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计算机技术
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2012 年江苏专转本计算机基础知识
一、几个重要的概念
1、程序:由用户用特定的程序设计语言编写的能被计算机识别、执行的指令语句序列。
2、软件:计算机系统中程序、数据、有关文档(程序文档、用户文档等)的集合。
3、软件和硬件的关系:软件系统和硬件系统共同组成整个计算机系统。硬件是软件运行的物理基础,
软件是对硬件功能的扩充。硬件的一些功能可以由软件来实现(硬件的软化) ,如 VCD 播放软件可以实
现 VCD 播放机的功能;同样软件的功能也可以由硬件来实现(软件的固化) ,如防病毒卡等。
二、软件的分类
软件分为 系统软件、支撑软件、应用软件 。
(1)系统软件 是给其他程序提供服务的程序集合(如各种操作系统、编译程序) 。它与具体应用领域无
关,与计算机硬件系统有很强的交互性。系统软件分为操作系统、语言处理系统、服务程序和数据库系
统。
(2)支撑软件 用于支持软件开发与维护的软件。包括数据库管理系统( DBMS )、各种接口软件、网络
软件和工具组件等。
(3)应用软件 用于解决各种不同具体应用问题而开发的专门软件。按照应用软件开发方式和适用范围,
应用软件可再分为通用应用软件和定制应用软件。
三、计算机软件技术
软件技术 指 研制开发计算机软件所需的所有技术和总称。
主要包括以下 七个方面: 软件工程技术、 程序设计 技术、 软件工具环境 技术、 系统软件 技术、 数据库 技
术、网络软件 技术与 实际工作相关的 软件技术。
四、操作系统的作用、功能分类和常用操作系统
1、操作系统(属于系统软件,并且它是系统软件的核心,它和硬件系统最接近)的 作用 有:
(1)管理系统中的各种资源(包括硬件和软件资源) 。
(2)为用户提供各种服务界面,用户界面又称为用户接口或人机界面,现在大多采用 GUI (图形用户
界面)界面。
(3)为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台。
2、操作系统的 功能
五大功能: 任务管理、 存储管理 、文件管理 、设备管理 和作业管理 。它们之间不是独立进行的,而是相
互依赖的。
任务管理有 三种不同的方式:进程管理、分时和并行管理。
进程是操作系统调度的基本单位,它可反映程序的一次执行过程。进程管理主要是对处理机 CPU 进行
管理。
虚拟存储器 :当内存不够用时,把内存和外存结合起来一起管理。它的存储空间比实际的物理内存空间
大。
计算机中所有的程序、数据和文档都是以文件的形式存储的。
3、常用的操作系统
(1)Windows系列
Windows9X:它是 PC 机上常用的操作系统。从 95 开始,机器字长都是 32 位的单用户、多任务的操作
系统。支持图形用户界面;支持“即插即用”的系统配置;还提供通信软件。
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WindowsNT:它是网络操作系统。一般安装在服务器上。内置网络功能;支持许多通讯协议;有一个集
中的安全系统,安全级别达到 C2 级;采用了容错技术和高级文件管理技术;可访问 4GB 的 RAM ,使
用 64 位地址,外存容量可达 TB 级。
Windows2000:实际上它是 WindowsNT5.0,它基于 NT 技术构建的,亦即它使用 NT 的内核代码。
它支持 USB 设备,共有 4 个版本: professional,用于工作站; server和 advanced server:安装于中小
型服务器系统; datacenter server:安装于大型服务器系统。
WindowsXP
Windows Vista
(2)UNIX
它是 Bell 实验室开发的一种 通用型、多用户交互分时 操作系统。它的特点是: 1、结构简练:以树形目
录结构的文件系统为基础。整修结构分为内核部分、外层应用子系统两部分。 2、功能强大。 3、移植性
好:一开始它是用汇编语言缩写的,后来用 C 语言改写。源代码开放。 4、网络通信功能强: TCP/IP 协
议就是在 UNIX 系统上开发成功有。
(3)Linux
是一个 多用户、多任务 的操作系统,支持多工作平台和多处理器。它是一种“自由软件” 。其源代码向
世人公开。
(4)OS/2 操作系统
它是 IBM 公司开发的 PC 机操作系统。这是一个多任务、图形用户界面的操作系统。
五、程序设计语言
1、程序设计语言的分类
程序设计语言按其级别划分为 机器语言、汇编语言 和高级语言 三大类。
(1)机器语言 :是最底层的计算机程序语言,用二进制代码编写,是 计算机唯一能直接识别运行的语言 ,
其它任何语言都要最终“翻译”成机器语言才能在计算机中执行。 一条机器语言指令由操作码和操作数
地址码组成 ,操作码规定本条指令作何种功能(加、减、乘、除等) ,操作数地址码指示操作数的地址。
用机器语言编写的程序执行的速度最快、效率最高,但可读性和可移植性都很差,它是面向机器的。
(2)汇编语言 :是一种符号化的机器语言,它是用英文缩写字符(指令助记符)来代替机器语言指令代码
中的操作码,用地址符号代替地址码。 这种语言主要是为了解决机器语言程序的可读性问题。 用这种语
言编写的程序不能被计算机直接识别执行, 必须用一种专门的翻译程序将汇编语言程序翻译成机器语言
程序,这个翻译的过程叫作“汇编” 。
用这种语言编写的程序可移植性差,它也是面向机器的。
(3)高级语言 :接近人类自然语言,如 Basic、C、C++、Pascal、Java、VFP 等。它又可以分为面向过程
的程序设计语言和面向对象( OOP)的程序设计语言。 Basic、C 属于面向过程的程序设计语言, Visual
Basic 、C++、Pascal、Java、VFP 属于面向对象的程序设计语言。用高级语言编写的程序必须经过解
释或编译后才能被计算机识别执行。
解释:一边编写程序一边翻译,是一条语句一条语句的翻译执行。
编译:将程序编写完,然后再翻译执行。翻译后的程序叫目标程序。
2、常用的程序设计语言
FORTRAN :它是 Formula Translation(公式翻译 )的缩写。这是一种主要用于数值计算的面向过程的程
序设计语言。
它主要用于大型科学计算和工程计算方面的编辑。
ALGOL :它是 Algorithmic Language(算法语言 )。它的后继语言 PASCAL 是第一个结构化的程序设计
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语言。
Java:面向对象 (OOP Object-Oriented Programming)、用于网络环境的程序设计语言。
C 和 C++:UNIX 操作系统就是用 C 语言编写的, C 语言是一种结构化的程序设计语言。
C++是面向对象的程序设计语言。
3、程序设计语言的成分。
高级语言基本成分有:数据成分、运算成分、控制成分和传输成分。
数据成分用于说明数据的类型、名称、作用域、存储类别等。
控制成分:结构化程序设计语言的三个基本控制结构是顺序、选择和重复 (循环 )。
六、算法和数据结构
1、算法。算法与程序不同,它是问题求解规则的一种过程描述。算法的设计一般采用由粗到细,由抽
象到具体的逐步求精的方法。
算法的性质:确定性、有穷性、能行性、输入(具有 0 个或多个输入量)、输出(至少产生一个输出) 。
一个程序不一定满足有穷性,程序中的语句必须是机器可执行的,而算法中操作则无此限制。
2、算法分析。一个算法除了正确性外还应考虑:执行算法所占用的计算机资源,有时间代价和空间代
价两个方面;算法是否易理解、是否易调用和易测试等。
3、数据结构,是研究程序设计中计算机操作对象以及它们之间关系和运算的一个专门学科。
包括三个方面的内容:数据的逻辑结构、数据的存储结构及这些数据上定义的运算的集合。数据结构 +
算法=程序。
七、计算机网络的组成与分类
1、计算机网络的组成
计算机网络是指通过通信线路将分散在不同地理位置上,具有独立处理功能的多个计算机系统,按一定
的连接方式相互连通,并依据一定的网络协议进行数据传输,达到共享计算机硬件、软件和数据资源的
计算机集合。它是计算机技术和通信技术相结合的产物。
由此可见网络包含:若干个主机、一个通信子网、一系列的通信协议及相关的网络软件。
ISO 制定的 OSI/RM 开放系统互连参考模型,共七层。 从低到高依次是:物理层、链路层、网络层、传
输层、会话层、表示层、应用层。 只要计算机遵守这样的协议才能连接在一起。
2、计算机组网的 目的 :资源共享、数据通信、分布式信息处理、提高系统的可靠性 。
3、网络的分类
(1)按网络的地理覆盖范围划分:
局域网 LAN (Local Area Network)
城域网 MAN (Metropolitian Area Network)
广域网 WAN(Wide Area Network),它由资源子网和通信子网组成。
(2)按网络的拓朴结构(连接结构)划分:总线型、星型、环型、树型、网状等。
(3)按网络的使用性质划分:专用网和公用网
(4)按网络的使用范围和对象划分:企业网、政府网、金融网、校园网等。
八、计算机局域网
1、计算机局域网的组成,由网络工作站、网络服务器、网络打印机、网络接口卡(网卡) 、传输介质和
网络互连设备组成。
2、计算机局域网的分类。按使用的传输介质,分为有线网和无线网;按网络中各种设备互连的拓扑结
构,分为总线型、星型网、环型网、树型网和网状型;按传输介质所使用的访问控制方法,分以太网、
标记环网、 FDD I 网和交换式局域网等。
3、以太网,是最常用的一种局域网,它采用总线结构,所有结点通过以太网卡连接到一条总线上。
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它所使用的总线线缆是同轴电缆。
4、局域网服务
连接到局域网上的计算机,必须经过登录才能进入网络访问网络上的资源。
局域网提供的服务通常有:
文件服务 ,又称之共享存储服务。当用户登录到网络上时,服务器的硬盘和光驱将会映射成为工作站上
的存储设备,用户像使用本地磁盘一样,可以对其中的程序和数据进行存取。
打印服务 消息服务 应用服务
5、局域网软件
PC 机构成的局域常用的有 两种工作模式: 对等模式 和客户 /服务器( C/S Consumer/Server)模式 。
对等模式是网络中每一台 PC 机既可以作为工作站也可以作为服务器;
客户/服务器模式是网络中的每一台计算机都扮演着固定的角色,要么是服务器,要么是客户机。
(1)网络操作系统
网络中服务器操作系统有: UNIX 、Linux、WindowsNT Server、Windows200 Server、NetWare 等。
(2)网络应用软件
6、局域网的扩展
(1)使用中继器进行互连
中继器可以用来连接同类型的两个局域网或延伸一个局域网的范围,它的功能是对信号整形放大。以太
网集线器实际上就是种中继器。中继器工作在网络的物理层。
(2)使用网桥进行互连
网桥也是用来连接两个同类型的网段,但它比中继器多了一个“帧过滤”的功能,它会检查每一信息帧
的发送地址和目的地址。交换式集线器本质上就是一个网桥。网桥工作在网络的链路层。
九、计算机广域网
1、广域网的接入技术
(1)电话拨号接入
电话拨号接入方式必须使用一种专用的硬件,这就是调制解调器( MODEM ),调制解调器是用于数据
传输和信号的转换。 MODEM 由调制器和解调器 两部分 组成。
调制器 是负责将电话信号(模拟信号)转换成计算机能识别的信号(数字信号) ,这一过程称之为 A/D
转换。
解调器 是将数字信号变换为模拟信号,也称之为 D/A 转换。
调制解调器传输数据的单位为 Kbps(千比特 /秒) ,MODEM 的主流产品速率是 56Kbps,它有外置式(通
过串行通讯口与主机连接) 、内置式(安装在机器主板或 PCI 总线上)、PCMCIA 插卡式(用于笔记本
电脑)。
(2)ISDN——综合业务数字网
它也通过电话线上网方式, 它是通过标准的用户—网络接口 (UNI ),将各类不同的终端设备接入到 ISDN
网络中。
用户—网络接口有两类,一类是基群(一次群)速率接口 PRI(B- ISDN,中文叫做“宽带 ISDN ”),另
一类是基本速率接口 BRI(又称作 N- ISDN,中文叫“窄带 ISDN”,俗称“一线通”)。PRI 有 30 个 B
通道和一个 D 通道,B 通道和 D 通道均为 64Kbps,可提供 2Mbps 的数据通信速率。 BRI 包括两个能独
立工作的 B 通道( 64Kbps)和一个 D 通道( 16Kbps)(称为 2B+D),用户可以一边上网,一边电话聊
天,如果两个通道都用作数据传输,则提供速率为 128Kbps的数据通信。
(3)不对称数字用户线技术
数字用户线( Digital Subscriber Line-DSL)技术,其中有一种是不对称数字用户线 ADSL,它是一
种接收信息远多于发送信息的用户而优化的技术,数据上传速度一般只有 640Kbps~1Mbps,下行速度
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10Mbps(通常情况下 1Mbps~8Mbps),它需要在线路两端加装 ADSL 设备(专用的 ADSL MODEM )。
ADSL 的特点:(1)它像 ISDN 一样,可以与普通电话共存于一条电话线上,可同时接听、拨打电话并
进行数据传输( 2)不通过电话交换机, ADSL 上网不需要缴付额外的电话费,节省了费用( 3)ADSL
的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的。
(4)电缆调制解调技术
用有线电视高速传送数字信息的技术,这就是电缆调制解调器( Cable MODEM )技术,它将电缆的整
个频带划分为 3 部分,分别数字信号上传、数字信号下传及电视节目(模拟信号)下传,这就是上网时
还可以同时收看电视节目的原因。 数据下会传输时的速率可达 36Mb/s,而上传一般为 320Kb/s-10Mb/s。
这种技术必须采用频分多路复用技术,每个用户都需要一对调制解调器,一个调制解调器置于有线电视
中心,另一个装在用户站点上,它无需拨号上网,不占用电话线,可永久连接。
(5)光纤接入,使用光纤作为主要传输介质的广域网接入系统。
2、分组交换与存储转发
广域网由许多交换机组成,每一台计算机都连接到交换机上,计算机需要传输的信息预先都划分为若干
个数据包( packet,简称包,也称为分组) ,以包为单位在网络中传输,广域网中的交换机称为分组交换
机或包交换机( packet switch),广域网允许多台计算机同时进行通信,它的基本工作模式是存储转发,
交换机的每个端口都有一个缓冲区(队列) ,需要发送的包都存放在该端口的缓冲区中,存储转发技术
使包交换机能对同时到达的许多包进行处理,而不会发生冲突。
3、常用广域网
x.25网(公共分组交换网) :它是最早的广域网,它使用公共电话网以分组交换方式进行数据传输。
帧中断网( FR 网):它是 x.25 改进网,它使用光纤作为传输介质。
SMDS
ATM :异步传输模式。
十、异构网络互连协议 TCP/IP 及其分层结构
1、TCP/IP 协议
它是一个协议系列, 已经包含了 100 多个协议, TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)
和 IP(Internet Protocol,网际协议)是其中两个最基本、最重要的协议, TCP/IP 划分为 5 个层次的模
型。
2、IP 地址。
每一台计算机分配一个唯一的地址(简称 IP 地址),IP 地址由网络号( net-id)和主机号( host-id)两
个部分组成,前者用来指明主机所从属的物理网络号的编号,后者是主机在物理网络中的编号。① IP 地
址都是唯一的,每个 IP 地址使用 4 个字节( 32 个二进位)来表示。② IP 地址空间划分为 三个基本类 :
A类地址用于拥有大量主机 (1~127);B 类 IP 地址应用于规模适中的网络 (128~191);C 类地址(192~223)。
它通常用 4 个十进制数来表示一个 IP 地址,每个数之间用“ .”间隔,每个十进制数对应一个字节。有
些 IP 地址从不分配给任何主机使用,如所有位都为 0 或 1 的地址。
3、IP 数据报
IP 协议定义了一种独立于各种物理网的数据包的格式,称为 IP 数据报( IP datagram),它由头部和数
据区两部分组成。头部包括:发送方、接收方的 IP 地址; IP 协议的版本号(目前使用的版本是第 4 版,
简称 IPv4);头部长度;数据报长度;服务类型。数据部分长度最大的可以达到 64KB。IP 数据报沿着
从源地址到目的地址的一条路径穿过网络,中间会经过很多路由器。
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