来使用。
分为两类：
①实时控制系统。
②时信息处理系统。
特点：
及时响应和高可靠性。
4个人计算机操作系统。
个人计算机操作系统是一个联机交互的单用户操作系统，它提供的联机交互功能与分时系统所提供的功能很相似。
5网络操作系统。
计算机网络是通过通信设施将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，实现信息交换，资源共享，互操作和协作处理的系统。
网络操作系统就是在原来的各自计算机系统操作上，按照网络体系结构的各个协议标准进行开发，使之包括网络管理，通信，资源共享，系统安全和多种网络应用服务的操作系统。
6分布式操作系统。
研究操作系统的几种观点：
1从资源管理观点：
把操作系统分为处理机管理，存储管理，设备管理，文件管理，用户与操作系统的接口等5个主要部分。
2虚机器观点：
用户不再直接使用硬件机器，而是通过操作系统来控制和使用计算机，从而把计算机扩充为功能更强，使用更加方便的计算机系统。
操作系统的全部功能，称为操作系统虚机器。
操作系统所涉及的硬件环境：
1特权指令与处理机状态。
特权指令和非特权指令。
特权指令是只允许操作系统使用，而不允许一般用户使用的指令。
非特权指令之处的指令称为非特权指令，非特权指令的执行不影响其他用户以及系统。
2CPU状态。
CPU交替执行操作系统程序和用户程序。
CPU的状态属于程序状态字PSW的一位。
大多数计算机系统将CPU执行状态分为管态和目态。
管态又叫特权态，系统态或核心态。
CPU在管态下可以执行指令系统的全集。
通常，操作系统在管态下运行。
目态又叫常态或用户态。
机器处于目态时，程序只能执行非特权指令。
用户程序只能在目态下运行，如果用户程序在目态下执行特权指令，硬件将发生中断，由操作系统获得控制，特权指令执行被禁止，这样可以防止用户程序有意或无意的破坏系统。
从目态转换为管态的唯一途径是中断。
从管态到目态可以通过修改程序状态字来实现，这将伴随这由操作系统程序到用户程序的转换。
中断机制：
中断机制是现代计算机系统中的基础设施之一，它在系统中起着通信网络作用，以协调系统对各种外部事件的响应和处理。
中断是实现多道程序设计的必要条件。
中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。
引起中断的事件称为中断源。
中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。
发生中断时被打断程序的暂停点成为断点。
CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。
处理中断源的程序称为中断处理程序。
CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。
而返回断点的过程称为中断返回。
中断的实现实行软件和硬件综合完成，硬件部分叫做硬件装置，软件部分成为软件处理程序。
中断装置和中断处理程序统称为中断系统。
一般将中断源分为两大类：
强迫性中断和自愿性中断。
强迫性中断是正在运行的程序所不期望的，它们是或发生，何时发生事先无法预料，因而运行程序可以在任意位置处被打断。
中断类型：
1输入输出中断：
这是来自通道或外部设备的中断。
2硬件故障中断3时钟中断，如硬件时钟到时。
4控制台中断，如系统控制员通过控制台发出命令。
5程序性中断
自愿性中断是正在运行的程序有意识安排的，通常是由于程序员在编制程序时，因要求操作系统提供服务而有意使用访管指令或系统调用，从而导致中断的，所以又称其为访管中断。
系统为每类中断设置一个中断处理程序。
每个中断处理程序都有一个入口地址PC及其运行环境PSW，它们被称为中断向量，保存在内存中固定的单元。
中断响应是解决中断的发现和接受问题，是由中断装置完成的。
中断响应是硬件对中断请求作出响应的过程，包括识别中断源，保留现场，引出中断处理程序等过程。
CPU每执行完一条指令，便去扫描中断寄存器，查询有无中断请求。
若有中断请求，则通过交换中断向量进入中断处理程序，这就是中断响应。
系统根据引起中断事件的重要性和紧迫程度，由硬件将中断源分为若干个级别，称为中断优先级。
中断屏蔽是指在提出中断请求之后，CPU不予响应的状态。
它常常用来在处理某一中断时防止同级中断的干扰或在处理一段不可分割，必须连续执行的程序时防止任何中断事件的干扰。
CPU是否允许某类中断，由当前程序状态字中的中断屏蔽位决定。
屏蔽中断源相当于关中断，处于关中断状态下执行的程序段因尽量短，否则可能会丢失信息，也会影响系统的并发性。
中断处理过程：
1保存被中断程序的现场。
2分析中断源，确定中断原因。
3转去执行相应的处理程序。
4恢复被中断程序现场，继续执行被中断程序。
操作系统向用户提供两类接口：
一类是用于程序级的，另一类是用于作业控制一级的。
1程序级接口。
它由一组系统调用命令组成。
与机器指令不同之处在于系统调用命令由操作系统核心解释执行。
系统调用是操作系统向用户提供的程序一级的服务，用户程序借助与系统调用命令来向操作系统提出各种资源要求和服务请求。
一般系统调用可分为几类：
设备管理类，文件管理类，进程控制类，进程通信类，存储管理类。
2作业级接口。
这类接口是系统为用户在作业一级请求系统服务而设置的，用户可利用这组接口组织作业的工作流程和控制作业的运行。
作业级接口分为联机接口和脱机接口：
①联机接口。
联机接口由一组键盘操作命令组成，是用户以交互方式请求操作系统服务的手段。
键盘操作命令的作业控制方式灵活方便，用户可以根据运行情况随时干预自己的作业，但是系统利用率不高②脱机接口。
由一组作业控制命令组成，供脱机用户使用。
这种接口主要是用于批处理方式操作系统，其优点是作业的操作过程由系统自动调度或系统操作员干预，因而系统利用率高。
处理机是计算机系统中最重要的资源。
多道程序设计是操作系统所采用的最基本，最重要的技术。
其根本目的是提高整个系统的效率。
衡量系统效率的尺度是系统吞吐量。
所谓吞吐量是单位时间内系统所处理作业的道数。
进程是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运行运动，进程是系统核心资源分配和调度的一个独立单位。
进程可以分为系统进程和用户进程两类。
系统进程的优先级通常高与一般用户进程的优先级。
从静态的角度看，进程是程序，数据和进程控制块PCB三部分组成。
进程和程序的区别是程序是静态的，而进程是动态的。
一个进程可以执行一个或几个程序，一个程序也可以构成多个进程。
被创建的进程成为子进程，创建者称为父进程，从而构成进程家族。
操作系统的并发性和共享性正是通过进程的活动体现出来的。
（进程特征）1并发性。
2动态性。
3独立性。
4交往性。
5异步性。
进行中的进程可以处于以下三种之一：
运行，就绪，等待。
运行状态是进程已经获得CPU，并且在CPU上执行的状态。
显然，在一个单CPU系统上，最多只有一个进程处于运行状态。
就绪状态，是一个进程已经具备运行条件，但是由于没有获得CPU而不能运行所处的状态。
等待状态，也叫阻塞状态或封锁状态。
是进程因等待某种事件发生而暂时不能运行的状态。
在任何时刻，任何进程都处于且仅处于以上3种状态之一。
为了便于系统控制和描述进程的活动进程，在操作系统核心中为进程定义为一个专门的数据结构，成为进程控制块PCB。
PCB信息可以分成为调度信息和现场信息两部分。
每个进程都有自己专用的工作存储区，其他进程运行时不会改变它的内容。
进程是程序，数据和进程控制块PCB三部分组成。
系统中进程队列分为3类：
①就绪队列。
②等待队列。
③运行队列。
在单机系统中整个系统只有一个。
实际上，一个运行队列中只有一个进程。
进程同步是进程之间一种直接的协同工作关系，是一些进程相互合作，共同完成一项任务。
进程之间间接相互作用构成进程同步。
各个进程互相排斥使用这些资源，进程之间的这种关系是进程的互斥。
进程之间的间接相互作用叫做进程的互斥。
系统中一些资源一次只允许一个进程使用，这个资源称为临界资源。
而在进程中访问临界资源的那一段程序称为临界区。
系统对临界区的调度原则归纳为：
当没有进程在临界区时，允许一个进程立即进入临界区;若有一个进程已经在临界区，其他要求进入临界区的进程必须等待，进程进入临界区的要求必须在有限时间里得到满足。
信号量。
被P和V操作使用。
原语是由若干条机器指令构成的一段程序，用以完成特定功能。
原语在执行过程中不可分割。
高级通信原语，解决大量信息交换问题。
基本概念
一、计算机基础知识部分
1.计算机系统发展历程：
电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模及超大规模集成电路计算机。
2.电子计算机时代开始的标志：
以美国1945年生产、1946年2月交付使用的ENIAC计算机为标志。
3.电子计算机分类：
以规模分类可以分为大型机、超大型机、中型机、小型机和微型机。
4.计算机系统的组成：
通常所说的计算机系统包括硬件系统和软件系统。
5.计算机硬件系统的组成：
包括运算器、控制器、存储器和输入输出设备。
其中运算器和控制器构成中央处理器CPU。
6.CPU的作用：
取得、解释和执行指令。
7.CPU的指标：
字长（指CPU中数据总线的宽度，即一次可并行传递二进制数据的位数）、速度（指CPU中振荡器的主振频率，即主频。
）指令处理能力（即每秒处理百万条指令数，以MIPS表示）。
8.总线的分类：
总线可以分为传输数据的数据总线、传输控制信息的控制总线和连接各个芯片地址的地址总线。
9.内存储器的分类：
存储器可以分为只读存储器和随机存储器。
只读存储器又可以分为ROM、PROM、EPROM、E2PROM等。
注：
ROM即ReadOnlyMemory
10.随机存储器：
指计算机运行期间,可以随时向其写入数据、也可以随时从其中读出数据的存储器。
在微型计算机中，内存储器也叫主存储器。
11.高速缓冲存储器：
为解决CPU与主存储器间速度差而在内存储器和CPU之间增加的一种存取速度远高于普通内存的特殊存储器。
12.运算器的功能：
运行器是计算机中完成数学运行和逻辑运算的部件。
13.常见的数据总线为ISA、EISA、VESA、PCI等。
14.中断：
指当出现需要时，CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。
即在程序运行过程中，系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况，此时，CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。
15.中断的处理过程为：
关中断（在此中断处理完成前，不处理其它中断）、保护现场、执行中断服务程序、恢复现场、开中断。
16.堆栈：
是一种后进先出的数据结构，计算机系统处理中断时，使用这个数据结构保护现场。
17.中断的类型：
按引起中断的原因划分：
输入、输出中断;计算机故障中断;实时时钟中断;软件中断;数据通道中断。
按中断处理类型划分：
不可屏蔽中断、可屏蔽中断。
18.中断优先级：
指各种中断源根据其重要性不同所划分的优先级别，高级别的中断源提出的中断请求可以使低级别的中断服务程序中断，转而执行出级别的中断服务。
19.媒体：
指信息的载体，即计算机输入输出所采用的信息形式。
20.多媒体技术：
指对多媒体信息的采集、存储、处理和应用的有机总和。
它包括软件技术和硬件技术两大类。
21.超文本技术：
是指把文本和菜单结合在一起的技术。
22.超媒体技术：
指将超文本技术应用于多媒体。
23.多媒体的关键技术包括：
压缩/解压缩技术、专用硬件芯片技术和多媒体软件技术。
24.计算机软件系统是由系统软件、应用软件和应用软件构成的。
25.操作系统包括进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理等功能。
26.计算机信息处理经历了电子数据处理、管理信息系统、管理自动化三个阶段
27.计算机信息系统的功能包括：
信息获取、信息存储、信息转换、信息更新、信息维护、信息输出、信息传输、信息查询等。
28.计算机控制包括：
单节点控制、多节点控制、集散控制系统等。
29.系统模拟技术包括：
概率模拟、确定性模拟、形象模拟、功能模拟等。
30.计算机辅助工程包括：
CAD（辅助设计）、CAM（辅助制造）、CAI（辅助教学）、CAT（辅助测试）
31.工程仿真包括：
半物理仿真、全物理仿真和数字仿真。
二、操作系统基础部分
32.操作系统是一个系统软件，它的任务是统一和有效地管理计算机各种资源，控制和组织和谐的执行。
33.认识计算机操作系统有两个观点：
资源管理观点和用户观点。
34.操作系统的特点是并发性和共享性。
35.操作系统的主要功能有：
进程管理（也称处理机管理），其任务是合理、有效地对进程进行调度，使得系统高效、安全地运行;存储管理，主要是指对内存的管理;设备管理，其任务是为各种设备提供良好的用户接口，使用各种调度策略以用缓冲和虚拟设备等技术，协调系统中各部分的工作，提高设备效率和利用率;文件管理，主要是对计算机系统中由软件和数据资源构成的文件进行管理，包括文件的存储、检索、修改、共享、保密和保护，并为用户使用这些文件实现按名存取和提供友好的用户界面;作业管理，是操作系统为用户使用计算机系统提供一个良好的环境和友好的界面，作业管理包括作业控制和作业调度。
36.操作系统的分类：
按对进程不同的处理方式可分为批处理操作系统、分时系统和实时系统;按用户数目可分为单用户系统（单用户单任务、单用户多任务）、多用户操作系统;按处理机数目可分为单处理机操作系统和多处理机操作系统;按拓扑结构可以分为单机操作系统、网络操作系统和分布式操作系统。
37.批处理操作系统是将用户群的程序按一定的顺序排列，统一交给计算机的输入设备，计算机系统自动地从输入设备中把各个作业按照某促规则组织执行，执行完毕后将程序运行结果通过输出设备交给用户的操作系统。
它能够充分地利用处理机的高速度，比较好地协调了高速处理机和慢速输入输出设备之间的矛盾，提高了计算机系统的使用效率。
38.分时系统是以分时（时间片）方式向多个用户进程提供服务的一个操作系统;它的特点是既可以支持人机交互、又使得计算机系统可以高效地使用处理机以保证计算机系统高效率。
39.实时系统就是计算机系统可以立即对用户程序要求或者外部信号作出反应的系统，它可以分为硬实时系统和软实时系统。
40.网络操作系统是服务于计算机网络，按照网络体系结构的各种协议来完成网络的通信、资源共享、网络管理和安全管理的系统软件。
41.分布式操作系统是建立在网络操作系统之上，对用户屏蔽了系统资源的分布而形成的一个逻辑整体系统的操作系统。
42.进程是程序（或一部分程序）、相关的数据处理在处理机上的一次运行，是操作系统进行资源分配和调度的一个基本单位，它具有运动特性、并行特性、独立特性、异步特性、结构特性等五大特性。
进程由操作系统依据程序创建而产生，因调度而执行、因运行条件不满足而暂时停止，因任务完成而撤销。
43.程序中指令的集合，是静态的;处理是为完成某一任务而按规定的程序执行的操作过程，是动态的。
44.进程的三种基本状态：
运行态（是进程正在占用处理机时所处的状态），在单CPU系统，最多只能有一个进程处于运行状态）;就绪态（如果一个进程经过等待以后已经具备了运行的条件或者一个进程在运行过程中用完了自己的时间片，都要进入就绪状态，进程调度程序根据系统运行情况，按照调度策略，可以使某个进程从就绪状态进入到运行状态）;等待态（进程由于某种原因不具备运行条件时，就进入到等待状态。
当某个事件发生使得该进程的运行条件具备时，进程就转入就绪状态）
45.任何一个时刻，没有结束的进程均处于运行、等待、就绪三种状态之一，在以上的三种状态中，运行状态和就绪状态可以互相转化，运行状态也可以转化为等待状态，但等待状态只能转化为就绪状态。
46.进程控制块（PressControlBlock）：
是进程存在的唯一标志。
它描述进程的基本情况，是系统调度进程的依据。
它包括进程标识、优先级、状态、队列指针、资源清单、运行现场信息等项目。
47.根据进行的三种不同的状态，操作系统设置了三个队列，它们分别是运行队列、就绪队列、等待队列，每一个队列都有一个队列指针，指向该队列的首进程PCB，队列中的每一个PCB指针，指向下一个PCB。
48.信号量
升级会员 