计算机三级网络技术：第一章

计算机基础知识 计算机系统的组成 1-1-1 计算机的特点 计算机是快速高效的进行信息处理的电子设备，它能按照人们预先编写的程序对输入数据进行存储，处理和传送，从而获得有用的输出信息或知识，以便促进社会的生产发展，提高人民的生活质量。 特点： （1）计算机是信息处理的设备 （2）计算机是通过预先编写的、存储在机器中的程序自动完成数据处理。 （3）计算机处理速度越来越快，工作效率越来越高，而成本和价格却越来越低。 （4）计算机的经济效益与社会效益都十分明显 1-2-2 计算机的发展阶段 1、大型机阶段 1946年在美国宾夕法尼亚大学第一台电子计算机ENIAC问世。 大型机经历了第一代电子管、第二代晶体管、第三代中小规模集成电路、第四代超大规模集成电路的发展过程。
2、小型机阶段 小型机是对大型主机进行的第一次“缩小化”
（富士通UNIX小型机） 3、微型机阶段 微型机是对大型主机进行的第二次缩小化。1977年苹果计算机公司推出AppleII微型机获得成功。1981年IBM公司推出个人计算机IBM-PC。

4、客户机/服务器阶段（C/S） 在局域网中，如果每台计算机在逻辑上都是平等的，不存在主从关系，就称为对等网络。但是，大多数局域网都不是对等网络，而是非对等网络。在非对等网络中， 存在着主从关系，即某些计算机是扮演主角的服务器，其余计算机则是充当配角的客户机。
（对等网结构）
（非对等网结构） 5、互联网阶段 自1969年美国国防部的阿帕网（ARPANET）运行以来，计算机广域网开始发展起来。1983年TCP/IP传输控制协议与网际互联协议正式成为阿帕网的协议标准。 1991年6月我国第一条与国际互联网连接的专线建成，它从中国科学院高能物理研究所接到美国斯坦福大学的直线加速器中心。到1994年我国实现了采用TCP/IP协议的国际互联网的全功能连接。 1-1-3 计算机的种类 1、传统的分类 大型主机 小型计算机：又称迷你电脑 个人计算机：又称个人电脑、简称PC机，即通常我们所说的微型计算机。 工作站：包括工程工作站、图形工作站。 巨型计算机：又称超级计算机、超级电脑。 小巨型机：又称小超级计算机。 2、现实的分类 （1）服务器：有功能强大的处理能力、容量很大的存储器以及快速的输入输出通道和联网能力。通常它的处理器也用高端微处理器芯片组成，例如一个或多个奔腾芯片或安腾芯片。原则上，过去的小型机、大型机甚至巨型机都可以当服务器使用。
IBM公司生产的服务器 （2）工作站：它与高端微机的差别主要表现在工作站通常要用一个屏幕较大的显示器。
SUN公司的网络工作站 （3）台式机：即通常所说的微型机，由主机箱、显示器、键盘、鼠标等组成。分为商用机与家用机甚至多媒体计算机，其实它们并没有本质的区别。
（4）笔记本：又称便携机或移动PC，它的功能已经与台式机不相上下，但体积小、重量轻、价格却比台式机贵一二倍。
（5）手持设备：又称掌上电脑或称亚笔记本，主要有PDA（个人数字助理）、商务通、快译通、第二代半，第三代手机。
1-1-4 计算机的配置 计算机的配置应该从七个方面来衡量: (1)微处理器(CPU) （频率单位：GHz）
(2)内存 （容量单位：MB）
(3)高速缓冲 （CACHE）
(4)硬盘 （容量单位：GB）
(5) 光驱（有CD-ROM和DVD-ROM两种）
(6)显示器 （有CRT显示器和LCD显示器）
(7)操作系统 Windows98、Window2000、WindowsXP 1、台式机的配置：台式机的配置已经相当高级。 2、便携机的配置：价格有所下降，而配置逐渐接近台式机。 3、工作站的配置：需要有很强的图形处理能力，支持AGP高速图形端口。 4、服务器的配置：必须具有很强的安全性、可靠性、联网特性以及远程管理，自动监控功能。原则上，高档微机以上的机器，包括小型机、大型机、巨型机都可以当服务器使用。 计算机的指标 1、位数 计算机有8位、16位、32位以及64位之分。例如奔腾是32位的，是指该处理器，特别是其中的寄存器能够保存32位的数据。这里的位不是指十进制位，而是指二进制位（0和1）。二进制只有0、1两个数字，逢二进一。通常称8位是一个字节，16位是一个字，因此32位是一个双字长，64位是两个双字长。 今天奔腾已经是32位，而用于服务器的安腾芯片已经是64位。 2、速度 一般是指CPU的处理速度。例如经典奔腾的处理速度可达到300MIPS。这里MIPS表示单字长定点指令平均执行速度，即每秒执行一百万条指令。有些机器为了考查单字长浮点指令的平均执行速度，也用MFLOPS来表示处理速度。 3、容量 指存储器的容量。单位是字节，英文为byte，简称B。常见的存储单位包括： 1KB=1024B 1MB=1024KB 1GB=1024MB 存储器包括：内存、寄存器、高速缓存器、磁盘、光盘、磁带、以及分散在显示卡、图形卡、视频卡、网卡上的存储器容量等。 对于磁盘存储器,除了存储容量外,还有以下三个性能指标: 平均寻道时间：磁头沿着盘径移动到需要读写的那个磁道花费的时间。 平均等待时间：需要读写的扇区旋转到磁头下面花费的平均时间。 数据传输速率：磁头找到所需读写的扇区后，每秒钟可以读出或写入磁盘的字节数。
4、数据传输率 即带宽，反映计算机的通信能力。单位是bps,即每秒传输一比特，例如：网卡速率为10Mbps-100Mbps，调制解调器的速率是56Kbps。 5、版本 计算机的软、硬件在不同时期有不同版本，通过版本号可以反映出性能的优劣。比如WORD 97 与WORD 2000 6、可靠性 用平均无故障时间MTBF和平均故障修复时间MTTR表示。主要是指硬件故障。 1-1-6 计算机的应用领域 1、科学计算 能精确运算，用于模拟核爆炸、模拟经济运行模型、天气预报等。 2、事务处理 如文字处理、填写报表，数据检索、情报管理等。 3、过程控制 用于对工业生产过程中各种参数进行连续的、实时的控制。 4、辅助工程 计算机辅助设计（CAD） 计算机辅助制造（CAM） 计算机辅助工程（CAE） 计算机辅助教学（CAI） 计算机辅助测试（CAT） 用于替代传统的设计、制造业，如工业设备。 5、人工智能 利用计算机的逻辑推理能力，模拟人类的某些智能行为。在应用中开发出专家系统、模式识别、问题求解、定理证明、机器翻译、自然语言理解等技术。 6、网络应用 如电子邮件、浏览信息、电子商务。 7、多媒体应用 在文教、培训、商业领域等利用多媒体技术传递信息。 1-2 计算机硬件的组成 一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件、软件两词最初并非来自科学家的倡议，而是来自美国的行销人员。硬件具有原子的特性，而软件具有比特的特性，两者有本质的区别，因此有很强的可区分性。同时，硬件与软件在功能上具有等价性，即某个功能既可以用硬件实现，也可以用软件实现。硬件实现时成本很高，但速度也很快，而用软件实现时运行速度很慢，但成本也低。硬件与软件在发展上具有同步性，硬件升级了，软件必然也升级。 硬件的4个层次： 第一层：芯片（处理器芯片、存储器芯片、I/O芯片等） 第二层：板卡（主板、显卡、声卡、网卡等） 第三层：设备（机箱内的相关部件及布线，如电源、数据线等） 第四层：网络（联网设备及传输线缆，如调制解调器、光纤、双绞线等） 1-2-1 微处理芯片发展简史 微处理芯片的主流一直是Inter芯片的体系结构，其发展历史可以见书表1-1

1-2-2 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，实质是以空间换时间。在经典奔腾中，它由两条整数指令流水线和一条浮点指令流水线组成。
2、超流水线技术 细化流水，提高主频，使得一个机器周期内完成一个甚至多个操作，实质是以时间换取空间。 3、分支预测 在流水线运行时，总是希望预取到的指令恰好是处理器将要执行的指令。为此，在奔腾芯片上内置一个分支目标缓存器，用来动态地预测程序分支的转移情况，提高流水线的吞吐率。
4、双Cache的哈佛结构：指令与数据分开 经典奔腾使用两个高速缓存，一个用于缓存指令，一个用于缓存数据。提高缓存的命中率。
4、固化常用指令 将常用指令改用硬件实现，提高指令的运行速度。 5、增强的64位数据总线 奔腾的内部总线是32位，但它与存储器相连的外部总线扩展为64位。提高数据的并行传输能力。 7、采用PCI标准的局部总线 I/O数据总线的速度是制约系统整体性能的瓶颈，解决的方案是局部总线技术。曾有两个局部总线标准进行过激烈的竞争。一个是Intel公司制定的PCI标准，称为外围部件接口标准。另一个是视频电子标准协会制定的VESA标准。PCI标准更为优越，当前使用广泛。
8、错误检测及功能冗余校验技术 奔腾具有内部错误检测功能和功能冗余校检技术。可通过设置偶校验等保证数据传送的正确性。 9、内建能源效率技术 当系统不进行工作时，自动进入低耗电的睡眠模式。 10、支持多重处理 是指多CPU系统。可以通过多机协作能够共同解决一个复杂的大问题。 11、最新发展：奔腾4 具有NetBurst（突发模式）体系结构 从奔腾芯片的指令系统来看，奔腾3增加了70条新指令，称为SSE，即SIMD，意为流式的单指令流、多数据流扩展指令。在奔腾4中，更把新指令增加到144条，称为SSE-2。 1-2-3 安腾芯片技术特点
（安腾2处理器） 从奔腾到安腾，标志着英特尔体系结构从IA-32向IA-64 的推进。奔腾是32位芯片，主要用于台式机和笔记本电脑；而安腾是64位芯片，主要用于服务器和工作站。 安腾采用了最新设计理念EPIC，即简明并行指令计算技术。 1-2-4 主机板与插卡的组成 1、主机板的组成 主机板即主板，由5部分组成：CPU、存储器、总线、插槽及电源。
2、主板的种类 （1）按CPU芯片分：486主板、奔腾主板、奔腾4主板 （2）按CPU插座分：如Socket 7主板、Slot 1 主板等 （3）按主板的规格分：AT主板、Baby-AT主板、 ATX主板 （4）按存储器的容量分：16M主板、32M主板、64M主板 （5）按芯片集分：TX主板、LX主板、BX主板 （6）按是否即插即用分：PNP主板、非PNP主板 （7）按系统总线的带宽分：66MHz主板、100MHz主板 （8）按数据端口分：SCSI主板、EDO主板、AGP主板 （9）按扩展槽分：EISA主板、PCI主板、USB主板 （10）按生产厂家分：联想、华硕、海洋等。 3、网络卡简介

实现计算机与网络传输电缆的连接，通常集成于主板上。 功能： （1）与主机总线的通信连接 （2）实现数据链路层的功能 （3）实现物理层的功能 1-3 计算机软件组成 1-3-1 软件的基本概念 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。广义地说，所有使用软件的技能也属于软件的范畴。 1-3-2 微机操作系统的发展简史 DOS——WINDOWS 见表1-2 1-3-3 应用软件的种类 1、桌面应用软件 (1)字处理软件 WORD、WPS等。值得一提的是，金山公司的WPS2000已经不是单纯的字处理软件，而是集成的办公系统软件。 (2)电子表格软件 Excel、Lotus1-2-3等。 (3)数据库软件 微软的Access。 2、演示出版软件 (1)图形软件 Corel公司的CorelDraw (2)投影演示软件 微软的PowerPoint (3)桌面出版软件 Adobe公司的PageMaker (4)图像处理软件 Adobe公司的Photoshop (5)WEB出版软件 微软的FrontPage 3、浏览软件 微软的Internet Explorer，Netscape公司的Communicator，其他产品还有Hot Java Browser等。 4、电子邮件软件 微软的Outlook Express，Netscape公司的Messenger Mail等。 1-3-4 程序、文档与软件开发 1、程序与文档 程序是由指令序列组成的，告诉计算机如何完成一个具体的任务。 文档是软件开发、使用和维护中的必备资料。 2、软件开发 （1）计划阶段 分为问题定义、可行性研究两个子阶段。设定目标，提出可行性报告，做出成本效益分析。 （2）开发阶段 开发初期分为需求分析、总体设计、详细设计三个子阶段；在开发后期分为编码、测试两个子阶段。 （3）运行阶段 主要是软件维护，对系统进行修改或扩充。 3、编程语言 机器语言：使用最贴近机器硬件的二进制代码，也称为低级语言。 汇编语言：符号化的机器语言，用助记符代替二进制代码。 高级语言：远离机器硬件，抽象化的自然语言。常用的有BASIC，C，JAVA等。 把高级语言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。
解释程序：把源程序输入一句，翻译一句，执行一句，并不形成整个目标程序。非常适于人机会话，但速度慢。如BASIC。 编译程序：把输入的整个源程序进行全部翻译转换，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结果。速度快，但过程复杂。如C。 发展：当前的编程方法已从结构化程序设计进入面向对象程序设计。常用的编程语言有C、C++、VB、JAVA、ASP等。 1-4 多媒体的基本概念 1-4-1 多媒体的基本概念 1、什么是多媒体技术 多媒体技术就是对文本、声音、图形和图像进行处理、传输、存储和播放的集成技术。 唇同步：在多媒体信号传输的过程中，如果图像与语言没有同步，人物说话的口型与声音不吻合，观众就感觉很不舒服。这种相关音频流与视频流之间的同步叫做“唇同步”。 2、多媒体的基本组成 划分为偏硬件技术和偏软件技术两部分。 硬件：用计算机把不同的电子媒体，如投影机、光盘、音响等，连接成一个相互作用的整体。 软件：以计算机为工具，应用数字化技术，以交互控制方式，把文本、图形、图像和声音集成于一体，将结果综合地、实时地表现出来。 多媒体硬件系统的基本组成有： 具有CD-ROM 具有A/D，D/A转换功能 具有高清晰的彩色显示器 具有数据压缩与解压缩的硬件支持 1-4-2 多媒体的关键技术 1、数据压缩与解压缩技术 原因：计算机处理图形、图像、音频和视频，数据量庞大。 压缩标准： （1）JPEG（静态图像压缩编码国际标准）适合于连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图像的国际标准。 （2）MPEG（动态图像压缩编码国际标准），包括MPEG视频、MPEG音频、MPEG系统三部分。MPEG要考虑到音频和视频的同步，压缩后产生一个电视质量的视频和音频压缩形式的位速为1.5Mbps的单一流。 （3）P*64 是CCITT推出的，用于可视电话和电视会议。 2、芯片与插卡技术 为了实现CPU多媒体功能，在奔腾芯片上增加MMX（多媒体扩充技术）功能。 多媒体系统还可以通过各类插卡提供硬件支持，例如声卡、视频卡。 3、多媒体操作系统技术 （1）有把硬件虚拟化的应用编程接口（Directx）。 （2）具有声音文件格式，如MIDI、MP3、WAV、WMF （3）具有视频文件格式，如AVI、MPG、RM、RMVB、ASX、DAT、MOV （4）具有利用软件对音频、视频进行数据压缩和解压缩的功能。 （5）具有声音同步控制功能。 4、多媒体数据管理技术 功能： （1）多媒体数据存储。声音、图像等。如照片。 （2）多媒体数据的查询与检索 （3）多媒体数据的显示与播放 （4）集成多媒体编辑与处理。 1-4-3 超文本与超媒体的概念 1、超文本的概念 传统文本都是线性的，而超文本是非线性的，从本质上讲，超文本更符合人的思维方式。读者可以根据自已的兴趣决定阅读哪一部分的内容。超文本就是收集、存储、和浏览离散信息以及建立和表现信息之间关系的技术。 当信息载体不限于文本时，称为超媒体。 2、超媒体的组成 超媒体技术是一种典型的数据管理技术，它是由称为结点和表示结点之间联系的链组成的有向图。 （1）结点 表达信息的基本单位，可以是文本、图形、图像、音频、视频和动画，也可以是一段计算程序。 （2）链 是建立结点之间信息联系的指针，定义了超媒体的结构，提提供供浏览、查询结点的能力。 3、超媒体系统的组成 （1）编辑器：建立、修改信息网络中的结点和链。 （2）导航工具：用于查询结点。 （3）超媒体语言：以程序设计的方法来描述超媒体网络的构造、结点和其他各种属性。