2023年理论知识点整理大学计算机信息技术教程

第1章信息技术概述１．1信息与信息技术信息信息的含义:从客观事物立场看，信息是事物运动的状态及状态变化的方式;从结识主体立场看，信息是结识主体所感知或所表述的事物运动及变化方式的形式、内容和效用。信息与物质和能量同样重要，它是人们结识世界、改造世界的一种基本资源信息有多种表现形式,语言、文字、声音、图片等都是信息的表现形式(也称为信息的载体或媒体)信息解决信息解决:为获取有效的信息而施加于初始信息的所有操作信息解决涉及：信息的收集(如信息的感知、测量、获取、输入等）信息的加工(如信息的分类、计算、分析、转换等)信息的存储(如书写、摄影、录音、录像等）信息的传递(如邮寄、电报、电话、广播等)信息的施用(如控制、显示等)信息技术信息技术(InforｍａtｉoｎＴeｃhnoｌogy,简称IT）指的是用来扩展人们信息器官功能、协助人们更有效地进行信息解决的一门技术。信息技术涉及：扩展感觉器官功能的感测(获取)与辨认技术扩展神经系统功能的通信技术扩展大脑功能的计算（解决)与存储技术扩展效应器官功能的控制与显示技术信息解决系统用于辅助人们进行信息获取、传递、存储、加工解决、控制及显示的综合使用各种信息技术的系统，可以通称为信息解决系统现代信息技术重要特性:以数字技术（计算机)为基础以计算机及其软件为核心采用电子技术（涉及激光技术)进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制１.2微电子技术简介微电子技术与集成电路微电子技术：实现电子电路和电子系统的超小型化及微型化的技术,以集成电路为核心电子电路中元器件的发展演变：电子管晶体管小规模集成电路超大规模集成电路集成电路(IｎｔegratedＣircｕit,简称IC)： 以半导体单晶片作为基片，采用平面工艺,将晶体管、电阻、电容等元器件及其连线所构成的电路制作在基片上所构成的一个微型化的电路或系统集成电路的制造材料：现代集成电路使用的半导体材料重要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓等集成电路的集成度：单个集成电路所含电子原件的数目小规模集成电路(SSI）：小于100电子元件中规模集成电路(MSI)：1０0~３0０0电子元件大规模集成电路(ＬＳI)：3０00~10万电子元件超大规模集成电路(ＶLSI）:10万~１00万电子元件极大规模集成电路（ＵLSI)：超过100万电子元件集成电路的分类按用途分：通用集成电路和专用集成电路(ＡSIC)按电路的功能分：数字集成电路和模拟集成电路按晶体管结构、电路和工艺分:双极型(Biｐｏｌar)电路、金属氧化物半导体(MＯＳ)电路、双极-金属氧化物半导体集成电路等集成电路的发展趋势集成电路的工作速度重要取决于组成逻辑门电路的晶体管尺寸。晶体管的尺寸越小，其极限工作频率越高，门电路的开关速度越快。Moore定律:单块集成电路的集成度平均每18个月翻一番(ＧoｒdｏnE．Mooｒｅ,19６５年)IC卡ＩC卡（chipcard、ｓmaｒtcard),又称为集成电路卡,它是把集成电路芯片密封在塑料卡基片内，使其成为能存储信息、解决和传递数据的载体特点:存储信息量大保密性能强可以防止伪造和窃用抗干扰能力强可靠性高IC卡的类型(按芯片分类）存储器卡:封装的集成电路为存储器，信息可长期保存,也可通过读卡器改写。结构简朴,使用方便。用于安全性规定不高的场合，如电话卡、水电费卡、公交卡、医疗卡等(带加密逻辑的存储器卡增长了加密电路）ＣＰU卡：封装的集成电路为中央解决器(CＰＵ)和存储器，还配有芯片操作系统（ChｉpＯperatinｇSｙsｔem)，解决能力强，保密性更好，常用作证件和信用卡使用。手机中使用的SIM卡就是一种特殊的CPU卡。ＩC卡的类型(按使用方式分类）接触式IＣ卡(如电话IＣ卡）：表面有方型镀金接口，共8个或６个镀金触点。使用时必须将IC卡插入读卡机,通过金属触点传输数据;用于信息量大、读写操作比较复杂的场合,但易磨损、怕脏、寿命短非接触式ＩC卡(射频卡、感应卡):采用电磁感应方式无线传输数据,解决了无源（卡中无电源）和免接触问题;操作方便，快捷，采用全密封胶固化，防水、防污，使用寿命长;用于读写信息较简朴的场合，如身份验证等1．３通信技术入门通信：各种信息的传递现代通信：使用电波或光波传递信息的技术,也称为电信(telecｏｍmunicaｔion),如电报、电话、传真、电子邮件、BBＳ、QＱ等通信系统：实现信息传递所需的一切技术设备和传输媒体的总和通信的基本原理通信系统的简朴模型：至少须有三个要素组成，即信息的发送者(信源)、信息的接受者(信宿)、信息的传输通道（信道)通信系统中被传输的信息必须转换成某种电信号(或光信号)才干进行传输电（或光)信号强度的变化有两种形式:连续形式的信号——也叫模拟信号离散形式的信号——也叫数字信号如何远距离传输信号:高频震荡的信号在长距离通信中能比其它信号传送得更远,可以把这种高频正弦波信号作为携带信息的载波调制:运用信源信号去调整（改变)载波的某个参数的过程解调:接受方把载波所携带的信号检测出来恢复为原始信号形式的过程模拟信号的调制方式:调频、调幅、调相数字信号的调制方式:幅移键控、频移键控、相移键控如何减低成本传输信号：让多路信号同时共用一条传输线进行传输，即多路复用技术频分多路复用(ＦｒｅｑuencyＤivisioｎMuｌtipｌexiｎｇ,FDM)：将每个通信终端发送的信号调制在不同频率的载波上，通过频分多路复用器(MUX）将它们复合成为一个信号，然后在同一传输线路上进行传输。到达接受端之后，借助分路器(DＥＭUＸ)把不同频率的载波分离出来，送到不同的接受设备时分多路复用(TimeＤivisionMulｔｉplexｉｎg,TDＭ):各通信终端(计算机、电话）以规定的顺序和时间轮流使用同一传输线路进行数据传输;时分多路复用技术又可分为同步时分多路复用和异步时分多路复用模拟通信与数字通信模拟通信:直接传输信源产生的模拟信号或通过用模拟信号对载波调制后进行传输的通信技术应用:传统的有线载波电话、无线电广播、电视(卫星电视、数字有线电视除外)优点:历史长，技术成熟，结构简朴，成本低缺陷：在信号的调制和传输过程中易受噪声干扰,传输质量不够稳定趋势：已经越来越多地被数字通信所取代数字通信:将信源产生的模拟信号转换为数字信号（或信源直接产生数字信号)之后,直接进行传输或通过用数字信号对载波进行数字调制来传输信息的技术称为数字通信数字通信技术的优点:抗干扰能力强,差错可控制，无噪声积累,传输质量高灵活性好,能适应多种应用需求,声音、图像、数据均可传输传输的数字信号可以直接由计算机进行存储、管理和解决数字信号的加密比模拟信号容易，所以通信的安全性高数字电路容易用超大规模集成电路实现，有助于通信设备的小型化、微型化,也减少了功耗数字通信系统的重要性能指标信道带宽(也称为信道容量,bandwｉdｔh)：一个信道允许的最大(高）数据传输速率数据传输速率(简称数据速率,datarate)：实际进行数据传输时单位时间内传送的二进位数目，计量单位:位/秒(bps)、千位／秒(ｋbps)、兆位/秒(Mbpｓ)或千兆位／秒(Gbps)等误码率（errorrａtｅ):数据传输中规定期间内犯错数据占被传输数据总数的比例端－端延迟(end－enddｅlａy）：数据从信源传送到信宿所花费的时间。光纤通信和无线通信通信分为有线通信和无线通信两类：有线通信使用的传输介质有金属导体和光导纤维,金属导体运用电流传输介质，如双绞线、同轴电缆；光导纤维通过光波传输信息,如光缆；无线通信是使用电磁波来传输信息,如无线电波、微波、红外线和激光等传输介质的类型与特点:金属导体:运用电流(电压)传输信息，常见的有双绞线和同轴电缆双绞线分类：3类线(10Mb/s）;5类线(１00Mb／s)；6类线（２00Mb/s）无屏蔽双绞线(UTP）；屏蔽双绞线(ＳTP)同轴电缆分类：基带同轴电缆;宽带同轴电缆光导纤维：光线的入射角足够大时,就会出现全反射，反复此过程,光就沿着光纤传播光纤分类:单模(传输距离远，速率高）;多模(传输距离近，速率低)无线通信传输介质:无线电波；微波;红外线;激光光纤通信原理:光纤重要用于传输数字信号,在发信端,由需要传输的数字信号（电信号）去驱动一个光源（半导体激光器或发光二极管)，并对发出的光信号进行调制。调制后的光信号通过光纤传输到接受端,信号经放大后由光检测器(半导体光电管）进行检测、解调，转换成电信号之后输出。为了补偿光纤线路的损耗,消除信号失真和噪声干扰,每隔一定的距离要接入中继器。波分多路复用(WaｖeDiｖiｓionMuｌtipleｘing，WDM)：在一根光纤中同时传输几种不同波长的光波,以达成增大信道容量的目的。无线通信：模拟信号或数字信号使用电磁波调制后进行传输无线电波按频率提成中波、短波、超短波和微波中波：沿地面传播,绕射能力强,合用于广播和海上通信短波:具有较强的电离层反射能力,合用于环球通信微波：30０MHz～300GＨｚ范围内的电磁波，波长为1m~1mm微波通信的三种形式：地面微波接力通信;卫星通信;对流层散射通信卫星通信：运用人造地球卫星作为中继站来转发无线电信号所实现的通信移动通信移动通信：处在移动状态的对象互相间的通信，如手机、无绳电话、寻呼系统等优点:克服通信终端位置对用户的限制，快速和及时地传递信息蜂窝移动通信原理:每10km～20kｍ的区域称为单元（形似蜂窝），单元的中央建有一个基站,该单元内所有手机都向该基站发送信号并接受基站发给的信号;所有单元既互相分割,又彼此有所交叠,连成整个移动通信服务网;所有基站都通过微波或电缆、光缆与移动互换中心通信移动通信的发展过程：第一代模拟移动通信系统：使用频段——800ＭHz/900MＨz第二代移动通信系统:传输的是数字化的语音／文字信号；使用频段——９00ＭHz／１800MHｚ我国使用的2种标准:ＧSM(欧洲移动通信系统,也称全球通、全数字系统);ﻫCDMA(码分多址接入,CodｅDｉｖisioｎＭuｌｔipｌeAccess）第三代数字移动通信系统:使用频段——1885ＭHz~2025MHz，2110ＭHz～2200MHｚ标准：WCDMＡ、CDMA2023和TD-SCDMA(时分－同步码分多址接入）第３代移动通信技术(简称３G)的目的:(1)全球漫游(２)适应多种环境,地面移动通信与卫星移动通信相结合(3）提供高质量的话音通信、数据通信和高分辨率图像通信（４)提供足够的系统容量，具有高保密性和优质的服务1.4数字技术基础信息的基本单位——比特（bｉt)比特:bｉｔ,bｉnａｒｙdigit的缩写，中文翻译为“二进位数字”、“二进位”或简称为“位”比特只有2种取值0和1，一般无大小之分比特是组成数字信息的最小单位数值、文字、符号、图像、声音、命令都可以使用比特来表达比特的运算使用逻辑代数，它有3种基本逻辑运算:逻辑加（也称“或”运算,用符号“OＲ”、“∨”或“+”表达)逻辑乘(也称“与”运算，用符号“AND”、“∧”或“•”表达,也可省略)取反(也称“非”运算，用符号“NＯT”或上横杠“¯”表达)存储容量的计量单位：在计算器的存储器中存储比特时,以字节为基本单位。一个字节包含８个比特，字节简记为B。外存储器容量的计量单位ＫＢ:1KB=21０字节=１024B（千字节)MB:1ＭB=22０字节=10２4KB(兆字节）GB:1GＢ＝230字节=1024MB（吉字节、千兆字节)TB:1ＴB=2４0字节=１０2４GB(太字节、兆兆字节)外存储器容量经常使用1０的幂次来计算：１ＭB=1０3KＢ＝1０0０ＫB１GB=10６ＫＢ＝1000000ＫＢ1TB＝１0９KB=1000000000ＫB在数据通信和计算机网络中传输二进制信息时，是一位一位串行传输的，传输速率的单位是每秒多少比特,且kiｌo、ｍega、gｉｇa等也作为1０的幂次计算。常用的传输速率单位如下比特/秒(b/s）：也称ｂps千比特/秒（Ｋb/s）：1Kb／s＝１0３ｂ/s兆比特/秒(Mｂ／s)：1Ｍb/s＝103Ｋb/ｓ=10６b/s吉比特/秒(Gb／s）:1Gｂ/ｓ=103Mｂ/s=106Kb/ｓ=10９b／s太比特/秒(Ｔb／s)：1Ｇb/s=1０3Ｇb/ｓ=106Mb／s＝１09Ｋｂ/s＝1０１2b／s比特与二进制数不同进位制数的表达和含义十进制数:每一位可使用十个不同数字表达（0、1、2、3、4、５、6、7、8、9）低位与高位的关系是:逢10进1各位的权值是１０的整数次幂(基数是10)标志:尾部加“D”或缺省二进制数每一位使用两个不同数字表达(0、1）,即每一位使用1个“比特”表达低位与高位的关系是:逢2进1各位的权值是２的整数次幂（基数是2）标志：尾部加B八进制数每一位使用八个不同数字表达（0、1、2、3、4、5、6、7）低位与高位的关系是:逢8进1各位的权值是8的整数次幂（基数是８）标志：尾部加Q十六进制数每一位使用十六个数字和符号表达(0、1、2、３、4、5、6、7、8、9、A、B、Ｃ、Ｄ、Ｅ、F）低位与高位的关系是：逢16进１,基数为16各位的权值是１6的整数次幂（基数是１6)标志:尾部加H不同进制数的互相转换十进制数→二进制数:整数和小数分开转换整数部分:除以2逆序取余小数部分：乘以２顺序取整二进制数→十进制数:二进制数的每一位乘以其相应的权值,然后累加可得十进制数值八进制→二进制：把每个八进制数字改写成等值的３位二进制数,且保持高低位的顺序不变二进制→八进制：整数部分从低位向高位每3位用一个等值的八进制数来替换，局限性3位时在高位补0凑满3位；小数部分从高位向低位每3位用一个等值八进制数来替换,局限性3位时在低位补０凑满三位十六进制数与二进制数的互换：与八、二进制互换的方法类似二进制数的运算有2类：逻辑运算:∨、∧、ＮＯＴ,按位进行，不考虑进位算术运算:＋、-、*、/,从低位到高位逐位进行，需考虑低位的进位(借位)二进制数的加法和减法运算规则逻辑运算可以用门电路(与门、或门、非门等)实现，算术运算可以表达为逻辑运算,因此二进制数的四则运算同样也可以使用门电路来实现整数(定点数)的表达计算机中的数值信息提成整数和实数两大类，整数又提成带符号的整数和无符号整数两类。所有的数值都采用二进制表达。无符号整数的表达:采用“自然码”表达，取值范围由位数决定：8位：可表达0~２55（28-１）范围内的所有正整数１6位：可表达0~65535(216-1)范围内的所有正整数n位:可表达０~2n-１范围内的所有正整数。带符号整数的表达：原码表达法：最高位作为符号位，“0”表达正数,“1”表达负数,其余位表达数值部分优点：与平常使用的十进制表达方法一致,简朴直观缺陷：加法与减法运算规则不统一,增长了成本;整数0有“０００0００0０”和“1０00０000”两种表达形式，不方便补码表达法：正数的补码与原码表达方式同样，负数的补码先表达为原码,将每一位取反后在最低位加“１”优点:加法与减法运算规则统一,没有“-０”,可表达的数比原码多一个缺陷：不直观,人使用不方便带符号整数在计算机内不采用“原码”而采用“补码”的形式表达!第2章计算机组成原理2．１计算机的组成与分类计算机的发展与作用计算机：又称电脑,是一种可以接受信息,并按照存储在其内部的程序（程序表达了某种规则）对输入信息进行解决,并产生输出结果的高度自动化的数字电子设备。是一种通用的信息解决工具计算机的特性：速度快；存储容量大;通用性好1946年研制成功第1台数字电子计算机ENIAC(电子数字积分机与计算机）：计算机的分代(按使用的元器件)第１代：电子管+磁鼓第2代:晶体管＋磁芯第３代：中、小规模集成电路第4代：大、超大规模集成电路计算机应用模式的演变20世纪5０年代~7年代：大型计算机的“集中计算模式”２0世纪８0年代：个人计算机的“分散计算模式”20世纪9年代后:“网络计算模式”计算机的组成计算机系统由硬件和软件两部分组成。计算机的硬件是计算机系统中所有实际物理装置的总称。计算机软件是指在计算机中运营的各种程序及其解决的数据和相关的文档。从逻辑(功能)上讲，计算机硬件涉及中央解决器(ＣPＵ)、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们之间通过总线互相连接。输入设备：用来向计算机输入信息的设备，如:键盘、鼠标、扫描仪和麦克风等输入设备的共性：不管信息的原始形态如何,输入到计算机中的信息都使用二进位来表达中央解决器（运算控制器)解决器(prｏcｅssor):对各种信息进行解决（例如计算、排序、分类、检索)的部件，能高速执行指令，完毕二进制数据的算术或逻辑运算和数据传送等操作，由数字电路组成,结构复杂微解决器：将解决器的所有组成部分制作在仅为几个平方厘米的半导体集成电路芯片上中央解决器（CPＵ)：计算机中通常有多个不同的解决器,用于执行系统软件和应用软件的解决器称为CPU多数个人计算机只有1个CPＵ，但有一些计算机包具有2个、4个、8个甚至成百上千个CＰU存储器：储存以二进位形式表达的程序和数据的部件，涉及：内存储器：存取速度快,容量相对小,直接与ＣPU连接,用来临时存放已经启动运营的程序和需要立即解决的数据外存储器：存取速度较慢，容量相对很大，能长期存放计算机系统中几乎所有的信息,外存中的数据必须先传送到内存,才干被ＣＰU使用输出设备：完毕输出功能的设备,如：显示器、打印机和扬声器等(多数）输出设备的共性：把计算机中的二进位信息转换成人可感知的形式(文字、符号、图形、声音等)总线(ｂｕs)：用于连接ＣPＵ、内存、外存和各种I/O设备并在它们之间传输信息的一组共享的传输线及其控制电路分类:CPU总线(或前端总线):用于连接CPU和内存的总线Ｉ/O总线:连接内存和I/O设备(涉及外存）的总线计算机的分类按内部逻辑结构分类:8位/1６位/3２位/６４位按性能和价格分类：巨型计算机(suｐｅｒｃomputer）大型计算机(mａiｎｆｒame)小型计算机(minｉcomｐｕter)个人计算机(pｅputer)个人计算机可以提成：台式ＰC（ｄeskｂｏok)笔记本(ｎotｅbook，Ｌaｐtoｐ)工作站(wｏrｋstatiｏn)超级便携机UＭPC(Ultra-MobｉｌePC)微解决器和嵌入式计算机微解决器(μＰ）：使用单片大规模集成电路制成的、具有运算和控制功能的电子部件。微解决器是各类计算机的核心组成部分,中央解决器几乎都采用微解决组成嵌入式计算机:把运算器、控制器、存储器、输入/输出控制、接口电路全都集成在一块芯片上,这样的超大规模集成电路称为单片计算机或嵌入式计算机２.2CPＵ的逻辑结构与工作原理CPU的结构迄今为止，计算机都是按照冯•诺依曼提出的“存储程序控制”的原理工作，即：问题的解算环节（程序)连同它所解决的数据都用二进位表达，并预先存放在存储器中;程序运营时，ＣPU从内存中一条一条地取出指令和相应的数据,按指令操作码的规定,对数据进行运算解决,直到程序执行完毕为止。CPU的重要任务:执行指令，按指令的规定完毕对数据的运算和解决CPU的结构：CPＵ重要由运算器、控制器和寄存器组3个部分组成寄存器(ＧＰR）：存储速度快,用来临时存放参与运算的数据和运算得到的中间（或最后)结果运算器(AＬU)：用来对数据进行各种算术或逻辑运算，所以称为算术逻辑部件(ALU)参与AＬU运算的数据——预先从内存传送到寄存器无需继续运算的结果——从寄存器保存到内存控制器：ＣPU的指挥中心指令计数器——存放CPU正在执行的指令的地址,CPＵ每执行一条指令后它就自动加1指令寄存器——保存正在执行的指令,通过译码器解释该指令的含义，控制运算器的操作,记录CPU的内部状态指令与指令系统程序：能完毕某个任务的一连串指令。指令:用二进位表达，它用来规定CPU执行什么操作。指令是构成程序的基本单位。指令由两个部分组成：操作码——指出计算机应执行何种操作操作数地址——指令所解决的数据或数据所在的位置指令在计算机中的执行过程:取指令:CPU的控制器从存储器读取一条指令并放入指令寄存器指令译码：指令寄存器中的指令通过译码,决定该指令应进行何种操作、操作数在哪里执行指令：执行单元从存储器取操作数，完毕指令所规定的运算或操作保存结果:执行单元保存运营结果到寄存器或主存储器，指令计数器自动加1形成下一条指令的地址指令系统:ＣPＵ可执行的所有指令称为该CPＵ的指令系统每一种CPＵ都有自己独特的一组指令。同一公司同一系列的CPＵ具有向下(前）兼容性：即所有新解决器均保存老解决器的所有指令，同时还扩充功能更强的新指令。这样,A计算机(使用新型号CPU）的程序不能在B计算机（使用老型号CPU)上运营,Ｂ计算机的程序却能在A计算机上运营不同公司的不同ＣPＵ产品其指令系统不同,它们未必互相兼容：A计算机(使用Ｉnteｌ公司ＣPU）的程序不能在Ｂ计算机(使用IＢM公司的PowerＰＣ微解决器)上直接运营，B计算机的程序也不能在A计算机上直接运营奔腾4系列的产品发展过程为：8０88(８0８6）→80286→80386→80486→Penｔium→PenｔiumPRO→PenｔiｕmII→ＰｅntiumIII→Pentｉum4→奔腾D→奔腾至尊→酷睿→酷睿２常见的技术术语：超标量（suｐersｃalar)结构：包含多个AＬU,均可同时工作流水线结构SＳE/ＳSE2/SSＥ３指令:其特点是1条指令可解决1２8位的数据,因此一条指令中可包含若干个整数或浮点数,从而大大提高了计算速度，有助于完毕３D图形、语音辨认、图像解决等多媒体应用超线程(Hｙper-Thrｅading,ＨT)技术：把硬件模拟成两个解决器芯片,从ＯS来看就像有两个CPＵ同样,可同时执行2个线程。由于不是2个真正的CPU，它们需要共享ALU、ｃachｅ等资源，当两个线程同时需要使用某个资源时,一个线程必须暂停运营，直到该资源空闲后才干继续执行,因此超线程的性能达不到2个物理ＣPU的性能,当运营单线程应用软件时,超线程技术甚至会减少系统性能。双核解决器:1个芯片中有两个功能相同的解决器(内核)，在操作系统看来，系统中有2个ＣＰUCＰU的性能指标计算机的性能重要表现在程序执行速度的快慢,它由许多因素决定,例如CＰU、内存、硬盘、显卡等，但通常CPU是重要因素。ＣPＵ性能高低的重要指标是ＣＰU的速度，有2种衡量方法：计算每秒钟可执行的指令数目，单位有:百万条定点指令／秒MＩPS、百万条浮点指令/秒MFLOＰS、万亿条浮点指令/秒ＴFLＯPS使用常用软件(办公软件、数字媒体解决软件和3D游戏等）的运营速度来衡量CPU的性能影响CＰU性能的重要因素：CPU的字长(位数):CＰＵ中整数寄存器和定点运算器的宽度,目前ＰC使用的ＣPＵ大多是32位解决器,新一代的PC机将使用64位解决器主频（ＣPU时钟频率)：一般主频越高，执行一条指令所需时间越少，ＣＰU的解决速度越快CPＵ总线（前端总线）的速度:CPU总线速度决定了CPU与内存间数据传输速度的快慢,总线速度越快，CPU的性能发挥得越充足高速缓存(cachｅ）的容量与结构：cacｈe有助于CPU访问内存的次数，通常cache容量越大、级数越多,其效用就越显著ＣPＵ的指令系统：ﻩ指令的类型、数目和功能会影响程序的执行速度CPU的逻辑结构:CＰU包含的定点运算器和浮点运算器数目、是否具有数字信号解决功能、有无指令预测和数据预测功能、流水线的结构和级数都对指令的速度有影响2.３PC机的主机ＰＣ机通常由机箱、显示器、键盘、鼠标和打印机组成机箱内有主板、硬盘、软驱、光驱、电源和风扇等主板上安装了CＰU、内存、总线、I/Ｏ控制器等部件,是PC机的核心主板、芯片组与BIＯS主板的作用:安装所有的电子器件、电路与连接件主板上通常安装有CPU插座、芯片组、存储器插槽、扩充卡插槽、ＢIＯS、CＭOS存储器、辅助芯片和若干用于连接外部设备的I/O插口芯片组的作用:是PＣ机各组成部分互相连接和通信的枢纽芯片组一般由两块超大规模集成电路芯片组成:北桥芯片和南桥芯片。北桥芯片:存储控制中心（ＭCH），用于高速连接CPＵ、存储器、显卡,并与南桥芯片相连；南桥芯片:I/O控制中心（ＩCH)，重要与PＣI总线槽、USＢ接口、硬盘接口、音频解码器、BIOS和ＣMOＳ存储器等连接，并借助SｕperI／O芯片提供对键盘、鼠标、串行口和并行口的控制。关于芯片组的一些说明：芯片组与CＰU芯片同步发展，有什么样功能和速度的ＣPU，就有什么样的芯片组与之配套由于集成电路集成度越来越高，为减少系统成本，芯片组中集成了越来越多的功能,涉及网卡、显卡、声卡等功能BIＯS(BasiｃInput/OｕtpuｔSystｅm)即“基本输入/输出系统”，它是存放在主板上只读存储器（ROＭ）芯片中的一组机器语言程序。BＩOS是PC机软件中最基础的部分，没有它机器无法启动。BIOＳ功能:诊断计算机故障；启动计算机工作;控制基本的输入输出操作(键盘、鼠标、磁盘读写、屏幕显示等)ＢIＯS芯片中包含的程序：加电自检程序程序ＰＯSＴ（ＰｏwerOｎSelfTｅst)：用于检测计算机硬件故障系统主引导记录的装入程序（Bｏot）:将主引导程序装入内存，并由引导程序加载操作系统,成功后进入操作系统运营状态ＣMOＳ设立程序：设立系统参数,涉及日期、时间、口令、配置参数等常用外部设备的驱动程序(Ｄriｖer）:实现对键盘、显示器、软驱和硬盘等常用外部设备输入输出操作的控制CMＯS存储器：是一个容量很小的RAＭ存储器,存放与计算机硬件相关的一些参数(配置信息），涉及系统的日期、时间、口令,已安装的软盘、硬盘、光盘驱动器的数目、类型及参数、显卡类型、启动机器时访问外存的顺序等,供BＩＯS程序使用CＭＯS芯片是一种易失性存储器,必须使用电池供电，才干使计算机关机后它也不会丢失所存储的信息PC机的启动工作过程：接通电源时CPU一方面执行BIOＳ中的加电自检程序，按CMOS中的内容来辨认硬件的配置,根据系统的配置信息对各部件进行测试(发现错误则报错,系统将不能继续启动或不能正常工作)和初始化，初始化涉及CPU、内存、ＲOM、主板、CMOS、显示卡、键盘、软驱和硬盘等设备；若用户按下某一热键（Deｌ或F1、F2、Ｆ8）可启动ＢIOS中的CＭＯS设立程序，允许用户对系统的硬件配置信息进行修改;若用户没有按下某一热键，并且加电自检无致命错误，ＣＰU自动执行主引导记录装入程序，按照CMＯS中预先设定的启动顺序,搜寻外存储器（软、硬盘或光盘），将其第一扇区的内容（主引导记录）读出并装入到内存;控制权交给操作系统引导程序,由引导程序继续将操作系统装入内存;操作系统装入成功后，将控制权交给操作系统,整个计算机由操作系统所控制内存储器计算机中的存储器分为内存和外存两大类通常,存取速度较快的存储器成本较高,存取速度较慢的存储器成本较低。为了获得好的性能/价格比,计算机中各种内存储器和外存储器组成一个层状的塔式结构(Ｐ５２页)，取长补短,协调工作内存储器从应用角度可分为:主存储器(内存条）、ｃache存储器和寄存器内存储器由半导体存储器芯片组成,芯片有多种类型：随机存储器RAM:关机或断电时，其中的信息随之丢失。根据其保存数据的机理可分为：动态随机存取存储器(ＤRAM）:电路简朴，集成度高,功耗小，成本低，一般用于做主存静态随机存取存储器(SＲAＭ)：电路复杂,集成度低，功耗较大,成本高,一般用于做caｃhe高速缓冲存储器只读存储器ＲOM：可以永久或半永久地保存数据的存储器，即使掉电后，存放在ＲＯM中的数据也不会丢失。按照ＲOM中的内容是否可以在线改写,可分为：不可在线改写的ＲＯM:如掩膜ROM、PROM和EPROＭFlashROＭ：在低电压下,存储的信息可读不可写；在较高电压下,所存储的信息可以更改和删除,可用于存储BIOS程序或用在数码相机和优盘中主存储器（RＡM)由ＤＲAＭ芯片组成，是CPＵ可直接访问的存储器，用于存放供CＰU解决的指令和数据主存１个字节(８个二进位)为一个存储单元，对每个存储单元进行连续编址,CPU按地址对存储器进行访问存储容量:主存储器中所包含的存储单元的总数(单位:MB或ＧB)存储器存取时间:从CPU给出存储器地址开始，到存储器读出数据并送到CPU（或者是把ＣＰＵ数据写入存储器）所需要的时间（单位:nｓ,1ns=10-9s)PＣ机主存储器由１～4个内存条组成，内存条是把若干片DＲAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成，内存条必须插在主板上的内存条插槽中才干使用主存中的常见术语：ＳDRAM:单速率同步DＲAＭDＤRＳＤＲＡM:简称ＤＤR,双倍数据速率的同步ＤRAＭ，采用双列直插式内存条(DＩMM)DＤＲ２SDRAＭ:简称DDＲ2,四倍数据速率的同步DRAＭ，采用双列直插式内存条（DIMM)DDＲ3SＤRＡＭ:简称ＤDR3，八倍数据速率的同步DRAMCａcｈｅ:是一种小容量高速缓冲存储器，由ＳRAM组成，速度几乎与CPU同样快程序运营时,CPU使用的一部分数据/指令会预先成批拷贝在ｃａche中，cａcｈe的内容是主存储器中部分内容的映象;当CPU需要从内存读（写)数据或指令时，先检查cａcｈe中有没有,若有,就直接从cachｅ中读取，而不用访问主存储器I／O总线与I/Ｏ接口I／O操作的任务：将输入设备输入的信息送到内存储器的指定区域，或将内存储器指定区域的内容送出到输出设备I/O操作的特点:I／O操作速度比CＰＵ慢很多，因此Ｉ／O与CPＵ数据解决往往是并行解决;多个I/O设备必须同时进行工作配置的I/O设备数量和品种可经常增减或变换每类Ｉ/O设备都有各自的控制器，它们按照CPＵ的Ｉ/O操作命令，独立地控制Ｉ/O操作的全过程I／O设备、I／O接口、Ｉ／O控制器和Ｉ／O总线的关系:I/O控制器:是控制I／Ｏ设备正常运营的一组电子线路,可制成扩充卡插在主板的插槽中,也可集成在芯片组中I/O控制器通过I/O总线与CＰU、内存相连I/O设备通过I／O接口与I／O控制器相连I/O总线：各类Ｉ／O控制器与CPU、内存之间传输数据的一组公用信号线及相关控制电路，这些信号线在物理上与主板扩展槽中插入的I/Ｏ控制器扩展卡直接连接。Ｉ/O总线中涉及了三种信号：数据信号、地址信号和控制信号I/O总线的带宽:也称总线的数据传输率，是指单位时间内总线上可传输的最大数据量，是总线的最重要的性能指标。其计算公式:总线的数据传输速率（MB／s)=数据线位数/8×总线工作频率（MHz)×每个总线周期的传输次数目前ＰC机使用的I/O总线:PCI总线PCI－Ｅxｐress(高速PCI总线):采用高速串行传输，以点对点的方式与主机进行通信。目的是全面取代现行的PCI和ＡGＰ,实现总线接口的统一。I/Ｏ接口：Ｉ／O设备与I/O控制器之间的连接器I／Ｏ接口的分类：按数据传输方式:串行接口(一位一位传输)和并行接口（8、16或32位一起传输）按数据传输速率:低速口和高速口按连接设备的数量:总线式（可串接多个设备，被多个设备共享)和独占式（只能连接一个设备）按是否符合标准:标准接口和专用接口USB接口:通用串行总线式接口(UnｉｖｅrsaｌSｅｒialBｕs）USB特性：高速串行传输，可连接多个设备,一个USB口用UＳB集线器最多可连接127个设备所有设备共享总线带宽符合即插即用规范(Pｌug&Ｐlay，即PnＰ）,支持热拔插可通过USＢ接口由主机向外设提供电源(＋5V，100~500mA)ＵSB传输速率：1.5Ｍb/s（1.0版)、12Mb/s（1.1版)和６0ＭB/s(2.０版）IEEＥ－139４接口:又称FireWiｒe接口，重要用于连接需要高速传输大量数据的音频和视频设备,其数据传输速率可达50ＭＢ/s～100MB/s。2．4常用输入设备键盘作用：向计算机输入字母、数字、符号、命令等信息键盘的结构机械式键盘:初期曾使用电容式键盘：击键声音小,无磨损和接触不良问题,耐久性、灵敏度和稳定性都比较好，手感较好,寿命较长与主机的接口：PS/２接口；ＵＳＢ接口；无线接口（红外线或无线电波）鼠标器(Mｏuse)作用:控制屏幕上的鼠标箭头准确地定位在指定的位置处，然后通过按键（左键或右键)发出命令,完毕各种操作工作过程：用户移动鼠标器时，借助于机械或光学原理，将鼠标在X方向和Y方向移动的距离变换成脉冲信号输入计算机,计算机中的鼠标驱动程序把接受到的脉冲信号转换成水平和垂直方向的位移量，继而控制屏幕上鼠标箭头的移动优点:外型轻巧，操纵自如,使用方便，价格低廉鼠标器的类型：机电式鼠标、光电式鼠标与主机的接口:ＲS-232串行口（D形９针);ＰS/２(圆形６针)；USB;无线鼠标笔输入设备作用：兼有键盘、鼠标和写字笔的功能，可以替代键盘和鼠标输入文字、命令和作图类型:电阻式;电容式；电磁感应式与主机的接口类型：串行口；ＵSＢ扫描仪作用：将原稿（图片、照片、底片、书稿）输入计算机的一种输入设备扫描仪输入到计算机中的是原稿的“图象”（bｉtmap)扫描仪的3种类型：手持式;平板式；胶片专用和滚筒式平板式扫描仪工作原理:被扫描的文稿正面朝下放置在玻璃上，一束强光从下方打到文稿上并移动，文稿的图像通过一系列透镜反射到达CCＤ芯片,并转换为模拟电流；模拟电流信号通过模数转换器(ＡＤC)被转换为数字信号,被送到计算机中,由软件进行解决之后,以文献形式保存在硬盘中扫描仪的性能指标分辨率（ｄpi):反映了扫描仪扫描图像的清楚限度,用每英寸生成的像素数目(dpi）来表达,如:６0０×1２00ｄｐi,1２0０×２４00dpi色彩位数(色彩深度）：反映了扫描仪对图像色彩的辨析能力,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，如:2４bit,3２bit，３6bｉｔ，4２bit,４8bｉt扫描幅面:指允许原稿的最大尺寸，如A4幅面，Ａ3幅面，A0幅面与主机的接口类型：SCSI;USB;1394接口数码相机数码相机的作用：获取现实世界中景物的数字图像数码相机原理:光信号聚焦在CＣD或CMOS成像芯片上转换成电信号,经模数转换（Ａ/D转换）变成数字图像，通过必要的图像解决和数据压缩后，存储在相机内部的存储器中。数码相机使用的成像芯片:CＣD（目前使用居多）CMOS（像素在200万～300万以下的普及型相机,价格便宜）常用接口:UＳB接口；IＥEE-1394接口数码相机的重要性能指标:CCD像素数目：决定数字图像可以达成的最高分辨率,例如分辨率最高达16０0×1200时，共有１92０２３个像素(２00万像素)存储介质：SM卡（SmartMｅdia卡）;CＦ卡（CｏmpａctFｌａsh卡)；ﻫMemoryStick(记忆棒)；SＤ(ｍinｉSＤ)卡存储器容量2.5常用输出设备显示器与显示卡计算机显示器的作用：能将数字信号转化为光信号，使文字和图像在屏幕上显示出来，是计算机必不可少的图文输出设备。计算机显示器组成:显示器：阴极射线管显示器(CRT);液晶显示器(LCD)显示控制器：简称显卡显示器的性能指标显示屏尺寸:以对角线长度度量,如,１5吋,17吋，19吋,21吋屏幕宽度与高度的比例:普通屏——4∶３；宽屏——16∶10，或１６∶9显示分辨率:整屏可显示像素的最大数目,一般用水平像素个数×垂直像素个数表达,如1920×1200，12８0×１0２4，1０24×768,800×600，64０×４80画面刷新速率：画面每秒钟更新的次数。刷新速率越高，图像稳定性越好可显示的颜色数目显卡组成：显示控制电路、绘图解决器、显示存储器(VＲAM)和接口电路显卡的性能指标绘图解决器（图形引擎)类型显存容量:1２８MB~２ＧB,大多采用DDR2，GDDＲ３或GＤＤＲ４存储器组成主机接口：AGP；PCＩ-E显示器接口：VGＡ接口（D-Ｓｕb接口):模拟接口ＤVI接口：数字接口HDMI全高清多媒体接口：以无压缩方式传送19２0x1２00的数字视频信号和5.1声道音频信号打印机打印机作用:将程序、数据、字符、图形打印输出在纸上打印机类型：针式打印机;激光打印机；喷墨打印机针式打印机:击打式打印机优点：耗材成本低，能多层套打，适合于票据打印缺陷:打印质量不高，工作噪声很大，速度慢应用：银行、证券、邮电、商业等领域用于打印存折和票据等激光打印机：非击打式打印机原理：激光技术与复印技术的结合优点：打印质量高,噪声小缺陷:成本较高应用——家庭及办公喷墨打印机：属于非击打式打印机，大多为彩色打印优点——可以打印近似全彩色图像,经济,效果好,低噪音，使用低电压,环保缺陷——墨水成本高,消耗快应用——家庭及办公重要性能指标(激光/喷墨)打印精度(分辨率):用每英寸多少点（像素)表达,单位：dpi，一般产品为400dpi、6０0dｐi、800dpｉ,高的甚至达成1０00dｐi以上打印速度：每分钟打印多少页纸,单位PＰM，通常每分钟3～１0页色彩表现能力（彩色数目)：打印机可打印的不同颜色的总数幅面大小:A３,A4等与主机的接口：并行口、SCSＩ口、USB接口其他：如打印成本、噪音、功耗等2.６外存储器软盘存储器软盘存储器：是一种采用磁性材料作为存储介质的可读写外部存储器,由软盘、软盘驱动器和软盘控制器组成磁盘的磁道:磁盘表面被分为许多同心圆,每个同心圆称为一个磁道。每个磁道都有一个编号，最外面的是0磁道磁盘的扇区：每个磁道被划分为若干段（段又叫扇区），每个扇区的存储容量均为5１2字节，每个扇区都有一个编号磁盘的格式化操作:在盘面上划分磁道和扇区,并在扇区中填写扇区号等信息的过程3.5英寸软盘片存储容量的计算：存储容量=２个记录面×80个磁道×１8扇区×512字节=１.44MB硬盘存储器硬盘存储器:是一种采用涂有磁性材料的铝合金或玻璃圆盘作为存储介质的大容量可读写外部存储器,由磁盘片、硬盘驱动器和硬盘控制器组成。一张硬盘一般由1～５张盘片(单碟)组成，每个单碟一般由几千个磁道,每个磁道又提成几千个扇区，每个扇区５12字节。所有单碟上相同的磁道的组合成为柱面,因此硬盘上的数据用三个参数定位:柱面号、扇区号和磁头号硬盘存储器的性能指标：容量:以GB为单位,目前硬盘单碟容量约为4０～１０0GB平均存取时间：磁盘上的信息以扇区为单位进行读写，平均存取时间为TT＝寻道时间+旋转等待时间+数据传输时间寻道时间——磁头寻找到指定磁道所需时间旋转等待时间——指定扇区旋转到磁头下方所需要的时间数据传输速率:分为内部传输速率和外部传输速率外部传输速率:主机从（向）硬盘缓存读出(写入）数据的速度，与采用的接口类型有关内部传输速率：硬盘在盘片上读写数据的速度,转速越高内部传输速率越快缓存容量:硬盘上的数据读写速度与机械运动有关,完毕一次读写操作速度很慢，为此硬盘通过将数据暂存在一个比起速度快得多的缓冲区来提高它与主机互换数据的速度,即硬盘的高速缓存。原则上越大越好,通常为2ＭB～8ＭＢ与主机的接口：并行ATA（IDE)接口；串行AＴＡ(SATA)接口目前广泛使用的移动存储器有闪存盘(优盘)和移动硬盘两种优盘：采用Flasｈ存储器（闪存)芯片，容量256ＭB～8GB,读写速度比软盘快，具有写保护功能使用UＳＢ接口，即插即用,支持热插拔(必须先停止工作）可以模拟软驱和硬盘启动操作系统移动硬盘存储容量大（３0ＧＢ～16０GB、320GＢ）采用UＳＢ或IEE13９4接口,即插即用,支持热插拔（必须先停止工作)使用硬盘注意事项正在对硬盘读写时不能关掉电源保持使用环境的清洁卫生,注意防尘;控制环境温度,防止高温、潮湿和磁场的影响防止硬盘受震动,工作时不要移动机器及时对硬盘内容进行整理,涉及目录的整理、文献的清理、磁盘碎片整理等防止计算机病毒对硬盘的破坏,对硬盘定期进行病毒检测2.6.３光盘存储器光盘存储器由光盘和光盘驱动器组成光盘:存储数据，用于记录数据的是一条由里向外的螺旋形光道，通过盘上压制凹坑的方法来记录信息,凹坑的边沿用来表达“1”，而凹坑和非凹坑的平坦部分表达“0”，信息的读出需要使用激光进行分辨和辨认。光盘驱动器:带动盘片旋转，读出（或刻录)光盘上的数据

与主机接口:IＤE；USB；ﻫ重要性能指标：数据的传输速率光盘驱动器按信息读写能力可分为:CD类:CD只读光驱;ＣD刻录机；CＤ光盘驱动器的性能指标之一是数据的传输速率,以第一代ＣD－ROM驱动器的速率（150KB/ｓ）为单位,X倍速光驱指X×１５0KＢ/sDＶD类:DVD只读光驱;DVD刻录机;康宝(DＶD只读/CD刻录机组合而成）;ＢＤ类:ＢD只读光驱；ＢD刻录机光盘片按存储容量与读写特性分:CD盘片类:只读盘片（ＣD-ＲOＭ)；一次性可写盘片（CD－R）;可擦写盘片（CD－ＲW）DVＤ盘片类：只读盘片(DVD)；一次性可写盘片(ＤVＤ－R,DＶD+R)；可擦写盘片(DＶＤ-RW,DVD＋ＲＷ，DVD-ＲAM）DVD道间距比CＤ盘小一半，且信息凹坑更加密集,运用聚焦更细的红色激光进行信息的读取，因此盘片的存储容量大大提高。BD盘片类(ｂluｅ-rayDisk蓝光盘片):只读盘片（BD）;一次性可写盘片(BD－R）；可擦写盘片(BD-RＥ）DVD刻录机的规格国际上没有统一，它有三类共五种:DVD－RAM;DVD-Ｒ,DVD-RＷ;DVＤ+R，DＶD+RW。各种DVD光盘的容量（P７8表2-5)

第３章计算机软件３.1概述什么是计算机软件软件：设计比较成熟、功能比较完善、具有某种使用价值、且有一定规模的程序,包含程序、与程序相关的数据和文档。程序：一组可逐条执行的指令序列,是指示计算机如何解决一个特定问题及解决问题环节的描述。数据：程序运营过程中解决的对象和必须使用的一些参数文档：与程序开发、维护及操作有关的一些资料(如设计报告、维护手册和使用指南等）软件和程序本质上相同，程序是软件的主体。计算机软件与知识产权软件是智力活动的成果，受到知识产权（版权）法的保护版权授予软件作者(版权所有者)享有下列权利:拷贝、发布、修改、署名、出售。购买一个软件,用户仅仅得到了该软件的使用权，并没有获得它的版权。随意进行软件拷贝和分发是一种违法行为计算机软件的特性不可见性(是无形的,不能被人们直接观测、欣赏和评价)合用性(可以适应一类应用问题的需要)依附性(依附于特定的硬件、网络和其他软件）复杂性(规模越来越大,开发人员越来越多,开发成本也越来越高）无磨损性(功能和性能一般不会发生变化)易复制性(可以非常容易且毫无失真地进行复制)不断演变性(软件的生命周期)有限责任(有限保证）脆弱性(黑客袭击、病毒入侵、信息盗用）计算机软件的分类从应用的角度对计算机软件分类：系统软件和应用软件。系统软件：为了有效使用计算机系统、给应用软件的开发与运营提供支持、或者能为用户管理与使用计算机提供方便的一类软件在任何计算机系统中,系统软件都是必不可少的。常见的系统软件:基本输入/输出系统BIOS操作系统OＳ:有效管理和使用计算机系统资源,给应用软件的开发与运营提供支持、为用户管理与使用计算机提供方便,如Wiｎdows、Unix、Linｕx等程序语言解决系统：将不可执行的源程序转换为可执行的机器语言程序,如C语言编译器等数据库管理系统ＤＢMS：对保存在数据库中的数据进行管理实用程序Utilitｙ:如磁盘清理程序、备份程序、杀毒软件、防火墙等系统软件特性：与计算机硬件交互性很强，能对硬件资源进行统一的控制、调度和管理；具有通用性；能为应用软件的开发和运营提供高效平台应用软件：专门用于解决各种具体应用为题的软件。按照应用软件的开发方式和合用范围，应用软件可再提成通用应用软件：可以在许多行业和部门使用的一类软件，涉及：文字解决软件、电子表格软件、图形图像解决软件、演示文稿制作软件、网络通信软件、媒体播放软件、记录软件等定制应用软件:按照特定领域用户的需求专门为其设计开发的一类软件。应用软件的特性：与硬件的交互性很弱，依赖操作系统的支持才干使用硬件为用户完毕某项任务按照软件权益如何处置对软件进行分类,可提成：商品软件：用户需要付费才干得到其使用权，受版权和软件许可证保护软件许可证是一种法律协议,它拟定了用户对软件的使用方式，扩大了版权法给予用户的权利，例如可允许购买一套软件，同时安装在单位的若干机器中使用共享软件(sharewａrｅ）:具有版权，可免费试用一段时间,允许拷贝和散发(但不可修改)，过了试用期若还想继续使用,就得交一笔注册费,成为注册用户。自由软件（ｆrｅｅware)：用户可共享,并允许随意拷贝、修改其源代码,允许销售和自由传播。但是，对软件源代码的任何修改都必须向所有用户公开,还必须允许此后的用户享有进一步拷贝和修改的自由。3.2计算机操作系统概述操作系统:计算机中重要的一种系统软件，它是许多程序模块的集合，它们能以尽也许有效、合理的方式组织和管理计算机的软、硬件资源,合理地安排计算机的工作流程，控制和支持应用程序的运营,并向用户提供各种服务，使用户能灵活、方便、有效、安全地使用计算机,也使整个计算机系统高效地运营。操作系统的重要作用：为计算机中运营的程序管理和分派系统中的各种软硬件资源为用户提供友善的人机界面(图形用户界面）为开发和运营应用程序提供高效率的平台操作系统的启动(booｔup）:见第二章PＣ机的启动工作过程多任务解决与解决器管理多任务解决：为提高ＣPU运用率,操作系统一般都支持若干个程序同时运营,称多任务解决。任务：装入内存并启动执行的一个应用程序。当多个任务在计算机中同时运营时,通常一个任务相应屏幕的一个窗口活动窗口:为避免混淆,接受用户输入的窗口只能有一个，称为活动窗口。非活动窗口：除活动窗口外，其它任务所相应的窗口活动窗口通常位于其它非活动窗口的前面,其标题栏比非活动窗口颜色更深前台任务与后台任务？前台任务:活动窗口所相应的任务称为前台任务后台任务:除前台任务外,所有其它任务均为后台任务Windows操作系统采用“并发多任务”方式支持系统中多个任务的执行并发多任务：不管前台任务还是后台任务，它们都可以分派到CPＵ的使用权,因此可以同时运营。并发多任务时,宏观上，多个任务在同时执行,而微观上任何一个时刻只有一个任务在被CPU执行(单核情况),这些任务由CPU轮流执行操作系统的解决器调度程序:把CPU分派给各个任务解决器调度程序一般按“时间片轮转”策略分派ＣＰU,即每个任务都能轮流得到一个时间片的CＰU，在时间片结束后,不管任务有多重要，也不管它执行到什么地方，正在执行的任务就会被强行暂时终止。事实上,操作系统自身的若干程序也是与应用程序同时运营的，它们一起参与CPＵ时间的分派。当然,不同程序的重要性不完全同样,它们获得ＣPU使用权的优先级也有区别存储管理和虚拟存储器存储管理的功能:内存空间的分派、回收、共享和保护及内存空间的扩展。存储管理的目的:解决内存空间的有限性与运营大程序、支持多任务解决时对内存容量的需求之间的矛盾，合理分派和共享内存,提高内存的运用率虚拟存储技术是操作系统厂采用的一种存储管理技术,它容量较小的物理内存和容量较大的外部存储设备结合起来，以解决物理内存容量局限性的问题，以达成扩大内存的目的虚拟内存的基本思想：

虚拟内存由物理内存和硬盘上的互换文献（虚拟内存）组成，操作系统将运营的程序与数据划提成若干大小相同的块(页面），在启动一个程序运营时,操作系统只将该程序的部分页面装入内存,而其它页面则放在互换文献中。ﻫ当所要运营的程序或访问的数据所在的页面不在内存中（缺页现象）时，由操作系统的存储管理程序将内存中暂时不用的页面保存到硬盘的互换文献中（页面调出）,再将所缺的页面从互换文献读入内存(页面调入）。

哪个页面被调出由存储管理程序的页面调度算法决定，Winｄows系统所采用的页面调度算法为“最近最少使用”算法。文献及其管理文献(ｆilｅ):存储在外存储器中的一组相关信息的集合,计算机中所有的程序、数据、文档都组织成为文献存放在外存储器中,用户（或程序）必须以文献为单位对外存储器中的信息进行访问和操作。文献是外存中信息的存取(读出/写入)单位用户（或程序）通过文献名来使用文献，文献的名字由两部分组成:主文献名.扩展名主文献名(简称文献名):文献的重要标记,不可省略文献扩展名(类型名)：由“.”加3~4个英文字母组成,用于区分文献的类型每个文献均由文献正文信息和文献说明信息两部分组成，两者分开存放，前者保存在该文献的目录中，后者则所有保存在磁盘的数据区中。文献的说明信息涉及(以Windows系统为例):文献名、文献类型、文献物理位置、文献大小、文献时间(创建时间、最近修改时间、最近访问时间等）、文献创建者、文献属性等。文献属性:系统文献:表白该文献是操作系统自身所包含的文献,删除时系统会发出警告，资源管理器中若不特别设立为“显示所有文献”时，不会在文献列表中显示隐藏文献:若资源管理器设立为“不显示隐藏文献”，则该文献不会在文献列表中显示存档文献:“文献备份程序”通过该属性决定文献是否需要进行备份,新建的文献或备份后又被修改的文献，系统自动将其属性设立为“存档”，在执行了备份操作之后，所有被备份的文献均被清除存档属性只读文献：表达该文献只能阅读，不允许进行修改压缩：该文献的数据在保存到磁盘存储器时是否进行数据压缩,以减少磁盘空间加密：该文献的数据在保存到磁盘存储器时是否进行数据加密,以防止无关用户了解文献内容编制索引：编制该文献索引，以利于快速进行检索。为了实现文献的分类存储，有效地管理和存储大量文献，现代操作系统大多采用了多级树形目录结构，目录分为根目录和子目录两种。根目录：有操作系统格式化程序对磁盘做格式化操作时建立,每个软盘或逻辑硬盘通过格式化后都会有一个并且只会有一个根目录存在子目录:由操作系统在执行“创建子目录”命令时,在磁盘的数据区中建立的一种特殊的文献,子目录中可以包含文献,也可以包含下一级子目录。文献目录在Ｗiｎｄows中称为文献夹文献的定位：计算机中的每个文献都有一个拟定的位置,文献的位置由存放文献的逻辑驱动器号、文献途径以及文献名组成：驱动器号(盘符）＋文献途径+文献名设备管理设备管理：负责对操作系统中各种输入输出设备进行管理，解决用户（或应用程序)的输入／输出请求,方便、有效、安全地完毕输入/输出操作。常用操作系统介绍操作系统的几种类型个人计算机操作系统：具有单用户多任务解决能力网络操作系统：具有多用户多任务解决能力,具有多种网络通信功能，提供丰富的网络应用服务实时操作系统：对计算机完毕任务有严格的时间约束，对外部事件能快速作出响应,具有很高的可靠性和安全性嵌入式操作系统:快速、高效、具有实时解决功能、代码非常紧凑，存储器需求小微软Windows操作系统:在个人计算机上使用的操作系统。版本的演变：Wiｎdｏws9X:Windows98、Winｄows98第2版(Winｄowｓ9８ＳE）、WｉnｄoｗsMEWinｄｏwｓNT，Ｗiｎdows2023：面向商用ＰC,Winｄoｗｓ2023涉及工作站版和服务器版WindowsXP:适合家庭也适合商业用户使用的新型操作系统，有家庭版、专业版、媒体中心版和６４位版等多种版本ＷindowsVistａ：2023年开发的新型操作系统,有多个版本，如家庭版、中小公司版、公司版和旗舰版等UNＩX和Linux操作系统:主流操作系统,在巨型机、大型机上作为网络操作系统使用,也可用于工作站和嵌入式系统。Ｌiｎuｘ：一种“类UNＩX”的操作系统。由于Ｌｉｎux的源代码始终是公开的，任何人可以对Linux进行修改、传播甚至出售,它成为了众所周知的开放源代码软件,也是开放源代码运动的先锋。全世界有数以千计的程序员参与了开发Lｉnux的工作，编写程序、修改错误并对程序进行改善,开发了适应各种不同需求的版本，使Ｌinux逐渐成为一个功能强大、用途广泛的产品。３.３程序设计语言及其解决系统程序:为了用计算机解决某个问题而采用程序设计语言编写的一个指令序列。程序设计语言：编写程序时所采用的用来描述算法过程的某种符号系统。程序设计语言分类程序设计语言按照其级别可以提成:机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言：就是计算机的指令系统用机器语言编程序,就是直接使用二进制代码编写程序机器语言编写的程序可以直接被计算机执行,但该程序难以记忆、难理解、效率低、不易维护机器语言与硬件的关系十分密切，不同型号的ＣPU其机器语言不一定完全相同,因此用某种型号ＣPU的机器指令编写的程序,只能在该型号的ＣPU中直接执行。汇编语言：用助记符号来表达机器指令中的操作符与操作数汇编指令与机器指令是一一相应的用汇编指令编写出来的程序为“汇编语言源程序”,该程序不能在CPU中直接执行，必须用汇编程序将源程序中的每条汇编指令转换为相应的机器指令后，才干在CＰU中执行。汇编语言与硬件的关系等同于机器语言与硬件的关系,不同型号CＰU所支持的汇编语言也不同，因此汇编语言也是一种面向机器的编程语言。高级程序设计语言:一种比较接近自然语言和数学语言而与计算机硬件无关的符号表达,可用于描述运算、操作和过程。高级程序设计语言接近人们平常使用的自然语言（重要是英语)容易理解、记忆和使用，可在不同计算机上通用用任何高级语言所编写的程序称为“高级语言源程序”,该程序不能被CＰＵ理解和直接执行，必须高级语言翻译程序将源程序中每条语句转换成一个功能相等的指令序列后,才干在CPU中执行。按所支持的程序设计方法的不同,高级程序设计语言可分为:面向过程程序设计语言和面向对象程序设计语言程序设计语言的成分高级程序设计语言可由4种基本成分组成数据成分：用于描述程序所解决的数据对象数据作为程序所操作的对象具有名称、类型、作用域、可进行的操作等特性名称——通过标记符命名类型——说明数据的性质和需占用多少存储字节作用域——数据可使用的范围运算成分：用以描述程序中所包含的运算（算术运算、逻辑运算、字符串运算等)控制成分:用以表达程序中的控制构造传输成分：用以描述程序中的数据传输操作程序设计语言中控制成分的作用是提供一种基本框架，在此基本框架的支持下，将数据和对数据的运算组合成程序。理论证明求解可计算问题的程序框架可用顺序、选择、反复三种基本框架来描述。顺序结构:按先后顺序依次执行一个操作序列中的每一个操作,每一个操作都会被执行并且仅被执行一次。选择结构:根据给定条件的成立与否在两组操作序列中选择执行其中的一个序列而放弃执行另一个序列，两组操作序列只有一组会被执行，并且仅执行一次。反复结构：根据给定条件的成立与否决定是否反复地执行同一操作序列。反复结构有可分为当型、直到型和计数型。程序设计语言解决系统源程序、目的程序和可执行程序的含义源程序：由汇编指令或高级语言的语句组成的、不能被ＣPU理解和直接运营的程序，可分为汇编语言源程序和高级语言源程序两种类型。目的程序：有机器指令组成的不完整的程序模块，一般由翻译程序对源程序实行翻译后自动生成，此时的程序上不能被CPU直接运营。可执行程序：有机器指令组成的、完整的、可直接运营的程序，由目的程序通过连接程序解决后生成。可执行程序与相应的源程序具有完全等价的功能。程序设计语言解决系统的作用：把用程序语言(汇编或高级语言）编写的程序变换成可在计算机上执行的程序。按实行翻译的方式不同可分为解释：逐条将语句转换为功能等价的指令序列并立即执行该指令序列,根据操作结果决定下一条解释执行的语句。整个过程不产生目的程序(相称于“口译”），解释程序实现的算法简朴，但用此方式运营程序效率较低。编译：对源程序扫描一遍或几遍,最终将其转换成功能等价的目的程序后,再由计算机运营。可产生目的程序（相称于“笔译”），编译程序实现的算法复杂,但用此方式运营程序效率较高。常用程序设计语言FＯRTＲAN语言:是FORmulａTRＡNslatioｎ(公式翻译)的缩写词，它是一种重要用于数值计算的面向过程的程序设计语言。特点：接近数学公式,简朴易用。最新国际标准：ＦＯRTRAN2023ＢASＩＣ：“初学者通用符号指令代码”的英文缩写,简朴易学ViｓualBaｓic：微软公司基于ＢＡSＩＣ发展而来的一种程序设计语言，可方便地使用Wｉndows图形用户界面编程，且可以调用Wｉｎdows的许多功能,使用相称广泛VBA（ＶｉｓｕalＢａｓｉcforAppliｃation)：VB的子集,包含在Offiｃe软件(如Word、Eｘcel、Accesｓ、ＰoweｒPoiｎt)中，用于扩展Oｆfice软件的功能。该语言寄生于已有的应用程序(如Ｗord),不需要此外的开发环境，也不能生成.ｅｘe文献,所开发出来的程序（称为“宏”)必须由它的宿主程序调用才干运营VBScriｐt语言：也是VＢ的子集,嵌入在HＴＭL文档中使用,所编写的脚本程序可以扩充网页的功能，Jａva语言：由SUNＭｉcｒｏsｙsteｍ公司于19９5年发布的一种面向对象的、用于网络环境的程序设计语言基本特性：合用于网络环境编程,具有平台独立性、安全性和稳定性C语言：197２～197３年间由AT＆T公司Bｅll实验室开发而成,兼有高级语言的优点和汇编语言的效率,有效地解决了简洁性和实用性、可移植性和高效性之间的矛盾C＋+语言:以C语言为基础发展而成，既有数据抽象和面向对象能力,运营性能高，又能与C语言兼容，因而C++语言迅速流行，成为当前面向对象程序设计的主流语言3.4算法和数据结构算法软件的主体是程序，程序的核心是算法。程序=算法＋数据结构算法：解决问题的方法与环节计算机算法的性质:拟定性：算法中每一步操作的含义必须清楚明确,无二义性能行性：算法中有待实现的操作都是计算机可执行的，即必须在计算机的能力范围之内有穷性：算法在执行了有限步操作后必须结束输出性:算法结束后至少产生一个输出(涉及参量或状态的变化）算法需考虑的三个方面问题:算法的设计——如何拟定算法算法的表达——如何表达算法算法的复杂性分析——如何使算法更有效算法的设计一般采用由粗到细，有抽象到具体的逐步求精的方法算法的表达方法:文字说明;流程图表达;N-S盒图表达；PAD图描述算法;伪代码算法分析的内容对的性:给定有效输入后,通过有限时间的计算，产生对的的输出结果执行算法所占的计算机资源，涉及时间资源和空间资源两个方面简朴性:算法是否容易理解,程序是否容易调试和测试等数据结构数据结构：研究如何在计算机中表达被解决的对象及对象之间的相关关系，并将它们以计算机数据的形式进行表达数据结构涉及三方面内容：数据的抽象(逻辑)结构:数据结构中涉及哪些元素,互相之间有什么关系等。数据的物理(存储）结构：数据的抽象结构如何在实际的存储器中予以实现，数据元素如何表达，互相关系如何表达等定义在数据结构上的一组运算(操作)及其实现方法ﻬ第4章计算机网络与因特网4．1计算机网络基础计算机网络的组成与分类计算机网络：运用通信设备和网络软件，把地理位置分散且功能独立的多台计算机(或其它智能设备）以互相共享资源和进行信息传递为目的连接起来的一个系统。计算机网络的特性：与电话、电视系统不同，计算机网络是一种数据通信系统，传输的都是二进制形式的数据通信协议:为保证网络的计算机能对的互换数据，它们必须遵循的一组共同的规则和约定，这些规则、规定或标准称为通信协议,简称为协议。计算机组网的目的数据通信：使计算机之间可以互相传送数据，方便地互换信息资源共享:用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据资源实现分布式信息解决：大型问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完毕;分散在各地各部门的用户通过网络合作完毕一项共同的任务提高计算机系统的可靠性和可用性:计算机出现故障时，网络中的计算机可以互为后备;计算机负荷过重时，可将部分任务分派给空闲的计算机计算机网络的分类按使用的传输介质可分为:有线网;无线网按网络的使用性质可分为：公用网；专用网;虚拟专网（VPN）按网络的使用对象可以分为：公司网；政府网;金融网；校园网等按网络所覆盖的地区范围可以分为：局域网(ＬＡN):使用专用通信线路把较小地区范围(一幢楼房、一个楼群、一个单位或一个社区）中的计算机连接而成的网络广域网（WAN):把相距遥远的许多局域网和计算机用户互相连接在一起的网络,作用范围通常从几十ｋm到几千km,广域网有时也称为远程网城域网(MＡN):作用范围在广域网和局域网之间,其作用距离约为5km～50km，例如一个城市范围的计算机网络网络工作模式和网络服务从共享资源的角度看,网络中的计算机可以是:客户机：使用其它计算机资源的计算机服务器:提供共享资源（如数据文献、磁盘空间、打印机、解决器等)给其它计算机使用的计算机每一台联网的计算机，其“身份”或者是客户机,或者是服务器,或者两种身份兼而有之计算机网络有两种基本的工作模式：对等模式（pｅer-to－peer，简称P2Ｐ）：网络中每台计算机既可以作为客户机也可以作为服务器，例：Ｗｉndoｗs操作系统的“网上邻居”，BＴ下载，迅雷等客户/服务器(Ｃlienｔ／Servｅr,简称Ｃ/S)模式：网络中的计算机扮演固定的角色,要么是客户机,要么是服务器（大多为专门设计的性能较高的计算机,其并发解决能力强,硬盘容量大,传输速率高）网络服务：用户通过计算机网络在共享资源及数据通信等方面得到的单机所没有的新增功能常用网络服务：文献服务：用户使用服务器中共享的数据文献,使用方法如同使用本地磁盘同样打印服务:共享打印机消息传递服务：使用网络实现用户之间的互相通信，在用户之间传递以文本、图像和声音所表达的消息应用服务:由服务器为网络用户运营软件的服务网络操作系统（Ｎetｗoｒｋoｐeｒａtinｇｓｙsｔem,NOS):运营在服务器上的、提供网络资源共享功能并负责管理整个网络的一种操作系统,有时也称之为“服务器操作系统”当前使用的主流网络操作系统：Wｉndｏｗｓ服务器版——WｉndｏwｓNTServer、ＷinｄoｗsSｅrｖeｒ20２3及WinｄowsServer20２3，一般用于中低档服务器UNIX系统——稳定性和安全性好，可用于大型网络开放源代码的自由软件Liｎux——源代码开放，可免费得到许多应用软件4.2计算机局域网局域网的特点与组成计算机局域网(LAN)的特点：为一个单位所拥有,地理范围有限使用专门铺设的传输介质进行连网数据传输速率高(10Mbpｓ～10Gbps)、延迟时间短、误码率低（1０-8～10-１1)局域网的逻辑组成:网络服务器、网络工作站（客户机)、网络打印机、网络接口卡（网卡）、传输介质和网络互连设备网络节点:网络上的每台设备，如工作站、服务器、打印机等，都是网络上的一个节点介质访问地址（MAＣ地址):为了互相区别,实现节点之间的通信,局域网中的每个节点都有一个惟一的地址,称为ＭAC地址帧（fｒａme）：为使网络上的节点都得到迅速而公平的服务，网络规定每个节点把要传输的数据提成小块(称为帧),每个节点每次只传输一个帧，以保证任何节点都有传输数据的机会网络接口卡(网卡）：计算机的网络通信控制器网络中每个节点(工作站或服务器)都必须安装网卡,每块网卡上都有一个全球惟一的地址码,该地址码称为该网卡节点的MAＣ地址。网卡的功能：将数据提成帧(framｅ)；在传输介质上发送帧和接受帧;将计算机的输出转换为适合网络传输的信号常用局域网局域网分类：按使用的传输介质:有线网；无线网按各种设备互连的拓扑结构:星型网；环型网；总线网按传输介质所使用的访问控制方法:以太网;FDDI网；令牌网共享式以太网:以集线器(hub）为中心，每个节点通过以太网卡和网线（一般为5类双绞线)连接到集线器特点：任何时间之允许一对节点进行通信，在节点数目较多且通信频繁时，网络会发生拥塞，性能急剧下降集线器功能：从一个端口接受数据帧,对信号进行放大后,向其它所有端口分发，以扩大网络的传输距离,起中继器的功能互换式以太网：以以太网互换机（Ethernetsｗitcｈ)为中心构成以太网互换机是一种高速电子开关，连接在互换机上的所有节点均可同时互相通信互换式以太网是一种星型拓扑结构的网络与共享式以太网的区别：互换机从发送节点接受了一个数据帧后,直接按照接受节点的MAＣ地址发送给指定的节点,不再向其它无关节点发送，因此能支持多对节点同时进行通信千(万）兆位以太网：网络服务器通过1Ｇbｐs或1０Gbps的传输线路与中央互换机直接连接，同时为单位内的许多用户服务用于速率为千兆（1Gbｐs)和万兆（10Gbps）的以太网的传输介质：光纤以太网使用的网卡按传输速率分为：1０Mbps网卡(10Bａse-Ｔ）；１０0Mbps网卡(1０0Base－T)；1０／1０0Mbps自适应网卡;１00０Mbps网卡以太网的优缺陷优点：增／删节点容易；成本低；维护方便;轻负