大学信息技术理论要点

1、第一章信息技术概述1.1 信息与信息技术v信息技术：用来扩展人的信息器官功能、协助人们进行信息处理的一类技术。v信息处理系统：用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工处理、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统。v信息处理系统实例：雷达：是一种以感知与识别为主要目的的系统。电视/广播：系统是一种单向的、点到多点（面）的以信息传递为主要目的的系统。电话：是一种双向的、点到点的以信息交互为主要目的的系统。银行：是一种以处理金融业务为主的系统。图书馆：是一种以信息收藏和检索为主的系统。Internet：是一种跨越全球的多功能信息处理系统。 1.2 微电子技术简介v电子元器件小型化、集成化进程：电子

2、管-晶体管-小规模集成电路-大规模、超大规模集成电路v集成电路的使用中、小规模集成电路：一般以简单的门电路或单级放大器为集成对象。大规模集成电路：以子系统或功能部件为集成对象如CPU、芯片组、图形加速器等。v集成电路的规模：根据所包含的晶体管数目分为根据集成电路的功能分为：数字集成电路（如逻辑电路、存储器、微处理器、微控制器、数字信号处理器等） 模拟集成电路（又称为线性电路，如信号放大器、功率放大器等。v根据用途分为：通用集成电路，如微处理器和存储器芯片。专用集成电路，按某种应用的特定要求专门设计和定制的。2、集成电路的发展趋势v集成电路特点：体积小、重量轻、可靠性高。v提高速度和集成度。v集

3、成电路的工作速度：主要取决于组成逻辑门电路的晶体管的尺寸。vMoore定律：单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番。1.3 通信技术入门1 / 44v通信：各种信息的传递都可称为通信。v现代通信：使用电波或光波传递信息的技术。通常也称为电信(Telecommunication)。v通信三要素：信源（信息的发送者） 信宿（信息的接收者）信道（信息的载体与传播媒介）v通信系统(电信网)组成：终端设备（例如：电话机）传输设备（例如：电话线）交换设备（例如：程控交换机）多路复用v解决办法：使多路数据传输合用一条数据线，即多路复用。v多路复用分为：频分复用，时分复用，波分复用和码分复用。v时分多路

4、复用(TDM)：各终端设备(计算机)按事先规定的顺序轮流使用同一传输线路进行数据传输。v时分多路复用可分为：同步时分多路复用和异步十分多路复用。v同步时分多路复用：为每个使用者分配固定的传输线路时间片。v异步时分多路复用：根据使用者的需要分配传输线路时间片。v频分多路复用(FDM)：每个发送设备使用一个给定频率的载波传输数据，每个接收设备被设置成只接收给定频率的载波，所有不同频率的载波可在同一时间通过同一导线而不会相互干扰。数据通信系统的性能指标v信道带宽：通信信道是传输数据的一个物理路径或者是一种载波信号频率。传输介质可以承载一个或多个通信信道。一个信道允许的最大数据传输率称为该信道的带宽，

5、也称为信道容量。v数据传输速率：指实际进行数据传输时单位时间内传送的二进制位数。单位：千位/秒kbps、兆位/秒Mbps、千兆位/秒Gbps。v误码率：数据传输中出错数据占被传输数据总数的比率。v端到端延迟：数据从信源传到信宿所花费的时间。有线载波通信v依据所用的传输介质，有线载波通信可分为：架空明线载波系统、对称电缆载波系统、同轴电缆载波系统。v对称电缆载波系统中使用的双绞线，双绞线可减少线对之间的串扰。v同轴电缆载波系统中使用的同轴电缆光纤通信v光纤通信：是利用光纤传导光信号来进行通信的一种技术。v光纤传输光信号的过程：光纤由纤芯和包层构成。纤芯用来传输光波，包层较纤芯有较低的折射率，当光

6、线碰到包层时就会折射回纤芯，这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。v光纤通信原理：用光信号来传递信息，如：有光信号相当“1”，无相当“0”。v光纤特点：传输损耗小，中继距离长，适合长距离通信；抗电磁干扰、无辐射、保密性好；体积小，重量轻；连接麻烦。 v光纤通信的瓶颈之一是光信号的传输距离。普通光纤网络中的信息在传输时每隔200km500km间需加入电放大器，将光信号还原成电信号进行放大，然后再转换成光信号继续传输。v全光网（All Optical Network）：光信息流在通信网络中的传输及交换时始终以光的形式存在，不需要经过光/电、电/光转换。微波通信v微波特点：频率在300MHz 3

7、00GHz之间的电磁波称为微波。由于其波长很短(1m1mm)，所以具有类似光波的特点，直线传播，可被反射，容易被水气和地表吸收，可穿透电离层。v微波通信优点 ：容量大；可靠性高；建设费用低；抗灾能力强；v利用微波进行远距离通信主要有三种方式：地面微波接力通信；卫星通信；对流层散射通信卫星通信v卫星通信：利用人造地球卫星作为中继站转发无线电信号，实现两或多个地球站之间的通信。是微波接力通信技术与空间技术相结合的产物。v卫星通信系统的核心是通信卫星，根据卫星的运行轨道可分为中低轨道通信卫星和同步定点轨道通信卫星。v卫星通信特点 ：优点：通信距离远、频带宽、容量大、抗干扰强、通信稳定。缺点：造价高（

8、卫星本身，发射卫星的火箭）、技术复杂、通信天线口径大、有较大延时、同步轨道卫星数目有限。移动通信系统v移动通信：处于移动状态的对象之间的通信。包括寻呼系统、蜂窝移动电话(手机)、集群调度、无绳电话、卫星系统。v蜂窝移动通信系统组成：移动台、基站、移动电话交换中心。v移动台：是移动的通信终端，它是接收无线信号的接收机，包括手机，呼机，无绳电话等。v基站：是与移动台联系的一个固定收发机，它接收移动台的无线信号，每个基站负责与一个特定区域(10km 20km的区域)的所有的移动台进行通信。v移动交换中心：与基站之间通过无线微波、电缆或光缆交换信息，移动交换中心再与公共电话网进行连接。v蜂窝式移动通信

9、：每个基站的有效区域既相互分割，又彼此有所交叠，整个移动通信网就像是蜂窝。v蜂窝结构：地理上每10km 20km的区域（单元,形似蜂窝）内的中央有一个基站，该单元内所有移动电话都向其基站发送信号。所有基站都通过微波或电缆、光缆与一个移动交换中心通信。每个移动电话每一时刻处于一个特定单元，即在该单元的基站控制之下。v蜂窝移动通信的发展第一代：传输模拟信号，频段800900MHz第二代：传输数字信号，频段900MHz1.8GHz采用时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)等技术。标准如下：GSM（欧洲全数字移动通信系统，全球可移动通信系统，全球通）支持GPRSIS-54（美国移动通信系统，数字系

10、统兼容模拟）JDC（日本移动通信系统，数字系统兼容模拟）第三代：使用频段2GHzv第三代移动通信(IMT-2000)：意指在2000年左右开始商用并工作在2000MHz频段上的国际移动通信系统。目标：v全球漫游，以低成本的多种模式的手机来实现v适应多种环境，将地面移动通信系统和卫星移动通信系统结合在一起。v提供高质量的多媒体业务，包括高质量的话音通信、数据通信和高分辨率的图像通信等。v提供足够的信息容量，具有高保密性和优质的服务。1.4 数字技术基础1、信息的基本单位比特(1)、什么是比特v比特只有两种状态(取值)： “0”或“1”v比特是组成信息的最小单位。在不同的应用中比特表示的含义不同。

11、可表示数值、文字或符号、图像或声音等等。(2)、比特的运算当两个多位二进制信息进行逻辑运算时，按位独立进行。(3)、比特的存储v存储二进制信息时的存储容量：千字节(KB)：1KB=210字节1024B兆字节(MB)：1MB=220字节1024KB吉字节(GB)：1GB=230字节1024MB太字节(TB)：1KB=240字节1024GB2、比特与二进制数(1)、十进制数与二进制数v十进制数：十进制的基数是“10”，使用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9这十个数字符号，逢十进一。203.42102010131004101v二进制数：基数是“2”，使用0和1两个不同的数字符号，逢二进一。(10

12、1.01)2122021120021122 (5.25)10v十进制数与二进制数之间的转换分三种情况二进制数转换成十进制数：(包含整数和小数) 将二进制数的每一位乘上其对应的权值再累加起来。十进制整数转换成二进制整数：采用“除2取余法” 十进制小数转换成二进制小数：采用乘2取整法。v八进制数与二进制数的转换：转换表： 八进制数 二进制数 八进制数 二进制数 0 000 4 100 1 001 5 101 2 010 6 110 3 011 7 111v十六进制数与二进制数的转换：转换表：十六进制数 二进制数 十六进制数 二进制数 0 0000 8 1000 1 0001 9 1001 2 00

13、10 A 1010 3 0011 B 1011 4 0100 C 1100 5 0101 D 1101 6 0110 E 1110 7 0111 F 11113、整数(定点数)的表示v计算机中的数值信息分为整数和实数两大类。它们都是用二进制表示的，但表示方法有很大差别。v整数：整数不使用小数点，或者说小数点始终隐含在个位数的右面，所以整数也叫做“定点数”。v整数的分类：无符号的整数，一定是正整数，取值范围：8位：028-1；16位：0216-1；32位：0232-1带符号的整数，既可表示正整数，又可表示负整数使用最高位(最左面的一位)作为符号位，“0”表示 “”(正数)，“1”表示“”(负数)

14、，其余各位表示数的绝对值。取值范围：8位：-127127(-27+1 27-1)n位：-2n-1+1 +2n-1-1 【例】： 00101011=43, 10101011=43v使用原码表示时，不能处理两个异号数相加或者两个同号数相减的情况。为了将减法运算转化成加法运算，引进了补码的概念。v补码表示法：在计算机中，负数使用补码表示，符号位也是“1”，但绝对值部分却是原码的每一位取反后再在末位加“1”【例】：(43)原= 10101011绝对值部分每一位取反后： (43)反= 11010100 末位加“1”得到： (43)补= 110101014、实数(浮点数)的表示v实数：既有整数部分又有小数

15、部分的数。整数和纯小数只是实数的特例。v任何一个实数总可以表达成一个乘幂和一个纯小数之积，例如：56.725=102(0.56725) 0.0034756=102(0.34756) 指数部分指出实数中小数点的位置，括号里是一个纯小数。v任何一个实数在计算机内部都可以用“指数”(称为“阶码”，整数)和“尾数”(纯小数)来表示。即：实数 = 尾数 * 2指数v这种用指数和尾数来表示实数的方法叫“浮点表示法”计算机中的实数也称为“浮点数”，整数为“定点数”。v浮点数的长度可以是32位、64位或更长。一般说来，位数越多，可表示的数的范围越大（阶码），精度越高（尾数）。第二章 计算机组成原理2.1 计算

16、机的组成计算机硬件的组成： 中央处理器(CPU),主存储器，辅助存储器，输入设备，输出设备等，它们是通过系统总线互相连接。中央处理器(CPU)： 包含运算器和控制器。承担系统软件和应用软件运行任务的处理，是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。（一台计算机中有多个处理器，它们各有其不同的任务）CPU内部的组成： 运算器（执行单元）：对数据进行各种算术运算和逻辑运算 控制器：取指令，解释指令的含义（指令译码）产生控制其它部件的操作控制信号，记录内部状态寄存器(由十几个甚至几十个寄存器组成)： 临时存放参加运算的数据和得到的中间 2.1 计算机的分类按计算机的性能、用途和价格分类n 巨型计算机（S

17、upercomputer）n 大型计算机（Mainframe）n 小型计算机（Minicomputer）n 个人计算机（Personal Computer）2.2 指令与指令系统机器指令（简称指令） 一种使用二进制编码表示的命令语言（称为计算机的“机器语言”），它用来规定计算机执行什么操作以及操作对象所在的位置。用机器指令编写的程序中的每一条指令都可以直接被控制器译码产生执行指令所需的控制信号。不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，它们末必互相兼容。高速缓冲存储器Cachen CPU工作速度很快，内存速度较慢，从内存取数或向外存存数时，CPU需要停下来，难以发挥CPU的高速特性，解决的方法是

18、cache存储器。n 计算机在执行程序时，CPU将预测可能会使用哪些数据和指令，并将这些数据和指令预先送入cache。当CPU需要从内存读取数据或指令时，先检查cache中有没有，若有，就直接从cache中读取，而不用访问主存。2.3 PC 机的主机2.3.1 主板、芯片组与BIOS芯片组作用：集中了主板上几乎所有的控制功能，把以前复杂的控制电路和元件最大限度地集成在几个芯片内，是构成主板电路的核心。 CPU类型或参数不同时，需要使用不同的芯片组。BIOS（Basic Input/Output System）：基本输入/输出系统，BIOS存放在只读存储器芯片（ROM）中。 BIOS主要包含4部

19、分的程序, 一般情况下是不能被修改的n POST(Power On Self Test，加电自检)程序（检测计算机故障）n 系统自举（装入）程序（启动计算机）n CMOS设置程序n 基本外围设备的驱动程序（实现常用外部设备输入输出操作的控制程序）CMOS芯片：存放用户对计算机硬件所设置的一些参数（称为“配置信息”），包括当前的日期和时间等。CMOS是一种半导体存储器芯片，使用电池供电，成为非易失性存储器，只要电池供电正常，即使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息以及时钟停走。 2.3.2 内存储器半导体存储器芯片的类别n RAM(Random Access Memory随机存取存储器)：多采用

20、MOS(金属氧化物半导体)型半导体集成电路芯片制成。易失性。n DRAM （动态随机存取存储器）n SRAM（静态随机存取存储器）n ROM（Read Only Memory只读存储器）n Mask ROM（掩膜ROM）n PROM（Programmable ROM）和EPROM（Erasable Programmable ROM）n Flash ROM（快擦除ROM，或闪速存储器）2.3.3 I/O总线与I/O接口I/O操作：将输入设备输入的信息送入主存储器的指定区域，或者将主存储器指定区域的内容送出到输出设备I/O操作特点：n 多数I/O设备在操作过程中包含机械动作，其工作速度比CPU慢得

21、多。为了提高系统的效率，I/O操作与CPU的数据处理操作往往是并行进行的n 多个I/O设备必须能同时进行工作n 除了键盘、显示器、鼠标器等基本的I/O设备之外，不同计算机所配置的I/O设备数量、品种和性能差别很大，且经常需要增减和更新n I/O设备的种类繁多，性能各异，操作控制的复杂程度相差很大，与计算机主机的连接也各不相同I/O操作过程:1.CPU执行I/O指令，向I/O控制器发出启动命令2. I/O控制器接受命令，负责对I/O设备进行全程控制3.当需要传输数据时， I/O 控制器发出请求4.I/O控制器获得授权后，直接向(从)存储器传输数据5.所有数据传输完毕后， I/O控制器向CPU报告

22、I/O操作完成 I/O总线：1.20世纪80年代的IBM PC/AT机的总线作为I/O总线的标准，即工业标准体系（ISA）总线。2.1991起PC机开始使用一种称为PCI的总线，它具有高性能（数据线宽度32位时传输速率为133MB/S,数据线宽度64位时传输速率为266MB/S）PCI总线的数据传输速率高于ISA总线。I/O总线上的信号类别: 数据信号、 地址信号、 控制信号 I/O总线上线路类别: 数据线 、 地址线、 控制线USB(Universal Serial Bus)接口：通用串行总线式接口特点： 1.高速、可连接多个设备、串行传输,符合即插即用规范，支持热拔插 2使用“USB集线器

23、” 扩展机器的USB接口，最多连接127个设备3.传输速率：USB的1.1版达1.5 Mb/s; USB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s4可通过USB接口由主机向外设提供电源（5V，100500 mA）IEEE-1394接口简称1394：主要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备。数据传输速度特别快（高达400 MB/s）2.4 常用输入设备键盘与主机的接口：PS/2接口；USB接口；无线接口（用于无线键盘）鼠标器连接到主机的接口：RS232 串行口（9针 D形）；PS/2 接口（6针 圆形）；USB 接口；无线鼠标扫描仪的性能指标1.分辨率（dpi） 反映了扫描仪扫描图像的清

24、晰程度，用每英寸生成的像素数目（dpi）来表示。 例如，600 *1200 dpi，1200 * 2400 dpi。2.色彩位数（色彩深度） 反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力，色彩位数越多，扫描仪所能反映的色彩就越丰富，扫描的图象效果也越真实。例如，24 bit，32 bit，36 bit，42 bit， 48 bit数码相机主要性能指标CCD像素个数决定照片图像能达到的最高分辨率。 例如，照片分辨率达 1600 * 1200 时，共有 192000 个像素 （200万像素），这种数码相机能满足一般应用要求2.5 常用输出设备监视器（俗称显示器）常见类型: 1.阴极射线管显示器（简称：CRT）

25、2.液晶显示器（简称：LCD ）显示器主要性能指标:1显示屏的尺寸：对角线的长度。例如，15吋，17吋，21吋.屏幕横向与纵向的比例，一般为432. 显示器的分辨率：整屏可显示的像素的个数，分辨率越高, 图像越清晰。一般用 “水平像素个数 * 垂直像素个数” 表示。例如,1024*1024 ,1024*768, 800*600, 640*4803. 刷新速率：显示图像每秒钟更新的次数，速率越高图像稳定性越好4. 像素的颜色数目：一个像素可以显示出的颜色数量，由表示一个像素颜色编码的二进制数的位数决定。彩色显示每个像素用三个数分别表示 R、G、B 三个色点的灰度。例如，R、G、B 分别用8位二进

26、制数表示则可以显示224 =1680万种不同颜色。 打印机分类：1.针式打印机一种击打式打印机，其工作原理主要体现在打印头上。特点：耗材成本低；能多层套打；打印质量低；工作噪声大2.激光打印机（Laser Printer）特点：高速度、低噪声、分辨率较高，打印质量好3.喷墨打印机（Inkjet Printer）特点：能输出彩色图像，经济，打印效果好，低噪音，使用低电压，环保，但墨水成本高，消耗快。换一次墨盒能打印的页数，例如，100页2.6 外存储器1.软盘存储器常见操作软盘格式化：定义磁道和扇区，标记坏扇区，在软盘上建立四个区域：引导扇区，文件分配表（FAT），根目录区和数据区全盘复制软盘碎

27、片整理2. 硬盘上的一块数据要用三个参数来定位：柱面号、扇区号和磁头号。硬盘驱动器与主机的接口电路主要有:IDE接口（Integrated Drive Electronics）:PC机主要使用IDE接口SCSI接口（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）:较贵，需购买SCSI卡，适用于服务器3.移动存储器闪存盘也称为“优盘”，体积小，重量轻，容量可以按需要而定（8MB2GB），具有写保护功能，数据保存安全可靠，使用寿命可长达10年之久。利用通用的USB接口，它的读写速度比软盘快15倍，且可以与几乎所有计算机连接移动存储器(移动硬盘) 存储容量：10

28、GB60GB，采用USB或IEE1394接口、可以随时插拔、小巧而便于携带的硬盘存储器。 其容量大，兼容性好，即插即用，速度快，体积小，安全可靠。4.光盘存储器光盘存储器优点: 成本低，存储密度高，容量大，可靠性高，不易受损，耐用，易于长期保存数据光盘存储器缺点: 读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多光盘存储器分的两大类型: CD 光盘存储器;DVD 光盘存储器CD-ROM 光盘片(Compact Disc- Read Only Memory) 固定型光盘，只读光盘特点：把需要记录的信息事先制作到光盘上，光盘上的数据不能删除也不能再写入，只能读出盘中的信息。 CD-R 光盘片（CD-Record

29、able）追记型光盘，只写一次式光盘特点 ：可以由用户自己将信息写入光盘，但只能写一次，写后不能删除和修改，只能读出。CD-RW 光盘片（CD Rewritable）可改写型光盘，可擦写型光盘特点：利用金属合金材料的相变原理达到可重复读写的功能，用户可以自己写入信息，也可以对写入的信息进行擦除和改写。CD-RW 光盘片搭配 CD-RW 刻录器使用可反复读写 1000 次以上。DVD光盘存储器n DVD光盘片分类n DVD-ROMDVD只读光盘，用途类似CD-ROMn DVD-R（或称DVD-Write-Once)限写一次的DVD，用途类似CD-Rn DVD-RAM(或称DVD-Rewritab

30、le)可多次读写的光盘，用途类似CD-RWn DVD-Video家用影视光盘，用途类似LD或VCDn DVD-Audio音乐光盘，用途类似CD唱片第三章 计算机软件3.1 计算机软件3.1.1 计算机软件1什么是计算机软件计算机软件指的是能指示（指挥）计算机完成特定任务的、以电子格式存储的程序、数据和相关的文档。程序是指示计算机如何去解决问题或完成任务的一组详细的、逐步执行的语句（或指令），程序是软件的主体，单独的数据和文档一般不认为是软件。数据是程序所处理的对象及处理过程中使用的参数。文档则是程序开发、维护和使用所涉及的资料，软件必须有完整、规范的文档作为支持。 2软件的分类：软件分为系统软

31、件和应用软件（1）系统软件泛指那些为了有效地运行计算机系统、给应用软件开发与运行提供支持、或者能为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件。例如：基本输入/输出系统（BIOS）、Windows操作系统、C语言编译器、数据库管理系统、常用的实用程序（磁盘清理程序、备份程序）等都是系统软件。（2）应用软件泛指那些专门用于解决各种具体应用问题的软件。应用软件可分为通用应用软件和定制应用软件。3.1.2 计算机软件的发展软件的发展大致经历了如下三个主要阶段：（1） 第一阶段：应用领域主要是科学与工程计算，处理对象为数值数据，以个体工作方式使用低级语言编制程序。（2） 第二阶段：在此阶段研制出第一个高级程

32、序语言FORTRAN，此后又推出ALGOL、COBOL等多种高级语言。为了充分利用系统资源，就产生了操作系统。设计和编制程序的工作方式逐步走向合作方式。（3） 第三阶段：出现了“软件”工程的概念。3.1.3 计算机软件技术计算机软件技术是指研制和开发计算机软件所需技术的总称。计算机软件技术主要包括七个方面：（1） 软件工程技术（2） 程序设计技术（3） 软件工具环境技术（4） 系统软件技术（5） 数据库技术（6） 网络软件技术（7） 与实际工作相关的软件技术3.2 操作系统3.2.1 操作系统的作用1操作系统有三个重要作用：（1） 管理系统中的各种软硬件资源（2） 为用户提供友善的人机界面操作

33、系统向用户提供了一种图形用户界面，它通过多个窗口分别显示正在运行的各个程序的状态和输出。（3） 为应用程序的开发和运行提供一个高效率的平台 操作系统屏蔽了几乎所有物理设备的技术的细节，它以规范、高效的方式（例如系统调用、 库函数等）向应用程序提供了有力的支持，从而为开发和运行应用程序提供了一个平台。2操作系统的启动当加电启动计算机工作时，CPU首先执行BIOS中的自检程序，测试计算机中各部件的工作状态是否正常。若无异常情况，CPU将继续执行BIOS中的自检程序，它从硬盘中读出引导程序并装入到内存，然后将控制权交给引导程序，由引导程序继续装入操作系统。3.2.2 多任务处理除了操作系统本身相关的

34、一些程序正在运行之外，用户还可以启动多个应用程序同时工作，它们可以互不干扰的独立运行。分时的基本思想： 为了支持多任务处理，操作系统中有一个处理器调度程序负责把CPU分配给各个任务，这样才能使多个任务“同时”执行。调度程序一般采用时间片（比如1/20）轮转的策略，即每个任务都能轮流得到一个时间片的CPU时间，在时间片用完之后，调度程序再把CPU交给下一个任务，就这样一遍遍地循环下去。3.2.3 存储管理：管理内存资源的高效、合理使用存储管理的主要内容：内存的分配和回收、内存的共享和保护、内存自动扩张等。现在，操作系统一般都采用虚拟存储技术（也称虚拟内存技术）进行存储管理。当内存不够用时，可把内

35、存和外存结合起来管理，为用户提供一个容量比实际内存大得多的“虚拟存储器”。3.2.6 常用操作系统介绍1Windows操作系统从Windows 95开始，Windows均是机器字长32位的单用户、多任务的操作系统。2UNIX操作系统 （美）Bell实验室开发的一种通用多用户交互式分时操作系统。 自1970年UNIX系统第一版问世以来，以UNIX系统为基础已研制出许多新的操作系统软件。如： 微型计算机、大型计算机上的各种UNIX系统的变种 用于计算机网络及分布式计算机系统上的UNIX系统等 UNIX系统已成为国际上目前使用最广泛、影响最大的主流操作系统之一。 UNIX系统的主要特色：结构简练。以

36、树形目录结构的文件系统为基础，且将各种设备都定义为特殊文件，统一处理。 功能强大 可移植性好，由于UNIX系统90%以上的代码是用C语言编写的，因此有很好的可移植性。 可伸缩性和互操作性强 容纳新技术的能力强，在具有重要突破意义的“客户机/服务器”结构中，一般均把系统作为服务器首选的操作系统平台。 网络通信功能强，著名的TCP/IP网络协议也是在UNIX系统上开发成功的。3.3 程序设计语言及语言处理程序3.3.1 程序设计语言分类程序设计语言按其级别可以划分为机器语言、汇编语言和高级语言三大类。 机器语言机器语言：使用计算机指令系统的程序语言。用机器语言编写的程序，全部都是二进制代码形式，可

37、以被计算机直接执行。 汇编语言汇编语言：用助记符来代替机器指令的操作码和操作数，但汇编语言仍然是面向机器指令系统的，还保留了机器语言的各项缺点。3.3.2 程序语言中的数据成分和控制成分程序语言基本成分高级语言种类千差万别，但是其基本成份都可归纳为四种： 数据成分，如对数据类型和数据结构进行说明 运算成分，如算是表达式和逻辑表达式 控制成分，如条件语句和循环语句 传输成分，如I/O语句1数据成分数据作为程序操作的对象，具有名称、类型、作用域等特征。使用前要对数据的这些特征加以说明。数据名称由用户通过标识符命名，类型说明数据需占用存储单元的多少和存放形式，作用域说明数据可以使用的范围。2控制成分

38、理论上已经证明求解可计算问题的程序框架都可用顺序、选择和重复这三种控制结构的成分来描述。3.3.3 语言处理系统按照不同的翻译处理方法，可把翻译程序分为以下三类：（1） 汇编程序(assembler)：从汇编语言到机器语言的翻译程序（2） 解释程序(Interpreter)：按源程序中指令（或语句）的执行顺序，逐条翻译并立即执行相应功能的处理程序（3） 编译程序(Compiler)：从高级语言到机器语言或汇编语言的翻译程序1解释程序解释程序对源程序进行翻译的方法相当于两种自然语言间的“口译”。这种翻译方式并不形成机器语言形式的目标程序。2编译程序编译程序对源程序进行翻译的方法相当于“笔译”。在

39、编译程序的执行过程中，要对源程序扫描一遍或几遍，最终形成一个可在具体计算机上执行的目标程序。3.4 计算机软件理论基础和算法3.4.1 算法和数据结构1算法的性质尽管算法由于求解问题的不同而千变万化、简繁各异，但它们都必须满足下列基本性质：（1） 确定性：每一步运算必须有确切的定义（2） 有穷性：总是在执行了有穷步的运算后终止（3） 能行性：算法中有待实现的运算都是可执行的（4） 输入：具有0个或多个输入量，即算法执行前给出初始量。（5） 输出：至少产生一个输出根据以上性质，可以进一步看出算法与程序的区别。首先，一个程序不一定满足有穷性。其次，程序中的语句必须是机器可执行的，而算法中的操作则无

40、此限制。为了集中精力进行算法设计，一般都采用类似自然语言的“伪代码”或流程图等方式来描述算法。2算法分析分析一个算法的好坏，除其正确性外，还应考虑以下因素：（1） 执行算法所要占用的计算机资源，有时间复杂度和空间复杂度两个方面。（2） 算法是否易理解，是否易调试和易测试等。时间代价，记为T(n) 若按数量级递增对算法分析中常见的时间代价排列，从小到大依次为：常数阶O(1)，对数阶O(log2n)，线性阶O(n)，线性对数阶O(nlog2n)，平方阶O(n2)，立方阶O(n3)k次方阶O(nk)，指数阶O(2n)等。显然，若一个算法的时间代价为指数阶O(2n)，则其效率极低。当n值稍大时，这样的

41、算法就无法实际应用了。3数据结构（Data Structures）数据结构：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。具体地说，研究数据结构一般包括三个方面的内容，即数据的逻辑结构、数据的存储结构以及在这些数据上定义的运算的集合。第四章 计算机网络与因特网41 计算机网络基础411 计算机网络的组成与分类1 什么是计算机网络 计算机网络是利用通信设备和网络软件，把地理位置分散而功能独立的多个计算机以相互共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统 计算机网络由三个部分组成： 若干主机 一个通信子网 一系列的通信协议及相关的网络软件2 计算机组网的目的 数据通信、资源共

42、享、实现分布式信息处理、提高计算机系统的可靠性和可用性3 计算机网络的分类 按照传输介质来分：有线、无线 按照网络拓扑来分：星型、环形、总线、树型、网状、混合网 按照使用的协议分：TCP/IP网、SNA网、IPX网 按照所覆盖的地理范围：局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）412 网络服务与网络软件1 网络的工作模式（任意一台计算机可能是服务器、可能是客户机、也可能两者都是） 两种模式：对等模式、客户/服务器模式2 网络服务 文件服务、打印服务、消息服务、应用服务3 网络软件 网络操作系统：除了操作系统的功能以外，还有其他功能：网络通信、网络服务、网络管理、网络安全和各种网络应

43、用 网络应用软件42 计算机局域网421 局域网的特点和组成特点：为一个单位所拥有，地理范围有限 使用专用的、多台计算机共享的传输介质，数据传输速率高 通信延迟时间较低，可靠性较好组成：网络工作站、网络服务器、网络打印机、网络接口卡、传输介质、网络互连设备422 常用局域网1 以太网采用总线结构，采用广播方式进行通信。其物理连接是用集线器来连接所有的计算机节点。计算机之间传送数据时，计算机必须把数据分成帧以后才能在网络上传送以太网在进行数据通信时必须保证任何时候只有一个节点发送消息，为此采用带冲突检测的载波侦听多路访问方法（CSMA/CD）。原理为：节点在发送数据帧前先对总线进行帧听，如果总线

44、处于空闲状态，则进行发送，如果处于忙，则等待一段时间后再试。以上工作由网卡来完成。为实现网络上任意两点的通信，局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，这个地址介质访问控制地址（MAC）。每块网卡都有全球唯一的MAC地址（由48个二进制位组成、或者有12个16进制位组成），以实现局域网类的数据传输。以太网的帧格式：同步码 接受节点MAC 发送节点的 帧类型 发送的数据 CRC 的地址 MAC地址以太网的优缺点：维护比较方便，增删节点比较容易，负载少时效率高，重负载时网络性能下降。现在的以太网可以达到1Gbps的传输速率。2 光纤分布式数字接口网（FDDI）采用双环的光纤结构的网络，主环支持正常的数

45、据传输，副环保证在主环发送故障或者节点故障时环路仍然可以正常工作。FDDI网络覆盖范围广，支持较高的数据传送，通常用于连接局域网的主干。FDDI与其他网络使用的数据帧的格式不一样，因此和异构网络互连的时候通常要用网桥或者路由器才能实现。3 交换式局域网和总线式局域网的最大区别各个节点独享带宽。最常用的设备是交换机分类：使用交换式集线器构成的交换式以太网；使用ATM交换机构成的ATM局域网。4 无线局域网是局域网和无线电通信结合的产物，通过红外线、无线电波进行数据的传送。通过无线网卡、无线HUB、无线网桥等设备实现通信。 主要传输标准或协议：IEEE802.11、IEEE802.11a、IEEE

46、802.11bIEEE802.15（蓝牙）无线局域网的缺点：是有线网络的补充，传输速率比较慢，产品比较贵。43 计算机广域网431 远程数字通信线路 1 数字电话线路 通过租用电话公司的数字线路来传送数据2 光纤高速传输干线432 广域网接入技术 1 电话拨号接入 使用调制解调器实现计算机数字信号和传统电话线上模拟信号的转换 调制解调器的分类：外置式、内置式、PCMCIA 2 ISDN（综合业务数字网） 使用电话线来传送数字信号，可以提供数字语音和数字传输服务。 3 不对称数字用户线技术（ADSL） 特点： 下载远大于上传 可以与普通电话共存于一条电话线上 ADSL不通过电话交换机，所以ADS

47、L上网不需交付额外的电话费4 电缆调制解调技术 使用有线电视的同轴电缆作为传输介质 整个频带被划分为数字信号的上传、数字信号的下载、电视节目下传5 光纤接入网 光纤多路边、光纤到小区、光纤到大楼、光纤到家庭 使用光网络单元ONU把光信号转换为电信号433 分组交换与路由 网络中负责将传输数据包进行存储转发的通信处理机称为分组交换机或包交换机 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44 因特网及其应用441 网络互连与TCP/IP协议 TCP/IP协议标准的特点：1） 适用于多种异构网络的互连2） 确保可靠的端到端的通信3） 与操作系统紧密结合4） TCP/IP既支持面向连

48、接服务，也支持无连接服务，两者并重。 IP地址有网络号和主机号组成 每台计算机都有唯一的IP地址 IP地址的分类： A类地址 0 开始 B类地址 128开始 C类地址 192开始 D类地址 224开始 IP数据包的格式版本号 头部长度 服务类型 数据报总长度发送数据报的计算机的IP地址（源IP地址）接受数据报的计算机的IP地址（目的IP地址） 数据开始 路由器是用于连接异构网络的设备路由器的工作原理442 因特网 因特网起源于美国国防部的ARPANET，采用TCP/IP协议，使用最流行的客户机/服务器模式。为了便于记忆，将IP地址用有特殊意义的符号表示，这种地址称为域名。把IP地址与域名互相翻

49、译的过程称为域名解析。，这种系统称为DNS（域名解析系统）443 因特网提供的服务电子邮件 现在的邮件协议为：MIME发送邮件服务器：SMTP 接受邮件服务器：POP3远程文件传输 使用FTP协议实现远程登录 Telnet 通过远程登录本地的技术可以使用远程的计算机的资源WWW 万维网 HTML语言-超文本语言 URL-统一资源定位器 WEB文档类型 静态文档、动态文档、主动WEB文档。45 网络信息安全网络存在的问题：传输中断、窃听、篡改、伪造采取的措施：真实性鉴别、访问控制、数据加密、数据完整性、数据可用性、防止否认、审计管理。身份鉴别与访问控制的方法：1）依据某些只有被鉴别对象本人才知道

50、的信息来进行鉴别；2）依据某些只有被鉴别对象本人才具有的信物来进行鉴别；3）依据某些只有被鉴别对象本人才具有的生理和行为特征来进行鉴别。计算机病毒的特点：破坏性；隐藏性；传染性和传播性；潜伏性。为了避免受到病毒的感染应做到：不使用来历不明的程序和数据；安装杀毒软件；经常性的、及时做好系统的关键数据的备份工作。第五章 数字媒体及应用ASCII字符集和ASCII码标准 ASCII 字符集ASCII 字符集采用 7 位编码 每个 ASCII 字符以一个字节存放 标准ASCII 字符集的特点： 数字、字母连续存放 Asc( “A”) + 32（十进制）= Asc(“a”) 96 个可打印(显示)字符，

51、32 个控制字符，共 128 个字符 特殊字符的ASCII码 A（十进制65） a（十进制97）汉字编码字符集 我国汉字编码的国家标准： GB2312-80（6763 个常用简体汉字和682 个非汉字字符 ） GBK-95 （21003 个 汉字和883 个图形符号） GB18030-2000GB2312 80 汉字编码（1）GB2312-80汉字编码信息交换用汉字编码字符集基本集(1981年) 组成： 第一部分：字母、数字和各种符号，包括拉丁字母、俄文、日文平假名与片假名、希腊字母、汉语拼音等共682个（统称为GB2312图形符号） 第二部分：一级常用汉字，共3755个，按汉语拼音排列 第三

52、部分：二级常用字，共3008个，按偏旁部首排列GBK95 问题：GB2312-80只有6763个汉字，不够使用。 解决方法：1995年发布GBK，全称为汉字内码扩展规范。GBK字符集中一共有21003个汉字和883个图形符号，它与GB2312国标汉字字符集及其内码保持兼容。除了GB2312中的全部汉字（称为GBK/2）和符号（称为GBK/1）之外，还收录了包括繁体字在内的大量汉字（GBK/4和GBK/3）和符号（GBK/5）。GBK字符集及其码位分布 组成：21003个汉字，883个图形符号 简体和繁体汉字在同一个字符集中； 包含了中、日、韩认同的全部CJK汉字； 与GB2312-80保持向下兼容；UCS/Unicode与GB18030汉字编码标准（1）通用编码字符