《技术基础》课件

技术基础课件简介这套PPT课件旨在为您全面介绍技术基础知识,涵盖从硬件到软件、从编程语言到操作系统等多个层面。通过生动形象的图文并茂的内容,让您快速掌握技术领域的核心概念和原理。课程目标1掌握计算机硬件基础知识包括内存系统、CPU结构、存储系统等计算机系统的关键组件。2理解计算机系统软件的运作机制了解操作系统的基本概念、文件系统管理、进程和线程控制等。3学习计算机网络基础知识掌握网络体系结构、常见网络协议、网络硬件设备等。4了解数据库基础知识包括数据库系统结构、关系数据模型、SQL语言、事务管理等。计算机硬件基础计算机硬件包括各种电子元器件、电路和机械装置的组合。它是计算机系统的物理部分,用于实现计算机的各种功能。主要包括中央处理器(CPU)、存储器、输入/输出设备等组成部分。这些硬件协调工作,共同完成计算机的运算、存储和交互任务。内存系统1主存储器主存储器负责存储程序指令和数据,为CPU提供所需的信息。它由各种类型的半导体存储单元组成,具有快速读写特性。2Cache缓存Cache存储器位于CPU和主存之间,用于缓存常用的数据和指令,加快访问速度,提高系统性能。3虚拟存储器虚拟存储器通过页面交换技术,将程序和数据的一部分暂时存放在辅助存储器中,扩大了系统的可用存储空间。CPU结构与工作原理控制单元(CU)负责解码指令并控制CPU各部件的协调工作，确保指令按顺序执行。运算单元(ALU)执行各种算术运算和逻辑运算，处理数据并产生运算结果。寄存器组存储中间运算结果和控制信息，为CU和ALU提供数据支持。总线系统负责CPU内部各部件之间以及CPU与其他设备之间的数据传输。存储系统计算机的存储系统包括主存储器和辅助存储器。主存储器提供快速访问,用于存储程序和数据。辅助存储器如硬盘、光盘等,提供大容量和长期存储,但访问速度较慢。两种存储器共同构成了计算机的存储系统,保证了信息的安全可靠存储和快速访问。输入输出设备输入设备输入设备将用户的输入信息转换为计算机可识别的数字信号,包括键盘、鼠标、触摸屏、扫描仪等。它们确保用户可以高效地向计算机输入各种数据。输出设备输出设备将计算机处理的信息转换为可视、可听或可触的形式,供用户感知和使用,包括显示器、打印机、扬声器等。它们确保用户可以获取计算机的处理结果。外围设备外围设备是连接在计算机主机上的各种设备,扩展了计算机的功能和性能,包括存储设备、通信设备等。它们为用户提供更强大的计算能力和更丰富的交互体验。计算机系统软件计算机系统软件是计算机系统的核心,负责管理硬件资源,提供应用程序运行的基础环境。操作系统概述定义操作系统是一种系统软件,管理和控制计算机硬件资源,为应用程序提供统一的标准服务接口。功能进程管理内存管理文件管理设备管理安全保护分类主要分为批处理操作系统、分时操作系统和实时操作系统等类型,满足不同应用需求。特点操作系统具有高度抽象化、并发性、虚拟性和可扩展性等特点,提高了计算机利用效率。文件系统管理1目录管理建立和维护文件目录结构2文件操作创建、删除、复制和移动文件3权限控制设置文件和目录的访问权限4磁盘管理分区、格式化和挂载磁盘文件系统管理是操作系统的核心功能之一。它负责管理文件和目录的生命周期,包括创建、删除、移动和权限控制等。同时,还需要管理磁盘分区和挂载,确保系统有序高效地存储和访问数据。这些管理工作对于系统的稳定运行和数据安全都至关重要。进程和线程进程概念进程是操作系统中的基本单位,它是一个独立的执行单元,拥有自己的内存空间和资源。线程实现并发线程是进程中的执行单元,可以并发执行以提高程序的性能和响应速度。进程管理操作系统通过调度、同步和通信等机制管理和协调进程的执行。线程管理操作系统提供了创建、切换和销毁线程的机制,确保线程高效运行。内存管理1内存分配根据应用程序的需求,将物理内存动态分配给各个进程。2内存保护防止进程访问其他进程的内存空间,保证数据的隔离和安全性。3内存回收当进程结束时,及时回收已分配的内存资源。4虚拟内存通过页面交换技术,将磁盘空间作为内存扩展,提高内存利用率。内存管理是操作系统的核心功能之一,它负责管理系统中所有的内存资源。主要包括内存分配、内存保护、内存回收和虚拟内存管理等方面。通过这些机制,操作系统可以有效地利用有限的物理内存,满足各个进程的内存需求。处理机管理进程调度操作系统根据特定的调度算法分配CPU时间给不同的进程以保证公平性和效率。线程管理操作系统需要管理和协调多个线程的执行,确保它们可以独立且高效地运行。中断处理操作系统需要及时响应和处理各种中断,确保系统的正常运行。死锁预防操作系统要采取有效措施防止和解决进程或线程之间的死锁问题。输入输出管理1设备驱动为硬件设备提供软件接口2缓冲区管理协调输入输出数据流的缓存3设备调度安排和控制设备的使用顺序输入输出管理是操作系统的一个关键功能模块。它负责为各种硬件设备提供统一的软件接口,协调不同设备之间的数据交互,并合理安排设备的使用顺序,提高整个系统的输入输出性能。这一模块确保了计算机硬件和软件之间的高效协作。网络系统网络系统是现代计算机技术的重要组成部分,提供了各种机器之间信息传递和资源共享的平台。了解网络系统的基本原理和架构,对于掌握计算机技术至关重要。网络体系结构分层结构网络协议由多个分层组成,每一层负责不同的功能,相互协作实现网络通信。标准化网络协议都遵循的一些公认标准,确保设备和系统之间可以互通。参考模型OSI7层参考模型和TCP/IP4层模型是常用的网络体系结构参考标准。连接方式网络连接可以是面向连接的或无连接的,不同应用有不同需求。网络协议OSI参考模型OSI参考模型是一个网络通信标准,定义了七层协议栈,规范了网络通信的不同功能层。TCP/IP协议族TCP/IP协议是目前最广泛使用的网络协议,定义了互联网上的数据传输、路由和基本服务。常见网络协议如HTTP、FTP、SMTP等应用层协议,ICMP、ARP等网络层协议,以及物理层的以太网等。TCP/IP协议族1网络分层结构TCP/IP协议族采用分层架构,包括应用层、传输层、网络层和链路层。每层负责不同的功能。2IP协议IP协议提供无连接的数据报传输服务,负责寻址和路由。它是TCP/IP体系的核心协议。3TCP协议TCP协议提供面向连接的可靠数据传输服务,确保数据正确无误地传输到目的地。4UDP协议UDP协议提供无连接的不可靠数据报传输服务,适用于一些实时性要求较高的应用场景。网络硬件设备网络硬件设备是构建互联网和局域网的基础,扮演着重要角色。主要设备包括路由器、交换机、防火墙、网桥、集线器等。每种设备都有其独特功能,如路由转发、数据交换、网络隔离等,满足不同网络环境的需求。设备选型需要根据网络规模、安全要求、数据吞吐量等因素进行综合评估。网络安全身份认证通过用户名、密码或生物特征等方式确认用户身份,防止未授权访问。访问控制根据用户权限对网络资源的访问进行限制管控,确保安全。加密和数据保护使用加密技术对数据进行保护,防止敏感信息被篡改或泄露。漏洞修补及时修复网络设备和软件的安全漏洞,降低被黑客攻击的风险。数据库基础探索数据库的基础概念,了解其在计算机系统中的核心地位及功能。1数据存储与管理数据库提供有效的数据存储和管理功能,确保数据安全性和完整性。2查询与分析强大的查询语言和分析工具,支持数据的快速检索、处理和价值挖掘。3并发控制支持多用户并发访问,确保数据一致性和事务完整性。数据库系统结构1客户端/服务器架构数据库系统采用客户端/服务器模式,客户端负责与用户交互,服务器负责数据存储和管理。2分布式数据库数据库可以分布在多个物理位置,通过网络互连,提高可靠性和可用性。3云数据库数据库以云服务的形式提供,可根据需求弹性扩缩容,降低管理成本。关系数据模型实体与属性关系数据模型将数据组织为一系列具有联系的实体和属性,以直观地反映现实世界的结构。关系与键关系模型使用主键、外键和其他完整性约束来定义实体间的联系,确保数据一致性。SQL语言关系模型以SQL作为标准查询语言,方便进行数据的增删改查和复杂分析。SQL语言概览SQL基础SQL是一种结构化查询语言,用于管理和操作关系型数据库。它包括DDL、DML和DCL等各种子语言。数据定义语言(DDL)DDL用于定义数据库对象,如表、视图、索引等。常用的DDL语句有CREATE、ALTER和DROP。数据操作语言(DML)DML用于对数据进行操作,包括插入、更新、删除和查询。主要的DML语句有INSERT、UPDATE、DELETE和SELECT。数据控制语言(DCL)DCL用于控制数据库的访问权限,如GRANT和REVOKE等语句。事务管理1定义事务是一系列相关的操作,必须全部成功完成或全部失败。2ACID特性事务具有原子性、一致性、隔离性和持久性。3隔离级别不同的隔离级别用于平衡并发性和数据完整性。4日志管理使用日志确保事务的持久性和恢复能力。事务管理是数据库系统的核心功能之一。通过定义事务的ACID特性,可以确保数据的完整性和一致性。隔离级别的选择需要权衡并发性和数据安全,而日志管理则确保了事务的持久性。总的来说,事务管理是数据库设计的重要组成部分。并发控制1锁定机制通过锁定机制来保证同一时间只有一个事务能访问共享数据。2隔离级别设置不同的隔离级别来平衡并发控制与性能的需求。3事务管理利用ACID特性来确保事务的完整性和一致性。数据库完整性数据一致性数据库完整性确保数据库中的信息始终保持一致和准确无误。这包括确保不同表中的数据保持高度关联。实体完整性实体完整性确保每个实体都有唯一的标识符,如主键,并且每个属性都包含有效的数据。参照完整性参照完整性确保在不同表之间建立正确的关联关系,避免出现悬垂引用或孤立数据。业务规则业务完整性确保数据满足特定的业务逻辑和限制条件,如最大订单数量或最小订单金额等。数据库安全性加密保护通过加密技术确保数据在传输和存储过程中的安全性,防止未经授权的访问。认证授权建立用户账号体系,对访问者进行身份验证和权限管理,限制操作范围。备份恢复定期备份数据,确保数据可靠性,保护免受意外情况如硬件故障或病毒攻击的影响。审计监控记录和审计数据库的访问和操作情况,发现异常行为并采取应对措施。大数据基础了解大数据的定义、特点和应用场景,为后续深入学习打下基础。大数据处理框架1分布式计算将大规模数据拆分成小块,并行处理提高效率2容错和可扩展性支持集群横向扩展,可靠处理大规模数据3编程模型简化分布式编程,提供统一API大数据处理框架是基于分布式计算的关键技术,可以实现并行高效的数据处理。它提供了容错、可扩展的