概述
基本理論
計算機與信息處理●信息是反映客觀情況的資料,其可由圖、文、聲、像等多媒體形式表現。
●數位化信息:僅用0和1代碼串表示的信息稱數位化信息。●計算機是一種信息處理(加工)機。計算機一般指的是數字計算機,數字計算機能接受和處理的是數位化信息。
●輸入計算機的信息可分成數據和程式兩類:數據是被加工的對象;程式是加工數據的指令串。
●信息處理指的是對信息的編碼、存儲、轉換、傳輸、檢測等。
●計算機可處理的信息有文字、數值、圖形、聲音、圖像、視頻等。
計算機的工作原理和分類
1.計算機的工作原理:存儲程式,逐條執行(由美籍匈牙利數學家馮.諾依曼/VonNeumann提出並付諸實現)。
2.計算機的分類:
●按信息的表示和處理方式分:數字計算機、模擬計算機、數字模擬混合計算機。
●按計算機用途分:專用計算機、通用計算機
●按計算機規模與性能分:巨型機、大型機、中型機、小型機、微型機
計算機的發展與套用
1.計算機的發展簡況
●1946年第一台數字計算機(ENIAC)問世(誕生於美國)
●第一代(46-57年):以電子管為邏輯元件,遲延線或磁鼓做存儲器;一般用於科學計算和軍事方面。
●第二代(58-64年):以電晶體為邏輯元件,用磁芯為主存儲器,並開始使用及磁帶等外存儲器;創立了高級語言。
●第三代(65-71年):以積體電路為主要功能器件,主存儲器採用半導體存儲器;出現了批處理、分時及實時作業系統。
●第四代(72—):將CPU、存儲器及各I/O接口做在大規模積體電路晶片上。套用已極其廣泛。
2.計算機的特點:
●運算速度快——運算速度以每秒運算次數表示,目前已高達每秒幾十億次到幾千億次
●精確度高——精確度以機器字長表示,即所能表示數據(二進制數)的位數,目前已達到64位。
●具有記憶(存儲)能力——用各種存儲器存儲信息。
●具有邏輯判斷功能——進行是或非的判斷。
●高度自動化與靈活性——用程式控制計算機自動操作。
3.計算機的套用領域:
●科學計算(航天、橋樑、建築)
●實時控制(生產線、現代武器)
●數據處理(資料庫)
●計算機輔助設計(CAD)、輔助製造(CAM)和輔助教學(CAI)
●文字處理和辦公自動化
●人工智慧(機器人、智慧型汽車)
●計算機網路套用(Internet、校園網)
數制與編碼
數制是表示數的方法和規則;編碼就是解決各種信息按照什麼方法和規則表示成0、1代碼串的問題。
數制
1.進位計數制
(1)十進制計數制:有0-9十個數碼,逢十進一。
(2)二進制計數制:僅有0、1兩個數碼,逢二進一。(0+0=00+1=11+0=11+1=10)
(3)八進制計數制:有0-7共8個數碼,逢八進一。(7+1=10)
(4)十六進制計數制:有0-9、A、B、C、D、E、F共十六個數碼,逢十六進一。(F+1=10)
(5)數的表示:(數值)計數制例:(2BF)16(十進制數默認,可不加下標。)
(6)各進制數的對應關係。(試寫出?處相應的數)
2.數制間的轉換(輸入計算機的數都要被轉換為二進制)
(1)各進位制數轉換為十進制數
將各進位制數按照其通式展開(個位為0位),計算出結果即可。
(2)十進制數換成二、八、十六進制數
10→?採用“?除—倒取餘數法”(一直除到商為0,將得出的餘數倒排即為轉換結果。)
(3)二進制數與八進制數轉換
2→8採用“三位一併”法:以小數點為基點,向左右兩邊三位一組轉為八進制數,不足三位用0補齊。
8→2採用“一分為三”法。
(4)二進制數與十六進制數轉換
2→16採用“四位一併”法:以小數點為基點,向左右兩邊四位一組轉為十六進制數,不足四位用0補齊。
16→2採用“一分為四”法。
ASCII碼(美國標準信息交換碼)
●字母、標點符號、特殊符號以及作為符號使用的數字,通稱為字元。這些字元統一採用美國標準信息交換代碼表示,簡稱ASCII碼。
●ASCII碼查表方法:ASCII碼用7位二進制數(或最高位為0的8位二進制數)來表示;表中的列表示第654位,行表示第3210位,共128個編碼。查表按先列後行讀數。
●字元的大小是根據其ASCII碼大小來比較的。常用字元的ASCII碼(由小到大):空格—數字—大寫字母—小寫字母
漢字編碼
為了用0、1代碼串表示漢字,我國制定了漢字的信息交換碼GB2312-80,簡稱國標碼。
●國標碼共有字元7445個。一級漢字3755個,按漢語拼音順序排列;二級漢字3008個,按部首和筆畫排列。
●由於漢字的字元多,國標碼的每一個符號都用兩個位元組(16位二進制)代碼來表示。
1.國標碼:行、列各94(0-93),用先行後列的雙7位二進制數表示,即兩個位元組的最高位為0。
2.區位碼:用二進制國標碼錶示不很方便,因此漢字也可用十進制區位碼錶示。
●區(行)、位(列)各94(1-94),用先區後位的雙2位十進制數表示,不足兩位前面補0。
3.機內碼:是計算機內部實際使用的表示漢字的代碼,在微機中多用兩位元組(最高位為1)代碼作為機內碼。
4.三種編碼的相互轉換:
●將區位碼的區號和位號分別由十進制轉換對應的十六進制後+2020H即為國標碼(其中H表示16進制數);
●將十六進制國標碼+8080H即為機內碼。由此可見,機內碼兩個位元組的最高位一定為1(國標碼的為0)。
例:大字的區位碼為2083、國標碼為1453H+2020H=3473H、機內碼為3473H+8080H=B4F3H。
基本運算
計算機的計算有兩種:數值計算(最基本的是四則運算)和非數值計算(最基本的是邏輯運算)。
四則運算
四則運算中最基本的是加法,其它運算都可由加法實現。
二進制的加法規則:0+0=00+1=11+0=11+1=10
二進制的乘法規則:0*0=00*1=01*0=01*1=1
基本邏輯運算
基本邏輯運算有三種:與(AND)、或(OR)、非(NOT)。
以下0、1是二進制碼,一般1表示事件的肯定(真)、0表示事件的否定(假)。
1.邏輯與規則(當A和B同時為真時,AANDB的值為真,否則為假。)
0AND0=0,n,0AND1=0nn1AND0=0nn1AND1=1(或0?0=00?1=01?0=01?1=1)
2.邏輯或規則(當A和B有一個為真時,AORB的值為真,否則為假。)
0OR0=0nn0OR1=1nn1OR0=1nn1OR1=1(或0+0=00+1=11+0=11+1=1)
3.邏輯非規則(當A為真時,NOTA的值為假;當A假時,NOTA的值為真。)
NOT0=1nnNOT1=0(取反)
系統組成
●計算機系統包括硬體系統和軟體系統兩部分。●硬體系統是構成計算機的所有實體部件的集合;軟體系統是各種程式和文檔的總和。
計算機的硬體系統
硬體主要由運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備五大部分構成。
1.運算器:計算機進行算術運算與邏輯運算的主要部件。
2.控制器:從存儲器中逐條取出指令控制計算機各部件協調工作,其是計算機的指揮中心。
3.存儲器
●計算機的存儲部件,用於存放原始數據和程式。
●存儲器按8位二進制位或其倍數劃分存儲單元,每個單元有一個編號,即地址。
●存儲容量以位元組為單位計算:
A.8位二進制數為1位元組[byte]記為1B;1024[2的10次方]個位元組記為1KB;1024KB記為1MB;1024MB記為1GB。
B.位元組單位換算關係:1GB=1024MB=1024×1024KB=1024×1024×1024B
●存儲器分為記憶體儲器(主存儲器)和外存儲器(輔助存儲器)兩種:
A.記憶體是半導體存儲器,其又可分為唯讀存儲器(ROM)和隨機存儲器(RAM)兩種,平時所說的記憶體一般是指RAM;外存主要是磁性介質存儲器,有磁碟(軟碟、硬碟)、磁帶、唯讀光碟等。
B.CPU可直接對記憶體進行存取操作,而外存的數據都必須先調入記憶體才能進行操作,因此記憶體是計算機信息交換的中心。
C.記憶體存取速度快,存儲容量小,一掉電信息就丟失;外存存取速度慢,存儲容量大,可永久保存數據。
4.輸入設備:將原始數據與程式轉換成計算機所能識別的0、1代碼串輸入到計算機中。
常用輸入設備有鍵盤、滑鼠器、麥克風、掃瞄器、光筆、電傳打字機等。
5.輸出設備:將計算機處理過的信息轉換成人們熟悉的形式或其它設備能夠識別的信息輸出機外。
常用輸出設備有顯示器、印表機、音箱、繪圖儀等。
注意:
●控制器與運算器組成計算機的核心稱中央處理器(CPU)
●CPU與記憶體一起稱為主機。
●輸入、輸出設備和外存儲器統稱為外部設備。
註:磁碟驅動器雖是存儲設備,但也有輸入和輸出雙重功能,因此又可作為輸入、輸出設備。
硬體結構組成圖。
PC的硬體組成
PC是個人計算機的簡稱,是微型計算機的一種,最先由IBM公司推出IBMPC。
硬體設施
主機與主機箱
主機箱內主要有主機板、接口卡、外存的驅動器、電源、揚聲器等,如圖1-7及視頻1-1示(1)主機板
PC的主機及其附屬電路都裝在一塊電路板上,稱為主機板或主機板,如圖1-8所示。
主機板上最主要的部件是主機,即CPU和記憶體,圖1-9是CPU和記憶體條的外形。
CPU
CPU的兩個重要指標是字長和時鐘頻率。字長反映了PC能同時處理的數據的長度,其標誌計算機的運算精度;時鐘頻率則反映了PC的運行速度。CPU的性能指標決定了計算機的檔次。
記憶體
PC的記憶體主要有ROM、RAM和Cache三種:
●ROM[唯讀存儲器]只能讀不能寫,用來固化一些重要的系統程式;
●RAM[隨機讀寫存儲器]是PC的主存儲器,做成記憶體條插在插座上。計算機一旦掉電,RAM中的信息全部丟失。目前配置一般有64MB、128MB、512MB或更高。
●Cache[高速緩衝存儲器]
A.為解決CPU速度[提高很越來越快]和記憶體速度[提高較慢]不匹配的瓶頸問題;
B.Cache是一種速度較高造價也較高的隨機存儲器,配在記憶體和CPU之間或兩者分別配有;
C.記憶體中的部分數據放在Cache中,CPU讀寫數據時,先訪問Cache,不能滿足時才訪問記憶體,這樣既可提高數據的存取速度,又有較好的性能價格比。
其他
主機板上還有一些附屬電路,主要有匯流排和一些暫存器及其控制線路等。
匯流排是CPU內部各單元之間數據傳送、CPU與外部交換信息的通道。
暫存器是臨時存放數據或指令的存儲單元。
(2)擴充插座及接口卡
●一般配置有6-8個擴充插座,用於將外設與主機相連的接口卡(適配器)可插在任何一個擴充插座中。
●不同的外設有不同的接口卡,如顯示卡、網路卡、音效卡、防病毒卡、圖形加速卡、A/D、D/A轉換卡等。現在一般都將音效卡、軟碟機和硬驅控制卡等集成在主機板上,以減少接口卡。
●顯示卡單獨做在一個電路板上,不同類型的顯示卡要與相應的顯示器匹配。
A.根據顯示模式可分為MDA[單色顯示卡]、CGA[彩色圖形卡]、EGA[增強型圖形卡]、VGA[視頻圖形陣列卡]、TVGA、SVGA卡;
B.VGA圖形顯示解析度最少有640×480象素,顏色最多可選擇256種;TVGA和SVGA擴展了若干字元顯示和圖形顯示的新標準,解析度可達1280×1024,色彩可達到真彩色。
(3)磁碟驅動器和光碟驅動器
●在主機箱內最多可以裝兩個軟碟機和兩個硬驅或光碟機。
●它們屬於外部設備(外存),因此必須用通過驅動器控制卡(或直接)與主機連線。
(4)電源
主機箱內安裝的穩壓電源可將交流電(市電)變換為低壓直流電,供主機箱內各部件和鍵盤使用。
鍵盤
鍵盤是主要輸入設備,其自帶微處理器,具有通斷、解碼功能。鍵盤通過電纜與主機後面相同顏色的插孔相連。
●鍵盤操作要領
A.基準鍵位及手指鍵位:左手A、S、D、F右手J、K、L、;
B.正確的指法●要領:將雙手食指定位到J和F兩鍵(各有一個小凸台),其他手指依次搭在相應的鍵上,兩大拇指搭在空格鍵上,用最近的手指敲擊各鍵,注意擊後回位。
●不要用力過猛,更不要按住一鍵不放;眼睛儘量不看鍵盤,經常練習即可實現盲打。
滑鼠器
滑鼠是重要輸入設備,分二鍵和三鍵滑鼠兩種,但都使用左、右兩鍵。滑鼠的箭頭在不同情況下會有不同形狀,表示不同的意義,如漏斗型表示系統忙、請等待。
●移動:不按鍵移動滑鼠
●拖動:按住左鍵不放移動滑鼠
●單擊:按下滑鼠左鍵。如不說明,滑鼠按鍵指左鍵。
●雙擊:連續快速按左鍵兩次
●右擊:按下滑鼠右鍵
顯示器
●顯示器的主要指標是解析度,用螢幕縱、橫方向顯示的點(像素)數表示。解析度越高,顯示的字元和圖像越清晰。
●顯示器的另一指標是色彩深度指,用一點上表示色彩的二進制位數表示。位數越多,色彩層次越豐富,一般16M以上的色彩稱為真彩色。
●顯示器的尺寸是指螢幕對角線的長度,常用的有15"—21"。
●目前常見的顯示器有兩種:CRT普通或純平顯示器、LCD液晶顯示器[無輻射]。
●每一種顯示器都要與相應的顯示卡匹配。
印表機
印表機分為三種:點陣式印表機、噴墨印表機和雷射印表機。
點陣式印表機
●原理:擊打式,列印頭有24根鋼針點擊色帶將點陣列印到紙上。
●相對性能:價格低、耗費少;但列印質量較差,噪音大、速度慢。
●常見機型:LQ—1600K等
噴墨印表機
●原理:非擊打式,從許多精細的噴嘴噴射墨水到紙上。
●相對性能:價格較低、列印質量好、噪音小;但耗費大、且噴嘴易堵。
●常見機型:Cannon、Epson、聯想等各種品牌
雷射印表機
●原理:利用雷射掃描技術將輸出信號進行高頻調製,再轉換成點陣信號輸出。
●相對性能:速度快、噪音小、列印質量最高;但價格較高。
●常見機型:HpLaserJet6L等
其他外部設備
掃瞄器、繪圖儀、遊戲棒、數位相機、數碼攝像機等。
外部存儲器
PC的外部存儲器有軟碟、硬碟和光碟驅動器等。
(1)軟碟存儲器:軟碟與驅動器分離
●軟碟是磁性介質存儲器,根據碟片直徑的不同,軟碟有3.5英寸和5.25英寸兩種(已淘汰)。
●速度:軟碟的速度低,僅為每分鐘300轉。
●容量:3.5英寸軟碟有2個記錄磁面,編號為0和1;每個磁面有80個磁軌,從外到里編號為0—79;每個磁軌劃分18個扇區;每個扇區可存儲512位元組的數據。容量為:512B×18×80×2≈1.44MB
(2)硬碟存儲器:硬碟與驅動器合為一體密封在金屬盒體中。硬碟讀寫速度快、容量大、壽命長,是計算機最主要的外存。
●硬碟片由鋼性的合金圓片組成,表面敷有一層磁性介質。
●速度:硬碟的讀寫速度大大高於軟碟,每分鐘可達5400—7200轉。如圖1-14所示,每個碟片的每個面都對應有一個讀寫磁頭,磁頭懸浮在磁碟表面(溫徹斯特技術),因而讀寫速度快,並可減少磁頭磨損。
●容量:硬碟由多個性能相同、尺寸一樣的雙面碟片固定安裝在同一個主軸上,容量一般在40-300GB之間。
(3)光碟存儲器:光碟與驅動器分離,光碟存儲器一般指CD-ROM。其他類型的光碟機有:光碟刻錄機CD-R、DVD、康寶COMBO[綜合型]等。
●光碟片是有鋁放射層的塑膠圓盤,由於採用了光存儲技術,故存儲密度高。
●速度:光碟機的讀寫速度介於硬碟與軟碟之間,用倍速表示,1倍速是150Kbps,如為40倍速,則數據傳輸速率為150Kbps×40。(這裡的b是指二進制位,不是位元組B)
●容量:一般為650—700MB。雖然只是單面存儲,但目前最先進的DVD光碟容量已達到150GB。
(4)大容量移動存儲設備
●優盤[OnlyDisk]:USB接口(熱插拔)、無需驅動器的高容量存儲器。其特點是體積小、重量輕,容量較大(64MB、128MB、256MB……2GB)、存取速度較快,價格比較便宜,已在逐步取代軟碟。
●移動硬碟:USB接口的可攜帶的硬碟,具有固定硬碟的基本特徵。容量20—80GB,價格比較貴。
軟體系統
軟體是所有程式和文檔的總和。
1.指令與指令系統
指令是指示計算機執行某種操作的命令。基本指令的集合構成了計算機的指令系統。
指令由兩部分構成:操作碼和運算元地址碼。操作碼規定計算機做何種操作;地址碼指出參與操作的數據及操作結果所存放的位置(簡單的地址碼只有一個,複雜的可有兩到三個)。
指令的種類:運算指令、傳送指令、控制指令、輸入輸出指令、特殊指令。
2.程式
程式是指令的有序集合。
3.程式設計語言
(1)機器語言
●以二進制代碼表示的機器指令的集合。其是面向機器的程式設計語言。
●是計算機唯一能直接識別的語言。運行速度快,但難以記憶。
(2)彙編語言
●用助記符號表示的語言。也是面向機器的程式設計語言(低級語言)。
●要將其翻譯成機器語言才能執行。
(3)高級語言
●接近人類自然語言的程式設計語言,其是面向過程的通用性很強的語言。
●也要將其翻譯成機器語言才能執行。常用的有VisualC、VisualFoxPro、VisualBASIC、JAVA等。
4.軟體系統的基本概念
軟體是計算機系統中為運行、維護、管理和套用計算機所編制的所有程式和支持文檔的總和。
系統軟體
系統軟體
系統軟體是運行、管理、維護計算機的最基本的軟體,一般由廠商提供。(1)作業系統
作業系統是控制與管理計算機軟、硬體資源,合理組織計算機工作流程以及提供人機界面的程式的集合。
作業系統主要功能:處理器管理、存儲管理、檔案管理、設備管理。
(2)語言處理程式
用彙編語言或高級語言書寫的程式稱為源程式;源程式必須經過翻譯處理才能轉換成計算機可直接執行的機器語言程式,稱為目標程式。
語言處理(翻譯)程式有三種:
●彙編程式:將彙編語言源程式翻譯成目標程式後執行的翻譯程式。
●解釋程式:將高級語言源程式逐句翻譯、逐句執行的翻譯程式。
●編譯程式:將高級語言源程式整個翻譯成目標程式並連線再後執行的翻譯程式
(3)實用程式:也稱為支撐軟體,是機器維護、軟體開發所必須的軟體工具。
套用軟體
針對各類套用的專門問題而開發的軟體。1.4.4PC的作業系統
作業系統是最基本最重要的系統軟體,影響較大的作業系統有MS-DOS/PC-DOS、UNIX/XENIX和Windows三類。
1.從DOS到WindowsXP
MS-DOS/PC-DOS
●DOS是磁碟作業系統的縮寫,其是基於字元界面的單用戶、單任務的作業系統。
●對西文DOS經過擴充改造,使之既能處理漢字,又保持西文軟體原有的功能,稱為DOS中文平台,又稱為漢字系統。
●DOS版本從1.0-6.22,中文平台有CCDOS、SPDOS、UCDOS等。
Windows
●Windows是基於圖形視窗界面的作業系統。
●Windows的版本從開始的Windows2.0、Windows3.X都需要DOS支持才能運行;
●95年發布了的視窗作業系統Windows95;
●XP年發布了WindowsXP,其網路功能更強、速度更快、可靠性好。
●Windows95/XP與DOS相比的最大不同點是支持多任務運行;是單用戶、多任務的作業系統。另外它還能支持聲音、音樂、圖像等多媒體信息處理。
2.WindowsXP視窗作業系統
1.WindowsXP作業系統家族
●WindowsXPProfessional用於個人機
●WindowsXPServer用於中小型企業、伺服器
●WindowsXPAdvanced用於大型企業、伺服器
●WindowsXPDataCenterServer用於大型數據倉庫、特大型伺服器
2.WindowsXP的特徵
●WindowsXP是基於WindowsNT技術的多用戶、多任務的作業系統。
●加強了系統穩定性和安全性,進一步提高了網路功能支持。
●提高了系統對硬體、軟體和網路協定的兼容性。
●除了FAT外,又新增了更為安全的NTFS磁碟分區格式。
●加強了多媒體技術的支持,改進了系統管理。
●界面更友好,WindowsXP/XP都捆綁IE5.0。
6.不同檔次PC的基本配置
1.4.5計算機的性能指標
1.主頻(時鐘頻率):即計算機CPU的時鐘頻率,在很大程度上決定了計算機的運算速度。單位是赫茲,目前主頻已高達3.0GHz。
2.基本字長:標誌計算機的運算精度。字長越長,運算精度越高。單位是二進制位數,一般字長有16、32、64位。
3.存儲器容量:一般來說,內、外存容量越大,計算機的處理能力就越強,速度越快,但須與處理器的速度相匹配。
4.運算速度、系統可靠性、可維護性、兼容性、診斷能力容錯能力、指令系統功能
5.性能價格比:軟硬體的各種性能與整個系統的價格比越高越好。
計算機網路
計算機網路
計算機網路的建立和使用是計算機與通訊技術發展相結合的產物,是信息高速公路的重要組成部分。計算機網路的類型
1.計算機網路的定義和功能
(1)網路的定義
計算機網路是指相互聯接的、其目的在於實現資源共享的、獨立自主的計算機的集合。
(2)網路的基本功能
●合理分配和調劑系統資源。
●集中處理系統中數據信息。
●均衡負載,協同工作,分散式處理。
●提高系統的安全性和可靠性。
●合理配置系統,節省軟、硬體設備的開銷。
●提高系統兼容性,方便用戶擴充,提高處理能力。
●為用戶提供各類綜合服務,為分布很廣的用戶提供通信手段。
2.網路的分類
(1)從使用範圍或規模來分:區域網路(LAN)、城域網(MAN)、廣域網(WAN)。
區域網路(LAN)
●區域網路特點
①覆蓋範圍為幾百米到幾公里
②數據傳輸率高於1Mbps
③為某一單位或部門所獨有,如校園網。區域網路是目前計算機網路中最活躍的分支。
●區域網路的軟體平台
WINDOWS2000(或NT)平台、UNIX或LINUX平台。
城域網(MAN)
城域網特點
①覆蓋範圍為覆蓋整個城市(一般也稱區域網路)。
②數據傳輸率低於1Mbps。
閉路電視(CATV)網是城域網的典型例子。
廣域網(WAN)
●廣域網特點
①作用範圍可涉及幾十公里以上。
②數據傳輸率相對最低。
●廣域網朝著寬頻綜合業務數字網(B一ISDN)方向發展。
(2)從信息傳輸頻寬或傳輸介質來分:基帶網、寬頻網。
●基帶網的傳輸介質用雙絞線、扁平電纜或同軸電纜,數據傳輸率在10Mbps以下。
●寬頻網採用受保護的同軸電纜,數據傳輸率可高達400Mbps。
兩者常用於組建區域網路。閉路電視(CATV)網屬於寬頻區域網路。
(3)從網路功能和結構來分:通信子網、資源子網。
●通信子網負責信息的傳遞,包括通信處理機、終端控制器、交換機和傳輸介質。
●資源子網負責信息的處理,包括主機系統及終端等。
●通信子網的兩種信道:點到點信道和廣播信道。
●廣播信道主要運用於區域網路,可以分為靜態和動態的兩類。
計算機網路的拓撲結構、傳輸介質與訪問控制方式
1.網路的拓撲結構
(1)計算機網路拓撲結構的概念
拓撲結構:指網路中通信線路和節點間的幾何排序,用以表示整個網路的整體結構外貌和各模組之間的結構關係。
●節點(Node):連線到網路的有源設備。如:計算機、外部設備、通信控制設備等。分成兩類:
轉接節點:用於網路的連線。如:集中器、交換機等。
訪問節點(端點):包括計算機或終端設備以及相應的連線線路,起信源和信宿的作用。
●鏈路:兩個節點間承載信息流的線路或信道。如:電話、電報線路或微波。
(2)計算機網路拓撲結構的分類
●點到點方式:星型、環型、樹型、全連線型、交叉環型、不規則型六種,
●廣播方式:匯流排型、衛星型(無線電型)、環型三種,如圖7-3所示。
2.傳輸介質
●傳輸介質是傳輸信息的載體,是將信息從一個節點向另一個節點傳送的線路實體。
●常用的傳輸介質:
雙絞線:用於點到點通信信道、低檔區域網路及電話系統。
同軸電纜:用於中、高檔區域網路及電話系統的遠距離傳輸。
光纖:用於高速區域網路中。
●其他傳輸介質:磁介質(如磁碟和磁帶)、視野內信號(如微波及紅外線)及衛星通信等。
3.訪問控制方式
用於解決多個用戶競爭信道使用權時,合理完成對傳輸信道的分配技術。
最常用的有三種:
●IEEE802.3匯流排式訪問方式
●IEEE802.4令牌匯流排傳遞訪問方式
●IEEE802.5令牌環傳遞訪問方式
7.1.3win2000的內部網路使用(略)
7.1.4Internet與CERNET
1.Internet一般情況
●1993年美國柯林頓政府提出建設"信息高速公路"(國家信息基礎設施NII)。
●Internet的前身是1969年美國國防部遠景規劃署(ARPA)建立的ARPAnet(阿帕網),最早用於軍事試驗。
●中國國家計算與網路設施(NCFC),於1994年4月正式連入Internet,建立我國最高域名CN主伺服器設定。
●目前我國管理Internet國際出口有以下四大骨幹網:
中國國家計算與網路設施工程(簡稱NCFC)
中國教育和科研計算機網(簡稱CERNET)
中國公用計算機網際網路(簡稱CHINANET)
國家公用信息通信網(簡稱CHINAGBN,也稱金橋網)
前兩者以教育、科研為目的,屬於非贏利性質;後兩者是商業網。
●國外正在研究、開發和試驗採用新技術的下一代寬頻Internet,被學術界稱為Internet2。
●Internet與internet含義的區別:
①Internet專指以美國阿帕(ARPAnet)為基礎發展起來的全球最大的、開放的計算機網路。主要採用TCP/IP協定通訊。
②internet泛指由多個的計算機網路相互連線、在功能和邏輯上組成的一個大型網路。
③Internet的中文譯名為網際網路,而internet的中文譯名為網際網路。網際網路是網際網路的一種。
2.CERNET
●CERNET(ChinaEducationandResearchNetwork)是中國教育和科研計算機網示範工程,1994年8月經國家計委批准,由原國家教委主持實施。
●CERNET總體建設目標
●CERNET將建成包括全國主幹網、地區網和校園網在內的三級層次結構的網路。如圖7-5所示。
●CEKNET主幹網的網路中心建在清華大學。
●我校的校園網為CERNET下的一個千兆光纖主幹的子網,通過100Mbps光纖聯接在桂北中心節點(廣西師大)上。
3.Internet使用初步
(1)Internet的基本工作原理
由於Internet巨大規模,必然要解決區域網路不用考慮的問題:
①通信線路問題:區域網路通常由用戶鋪設,Internet要聯接世界範圍計算機,架網的工程都由郵電部門或大型的電話電報公司承擔。
②通信協定問題:區域網路通常聯接同一種類的計算機,Internet上的計算機種類繁多,須考慮不同計算機之間的通信。在Internet上進行通信的通用語言是TCP/IP協定。
●TCP/IP的組成:TCP(傳輸控制協定)和IP(網際協定)。
●TCP/IP的工作原理:
較底層的是IP協定(指定傳輸的信息包的結構),要求計算機把信息分解成較短的信息包傳送。信息包含有正文及IP位址。TCP協定在IP協定的上層,防止信息包丟失,對IP包進行驗錯。
(2)Internet上的地址格式
①Internet的主機號碼
●與Internet相連的任何一台計算機,稱為主機。
●計算機的主機號由32位二進制數(4個位元組)組成,叫作主機的IP位址。
●IP位址是主機在Internet網路中的唯一標識符,同一個網路中的IP位址不允許重複。
●目前IP協定版本是IPV4(32位),新一代Ineternet2採用的是IPv6協定,地址長度擴大到128位。
例:某台主機的IP位址(主機號碼)為11001010011000001100000000100010
將其分成4組、每組8位,用小數點隔開。一般使用每一組用十進制數表示,取值範圍為0~255。
●0和255兩個地址在二進制中有特殊的用途(用於廣播),每組數字中實際使用的範圍為1~254。
②Internet上的網路號碼
●IP位址由兩部分組成:網路標識(網路號碼)和主機標識(本地主機號碼)。
●按照規模把網路分為三類:網路號碼代表網路的種類。
大型網路(A類):第一段數字<128(二進制0開頭)
IP位址第一段為網路號碼,後三段號碼為本地主機號碼。
中型網路(B類):第一段數字範圍在128—191之間(二進制10開頭)
IP位址頭兩段為網路號碼,後兩段號碼為本地主機號碼。
小型網路(C類):第一段數字範圍在192—223之間(二進制110開頭)
IP位址頭三段為網路號碼,最後一段為本地主機號碼。
思考:主機號為202.193.64.34的主機屬哪種類型的網路?其IP位址、網路號碼、本地主機號碼分別是什麼?
③Internet的主機名字—域名
●IP位址比較抽象、難於記憶,因此對主機的標識也可用命名的方法,簡稱為域名系統(英文縮寫為DNS)。
●域名中字母大小寫任意,表示區域的最右部分必須遵守國際標準規範(見P245),其他部分可以選擇;與IP位址一樣,同一網路中域名不能重名。
●傳送信息時,由域名伺服器(英文縮寫也是DNS)將主機的域名轉換為IP位址。
●域名中的區域(最右部分)分為兩大類:
一類是由三個字母組成的,適用於美國,另一類是由兩個字母組成的,適用於除美國以外的其他國家(見P245)。
例如:前面所提到的那台號碼為202.193.64.34的主機命名為gliet(桂林電子工業學院的英文簡寫),右邊加上機構名和區域名,用小數點分隔,得到主機的域名為:gliet.edu.cn。在全球資訊網(WWW)中網址表示為http://www.gliet.edu.cn
(3)Internet基本服務方式
①電子函件(E-MAIL):信息交換
②檔案傳輸(FTP-FileTransferProtocol):檔案交換
③遠程登錄(TELNET):在本地機上操作其他計算機
④綜合信息服務(GROPHER):基於選單的信息查詢
⑤阿奇工具(ARCHIE):FTP伺服器的檢索
⑥廣域信息服務系統(WAIS):基於關鍵字的信息檢索
⑦全球資訊網(WWW):基於超文本格式的信息檢索
⑧電子新聞(USENETNEWS):傳播新聞的電子公告板
(4)Internet接入方式:
①電話撥接(UNIX主機或SLIP/PPPP協定)
②分組網上網(UNIX主機或TCP/IP協定)
③專線上網(DDN、ADSL、ISDN):通過專線上網,用戶需申請上網專線和路由器。
1.1.5瀏覽Internet
●全球資訊網(WorldWideWeb-WWW或Web)是Internet下的一種信息檢索工具。
●WWW採用客戶機/伺服器工作方式。
●客戶機使用的程式稱為Web瀏覽器。例如:InternetExplorer(簡稱IE瀏覽器)
●瀏覽器看到的畫面叫做網頁(Web頁);多個相關的Web頁在一起組成一個Web站點。
●放置Web站點的計算機稱為Web伺服器。
1.Internet的設定
●設定Internet是指根據現有的網路軟硬體配置,通過上述三種不同的接入方式,將個人電腦連線到Internet。
●在IE中可選擇選單工具/Internet選項對Internet進行設定。
2.IE5.0功能概述
①瀏覽Internet上的多媒體信息,包括文字、聲音、圖像、影像等。
②進行文字排版。
③訪問幾乎所有的Internet資源。
④接收和傳送電子郵件。
⑤定製歷史記錄,以便快速回到曾經瀏覽過的Web頁面。
⑥收藏喜歡的Web站點(製作書籤),以便以後可以快速訪問它。
⑦自動處理互動式的表格。
⑧閱讀Internet上的新聞和在Internet上發表自己的文章。
⑨保證在Internet上信息傳輸和數據接收的安全性。
3.IE5.0的使用
(1)啟動IE5.0
用啟動其他應用程式一樣的方法啟動InternetExplorer程式。
(2)瀏覽Internet
瀏覽Internet分成兩種情況:
①瀏覽不同站點
在地址欄中或用選單檔案/打開輸入IP位址。
②瀏覽同一個站點的不同網頁
●在進入頁面上超級連結的文字選項或圖片,或在頁面上給定的對話框中輸入內容。
●常用工具按鈕。
4.使用搜尋引擎
●搜尋引擎,是一些網路服務商為用戶提供的用於檢索服務的站點。
●用戶只要輸入待查找信息有關主題(關鍵字),搜尋引擎就會查找包含關鍵字信息的網站。
●電子郵件(E-mail)是一種套用計算機網路進行信息傳遞的現代化通信手段。
●在Internet上處理電子郵件的計算機,稱為郵件伺服器。
●電子郵件地址(E-mail地址)格式:用戶名@電子郵件伺服器
●收發E-Mail既可用工具方式(如:OutlookExpress、FOXMail等),也可用WEB方式。
1.建立自己的電子信箱
●向郵件服務提供商處申請自己的信箱:可以向郵局申請,也可從不同的網站上申請(如我校主頁上的夢想成真中就提供郵件服務功能)。
●申請時要提供用戶名和密碼。
比如:[email protected]
其中,wanghua為用戶名;dreamer.glit.edu.cn為信箱伺服器名。
2.使用WEB方式收發電子郵件
輸入用戶名和密碼登錄後就可進行郵件的接收和傳送。
3.使用OutlookExpress工具收發電子郵件
(1)設定帳號
①啟動OUTLOOK。
②選擇選單工具/帳號或主視窗的設定郵件賬號條目。
③在Internet帳號對話框中單擊郵件選項卡,選擇添加/郵件,如圖7-18所示。
④輸入名字;
⑤輸入E-mail地址;
⑥分別輸入SMTP和POP3伺服器名(@符後的字元串),如我校的信箱伺服器為dreamer.glit.edu.cn;
⑦輸入用戶名、密碼,完成設定。
(2)收發電子郵件
①傳送新郵件
啟動Outlook後,點擊工具列中的新郵件按鈕,書寫郵件並傳送。
②接收和閱讀郵件
一般在啟動Outlook時會自動接收郵件;如要手動接收,可單擊傳送/接收工具按鈕或選擇選單工具/傳送和接收。
③回覆郵件在郵件列表中選擇要回復的郵件,單擊回復作者工具按鈕,編輯好郵件後,單擊傳送/接收工具按鈕。
7.1.7檔案傳輸●檔案傳輸(FTP)是指從本機傳送檔案到網路上的遠程主機(上傳檔案)或從遠程主機取檔案至本機(下載檔案)。
●網路上的遠程主機稱為FTP伺服器。
●有多種方法可用於檔案傳輸。例如專用檔案傳輸工具軟體Cutftp、用IE瀏覽器直接操作FTP、Win2000自帶的檔案傳輸工具FTP等。
1.CutftpFTP工具軟體的操作
(1)啟動Cutftp
(2)Cutftp的使用
●上傳:將本地主機中的檔案(夾)傳送到FTP伺服器中。
在伺服器視窗(右)中選擇目標位置,找到並右擊本地盤視窗(左)中相應的檔案(夾),選擇上傳選項。
●下載:將FTP伺服器中的檔案(夾)傳送到本地主機中。
在本地盤視窗(左)中選擇目標位置,找到並右擊伺服器視窗(右)中相應的檔案(夾),選擇下載選項。
2.在IE瀏覽器中的FTP操作
(1)連線到FTP伺服器
法一:在IE瀏覽器的地址欄中輸入FTP伺服器的IP位址並回車,如圖7-22所示。然後選擇選單檔案/登錄,在彈出的選單中輸入FTP伺服器的用戶名、密碼。
法二:在IE瀏覽器的地址欄一併輸入FTP伺服器的IP位址及用戶名、密碼。
一旦連線成功,就可像操作本地盤一樣操作伺服器了。
上傳:將本地盤中檔案(夾)複製到伺服器的某個資料夾下。
下載:將伺服器中檔案(夾)複製到本地盤的某個資料夾下。
3.Win2000自帶的檔案傳輸工具FTP的操作
(1)連線到FTP伺服器
①點擊桌面上的開始/運行
②在運行對話框鍵入FTP並回車
③在ftp>提示符後輸入open及伺服器名或IP位址,並輸入用戶名及口令。
(2)伺服器上的有關操作
在ftp>提示符下進行相關的FTP操作。(略)
1.1.8BBS(略)
7.3計算機病毒及其防治
7.3.1計算機病毒的特點
1.什麼是計算機病毒
●計算機病毒(CV-ComputerViruses)是破壞計算機功能、程式和數據、影響計算機使用並能自我複製的一組計算機指令(人為特製的小程式代碼)。
●計算機病毒通過非授權入侵而隱藏在計算機系統的數據資源中。
●製作計算機病毒的人既是電腦高手又是令人憎恨的罪犯。
2.計算機病毒的特點
(1)計算機病毒主要由三個模組組成:
●病毒安裝模組(提供潛伏機制)
●病毒傳染模組(提供再生機制)
●病毒激發模組(提供激發機制)
(2)計算機病毒的特點:
●傳染性
●隱蔽性
●潛伏性
●可激發性
●破壞性
1.3.2計算機病毒的分類
1.根據計算機病毒的危害性質劃分
(1)良性病毒
(2)惡性病毒
2.根據計算機病毒入侵系統的途徑劃分
(1)源碼病毒(入侵高級語言源程式)
(2)入侵病毒(入侵目標程式)
(3)作業系統病毒(入侵作業系統以獲得系統控制權)
(4)外殼病毒(雖不入侵程式本身但可隨程式的運行而激活)
3.根據計算機病毒的傳染方式劃分
(1)磁碟引導區傳染的病毒(引導型病毒)
(2)可執行程式傳染的病毒(檔案型病毒)
1.3.3計算機病毒的防治
1.計算機病毒的傳染渠道
(1)通過軟碟或可移動盤(如隨身碟)傳染
(2)通過機器(硬碟)傳染
(3)通過網路傳染
2.計算機病毒症狀
主要表現為:
●螢幕顯示異常
●系統啟動異常
●機器運行速度明顯減慢
●經常出現意外當機或重新啟動現象
●檔案被意外刪除或檔案內容被篡改
●發現不知來源的隱藏檔案
●檔案的大小發生變化
●磁碟的重要區域被破壞導致系統使用異常
●漢字顯示異常
●機子發出異常聲音
3.防範計算機病毒的措施
●嚴禁使用來歷不明的程式,對外來數據和程式一定要進行病毒方面的檢查。
●避免將各種遊戲軟體裝入計算機系統
●不能隨意打開來歷不明的電子郵件
●對於系統軟體應加上防寫
●使用網路要有病毒防火牆系統
●經常對系統中的程式進行病毒檢查
●對重要數據作備份以減少損失
4.計算機抗病毒技術
(1)抗病毒硬技術
主要是計算機防病毒卡。
(2)抗病毒軟技術
●通用工具軟體:不易操作,效率低。
●專用防毒工具軟體:KV3000、瑞星、金山毒霸等。
5.常用反病毒軟體
信息安全知識
1.4.1計算機信息安全的重要性在資訊時代信息安全至關重要,主要表現在以下幾個方面:
1.“信息高速公路”帶來的問題
“信息高速公路”計畫的實施,使信息由封式變成社會共享式。在人們方便地共享資源的同時,也帶來了信息安全的隱患。因此既要在巨觀上採取有效的信息管理措施,又要在微觀上解決信息安全及保密的技術問題。
2.影響計算機信息安全的主要因素
(1)計算機信息系統安全的三個特性:
●保密性(防止非授權泄露)
●完整性(防止非授權修改)
●可用性(防止非授權存取)
(2)計算機信息系統的脆弱性主要表現在三個方面:硬體、軟體、數據。
3.計算機犯罪已構成對信息安全的直接危害
計算機犯罪已成為國際化問題,對社會造成嚴重危害。計算機犯罪主要表現形式:
●非法入侵信息系統,竊取重要商貿機密;
●蓄意攻擊信息系統,如傳播病毒或破壞數據;
●非法複製、出版及傳播非法作品;
●非法訪問信息系統,占用系統資源或非法修改數據等。
1.4.2計算機信息安全技術
計算機信息安全技術分兩個層次:第一層次為計算機系統安全,第二層次為計算機數據安全。
1.計算機信息系統的系統安全技術
計算機信息系統的系統安全技術又分兩個部分:物理安全技術和網路安全技術。
(1)物理安全技術
物理安全技術通常採取的措施有:
●減少自然災害對計算機軟硬的破壞;
●減少外界環境對計算機系統運行的不良影響;
●減少計算機系統電磁輻射造成的信息泄露;
●減少非授權用戶對計算機系統的訪問和使用等;
(2)網路安全技術
●網路安全技術是計算機信息安全技術的基礎。
●目前幾種有代表性的網路安全技術和協定:防火牆(Firwall)技術、Kerberos技術和SSL/SHTTP技術等。
①防火牆(Firwall)技術
●是如今最為廣泛使用的網路安全技術之一。
●其是在被保護的網路和外部網路之間設定一組隔離設備,為一個地理上比較集中的網路提供抵禦外部侵襲的能力1。
1●防火牆典型的實現方式有兩種:一種是安裝在一台雙連線埠的主機系統中,連線內部網路;一種是安裝在一個公共子網中。
●防火牆結構的核心部分由濾波器和網關組成。
●防火牆既是硬體設備,也是軟體技術和通信協定。
②Kerberos技術
對用戶雙方(發信方和收信方)進行檢驗的認證方法(安全協定)。
③SSL/SHTTP技術
●SHTTP用於維護同Web伺服器之間的通信安全;
●SSL是TCP/IP通信協定上的安全協定。
④網路安全協定的功能:
●認同用戶和鑑別(口令、指紋識別等)
●存取控制(使用許可權設定)
●數據完整性(防非法寫、數據關聯等)
●加密(密碼技術)
●防否認(收發雙方必須肯定)
●審計(日誌跟蹤)
●容錯(鏡像方式)
2.計算機信息系統的數據安全技術
●對數據進行加密,是保證數據安全最有效的方法。
●在計算機信息安全系統中,密碼學主要用於數據加密,也套用於通信保密。
●密碼學體現了數據安全的三個要素:保密性、完整性和可用性。
●密碼學的發展經歷了兩個階段:一個是經典密碼學階段;另一個是近代密碼學階段。
●密碼學形成兩類密碼系統:即傳統密碼系統和公鑰密碼系統。
1.4.3計算機信息安全法規
1.有關計算機信息系統安全的法規
●1994年國務院頒布施行的《中華人民共和國計算機信息系統安全保護條例》
●1996年國務院頒布施行的《中華人民共和國計算機信息網路國際聯網管理暫行規定》
●1996年公安部發布的《公安部關於對國際聯網的計算機信息系統進行備案工作的通知》
●1997年公安部發布的《中華人民共和國計算機信息網路國際聯網安全保護管理辦法》
●2000年國家保密局發布的《計算機信息系統國際聯網保密管理規定》
●郵電部發布的《計算機信息網路國際聯網出入口信道管理辦法》和《中國公總計算機網際網路國際聯網管理辦法》
2.有關智慧財產權的法規
主要有:
●七屆人大常委會1990年9月7日通過、1991年6月1日施行的《中華人民共和國著作權法》
●1991年10月11日實施的《計算機軟體保護條例》
●1994年7月5日實施的《全國人民代表大會常務委員會關於懲治著作權的犯罪的決定》
●1997年10月10日實施的新的《刑法》中,特別增加了一些利用計算機犯罪的有關條款