计算机三级网络技术课件1.ppt

三级网络技术,第一章 计算机基础,1.1计算机系统的组成,3,1.1.1 计算机的特点,信息处理的特性 计算机不是简单的计算器，它主要的功能是对信息的处理。 广泛的适应性 适用于多种行业，不同行业使用不同的软硬件来适应。 计算机的价值观 购买计算机可以满足需要就可以，不必一味追求高性能。 计算机的利弊观 计算机不是万能的，不能完全代替人的工作。,4,1.1.2 计算机的发展阶段,大型机阶段 分为电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路几个发展时期 代表性企业：IBM、富士通、DEC 小型机阶段 是对大型机的第一次“缩小化” 代表企业：DEC 代表机型：VAX 微型机阶段 是对大型机的第二次“缩小化” 代表企业：苹果、IBM 客户机/服务器阶段 在20世纪70年代开始出现局域网（局部范围的网络）。 对等网：每台计算机从逻辑上都是平等的。 非对等网络：存在主从关系，也称C/S结构，其中C表示CLIENT客户机；S表示SERVER服务器 互联网阶段 从美国国防部的阿帕网（ARPANET）开始，Internet迅速发展起来,5,计算机发展的重要事件,1946年 世界上第一台计算机ENIAC诞生，它是一台电子管的计算机。 1971年 微型计算机诞生，以INTEL公司的4004和4040为标志。 1969年 互联网络的前身ARPANET（阿帕网）诞生。 1991年6月 我国第一条互联专线从中科院的高能物理所（简称高能所）连到斯坦福大学的直线加速器上。标志着中国开始进入互联网领域。 1994年 我国实现了采用TCP/IP的国际互联网的全功能连接。,6,1.1.3 计算机的种类,1传统的分类 巨型机 大型机 中型机 小型机 微型机,7,1.1.3 计算机的种类,2现代的分类 服务器 一般具有强大的处理能力、大容量的存储设备和快速的输入输出通道和联网能力的称为专业级服务器； 需要注意，任何计算机都要可以充当服务器 工作站 一般指图形工作站，主要表现在需要一个较大的显示器和较强的图形处理能力 台式机 一般就指个人电脑。 笔记本 又称便携机，功能与台式机不相上下，但价格较贵 手持设备 又称掌上电脑，如PDA、商务通、第三代手机,8,1.1.5 计算机的技术指标,目的： 判断一台计算机的优劣 主要技术指标： 位数 速度 容量 带宽 版本 可靠性 ,9,1位数,也称字长，是指CPU一次能处理数据的位数，通常与CPU的寄存器位数有关，字长越长，数的表示范围也越大，精度也越高。 计算机有8位、16位、32位以及64位之分。 奔腾是32位的，这是指该处理器，特别是其中的寄存器能够保存32位的数据。 计算机中数据的常用单位： 位（bit）：计算机中最小的数据单位，指的是二进制数的一位，也称为“比特”。一位只能存放一个二进制数，即“0”或“1”。 字节（Byte）：计算机存储容量的基本单位，计算机存储容量的大小是用字节的多少来衡量的。一个字节等于8位，即：lB=8bit。 字（word）：由一个或若干个字节组成，通常为16位，因此32位是一个双字长，64位是两个双字长。,10,十进制、二进制、十六进制,十进制： 日常生活中使用，逢十进一 二进制： 计算机内部采用的二进制，逢二进一 如：1010，相当于是十进制10，读作“幺零幺零” 十六进制： 二进制太长，容易写错，用一个十六进制数据表示四位二进制。 对应关系： 0：0000；1：0001； 2：0010；3：0011； A：1010；B：1011； C：1100；D：1101； E：1110；F：1111 例如：CD211100 1101 0010 0001,11,2速度,每秒钟执行的指令条数来表示 单位：MIPS（Million Instructions Per Second） 含义：单字长定点指令的平均执行速度，即每秒执行一百万条指令 例如：经典奔腾的处理速度可达到300MIPS。 每秒执行浮点指令的平均数目来表示 单位：MFLOPS（Million FLOating Instruction Per Second） 含义：每秒执行一百万条浮点指令。 常用的单位还有GFLOPS、TFLOPS等，转换关系是： 1TFLOPS=103GFLOPS=106MFLOPS,12,3容量,不仅影响着存储程序和数据的多少，也影响着这些程序的运行速度 单位是字节，英文为Byte，缩写为B。 常用的单位还有KB、MB、GB、TB等，它们之间的关系是： 1TB=210GB=220MB=230KB=240B 磁盘存储器除了存储容量外，还有一些特殊的指标： 平均寻道时间：磁头沿着盘径移动到达需要读写的那个磁道花费的平均时间。 平均等待时间：需要读写的扇区旋转到读写磁头下面花费的平均时间。 数据传输速率：磁头找到所需读写的扇区后，每秒钟可以读出或写入磁盘的字节数。,13,4数据传输率,也常称为带宽，反映计算机的通信能力 单位：bps (bits per second)，即每秒传输1位或1比特 常用单位有Kbps、Mbps、Gbps，换算关系是： 1Gbps=103Mbps=106Kbps=109bps 与衡量内存或磁盘容量区别： 1TB=210GB=220MB=230KB=240B,14,5版本,不同时期有不同的型号和版本，型号和版本号往往能简单地放映出性能的优劣； 例如：Windows 2003要比Windows 2000作了不少的改进，Office 2003在Office 2000的基础上进行的功能的扩充； 型号和版本号往往具体商业色彩，不能算作技术指标。,15,6可靠性,MTBF： Mean Time Between Failures，平均无故障时间 多长时间系统发生一次故障，反映了计算机系统的可靠性 MTTR： Mean Time To Repair，平均故障修复时 修复一次故障所需的时间，反映了计算机系统的可维修性 MTBF时间很长，MTTR时间很短，说明系统的可靠性高,16,1.1.6 计算机的应用领域,1科学计算 计算机用于数学问题的计算，是计算机应用最早的领域。 如：解方程组、解微分方程 又称为数值计算 2事务处理 又称为信息管理，用计算机对信息进行收集、加工、存储和传递等工作 如：办公室自动化、企业管理、情报检索等 3过程控制 用计算机对工业生产过程或某种装置的运行过程进行状态检测并实施自动控制 4辅助工程 CAD：计算机辅助设计； CAM：计算机辅助制造；CAT计算机辅助测试；CAE计算机辅助工程；CAI计算机辅助教学,17,1.1.6 计算机的应用领域,5人工智能 利用计算机对人进行智能模拟。它包括用计算机模仿人的感知能力、思维能力和行为能力等。 例如：识别语言、文字、图形以及学习、推理和适应环境的能力等等。 6网络应用 如：电子邮件、WWW服务、资料检索、IP电话、电子商务、电子政务、BBS、远程教育等， 7多媒体应用 如：文化教育、技术培训、电子图书、观光旅游、商用及家庭应用等方面。,1.2 计算机硬件组成,19,1.2.1 计算机硬件和软件,1硬件和软件 计算机系统由硬件和软件两部分组成，缺一不可 两者有本质区别 硬件具有原子的特性 而软件具有比特的特性 功能上具有等价性 某个功能既可以用硬件实现，也可以用软件实现 硬件实现成本很高，但速度很快，软件实现成本较低，但速度较慢 究竟是使用硬件实现还软件，要根据具体情况而定。 发展上具有同步性 往住硬件升级了，软件也了随之升级，反之也然。,20,1.2.1 计算机硬件和软件(续),2硬件的组成层次 第一层次：芯片 包括微处理器芯片、存储器芯片、I/O芯片等 第二层次：板卡 计算机的主板和各种插卡 第三层次：设备 在设备的机箱内，固定着相关板卡、其他部件以及相应的布线 第四层次：网络 各种计算机设备通过联网设备及传输线缆，形成大大小小的网络,21,1.2.2 微处理器芯片发展简史,8位机时代： Intel 8080 Motorola的6800、Zilog的Z80等。 16位机时代 Intel 8088：准16位芯片，内部体系结构是16位的，与外部设备的通信却采用8位总线 IBM-PC芯片，用于个人计算平台 促进了DOS和Lotusl-2-3等软件的成长 32位机时代： 奔腾机，成为运行Windows 9x/2000/XP及大量PC应用软件的重要平台 与奔腾竞争的芯片还有AMD公司的K6、Cyrix公司的MII以及IDT公司的WinChip芯片等,22,1.2.3 奔腾芯片的技术特点,1超标量（Superscalar）技术 通过内置多条流水线来同时执行多个处理，实质是以空间换取时间。 在经典奔腾中，由两条整数指令流水线（U指令流水线和V指令流水线）和一条浮点指令流水线组成。 2超流水线（Super pipeline）技术 通过细化流水、提高主频，使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作，其实质是以时间换取空间。 经典奔腾的每条整数流水线都分为4级流水，即指领预取、译码、执行、写回结果。 浮点流水线可分为8级流水，前4级与整数流水线相同，后4级则包括两级浮点操作、一级四舍五入及写回浮点运算结果、一级为出错报告 3分支预测 流水线断流，从而必须重新取指令，这就影响了处理速度。 在奔腾芯片上内置了一个分支目标缓存器，用来动态地预测程序分支的转移情况，从而使流水线的吞吐率能保持较高的水平,23,1.2.3 奔腾芯片的技术特点(续),4双Cache的哈佛结构：指令与数据分开 Cache：即高速缓冲存储器，为了解决CPU和主存之间速度匹配问题而设置的，介于CPU和主存之间的小容量存储器，存取速度比主存快 经典奔腾有两个8KB的超高速缓存，一个用于缓存指令，一个用于缓存数据，这就大大提高了访问Cache的命中率 5固化常用指令 把常用指令改用硬件实现 6增强的64位数据总线 内部总线是32位，与存储器之间的外部总线增为64位 突发模式下，一个总线周期装入256位的数据,24,1.2.3 奔腾芯片的技术特点(续),7采用PCI标准局部总线 PCI：外围部件接口标准 VESA：视频电子标准协会制定的 PCI标准要比VESA标准 8错误监测及功能冗余校验技术 内部错误检测功能：在内部多处设置偶校验，以保证数据传输的正确 功能冗余校验技术：通过双工系统的运算结果比较，判断系统是否出现异常操作，并提出报告 9内建能源效率技术 当系统不进行工作时，自动进入低耗电的睡眠模式 10支持多重处理 许多超级计算机都是用大量的CPU芯片组成的多重处理系统 奔腾提供的数据一致性以及存储器的定序存取功能，使它适合于多级环境下数据的交换和任务的分配,25,1.2.4 安腾芯片的技术特点,64位 安腾是64位芯片，奔腾是32位 使用EPIC技术 CISC：复杂指令计算，用于80386、80486 RISC：精简指令计算，用于奔腾 EPIC：简明并行指令计算，用于安腾。,26,1.2.5 主机板与插卡的组成,1主板组成 主板是包括CPU、存储器、总线、插槽以及电源等五大部分。 2主板分类： （1）按CPU芯片分类，如486主板、奔腾主板、奔腾4主板等。 （2）按CPU插座分类，如Socket7主板、Slot1主板等。 （3）按主板的规格分类，如AT主板、Baby-AT主板、ATX主板等。 （4）按存储器容量分类，如16 M主板、32 M主板、64 M主板等。 （5）按芯片集分类，如TX主板、LX主板、BX主板等。 （6）按是否即插即用分类，如PnP主板、非PnP主板等。 （7）按系统总线的带宽分类，如66MHz主板、100MHz主板等。 （8）按数据端口分类，如SCSI主板、EDO主板、AGP主板等。 （9）按扩展槽分类，如EISA主板、PCI主板、USB主板等。 （10）按生产厂家分类，如联想主板、华硕主板、海洋主板等。,1.3 计算机软件组成,28,1.3.1 软件的基本概念,程序：指令序列 体现了用户要求计算机做什么、怎样做，每一套指令序列均以某种代码形式储存于存储器中 软件不能简单地理解为就是程序，包括： 程序 数据 文档 所有使用软件的技能,29,1.3.2 应用软件的种类,1桌面应用软件 字处理软件：如微软公司的Word、CCED、金山的WPS 电子表格软件：如微软公司的Excel、Lotus公司的Lotus 1-2-3 数据库软件。如微软公司的Access、Corel公司的Paradox 2演示出版软件 图形软件：如微软公司的Visio Maps、Corel公司的CorelDraw 投影演示软件：如微软公司的PowerPoint 桌面出版软件：如微软公司的Publisher、Adobe公司的PageMaker 图像处理软件：如Adobe公司的Photoshop Web出版软件：如微软公司的FrontPage，Macromedia公司的DreamWeaver,30,1.3.2 应用软件的种类(续),3浏览工具软件 浏览软件：如微软公司的Internet Explorer，Netscape公司的Communicator，Hot Java Browser等。 新闻阅读器软件：如微软公司的Outlook Express News 新闻收集软件： Internet工具软件： 4管理效率软件 个人信息管理软件：如微软公司的Outlook 财务软件：如微公司的Money OCR软件：如Caere公司OmniPage Pro 文档管理软件：如Xerox公司的ScanSoft Pagis Pro和 项目管理软件：如微软公司的Project,31,1.3.2 应用软件的种类(续),5通信协作软件 电子邮件软件：如微软公司的Outlook Express 传真软件：如Symantec公司的Win Fax Pro Internet通信软件：如微软公司的NetMeeting 群件软件：如微软公司的Exchange 远程控制软件：如Symantec公司的pcAnywhere 6系统维护软件 病毒防护软件：如Dr. Solomons Anti-Virus Toolkit和TouchStone PC-Cillin 系统工具软件：如Symantec Norton Utilities 文件工具软件：如Nico Make WinZip,32,1.3.4 程序、文档与软件开发,软件开发过程 软件生命周期 软件产品从提出、实现、使用维护、停止使用到退役的过程 计划阶段 问题定义 可行性研究 开发阶段 开发初期：需求分析、总体设计、详细设计 开发后期：编码、测试 运行阶段 软件维护,33,1.3.4 程序、文档与软件开发(续),编程语言 机器语言 使用二进制代码编写程序，也称低级语言 汇编语言 用助记符代替二进制代码 高级语言 远离机器硬件，越来越抽象 高级语言有BASIC、FORTRAN、COBOL、PASCAL、C等。 解释程序：输入一句，翻译一句，执行一句，如BASIC 编译程序：整个源程序进行全部翻译转换，产生出机器语言的目标程序，如FORTRAN、COBOL、PASCAL、C,1.4 多媒体的基本概念,35,1.4.1 多媒体的基本概念,1什么是多媒体技术 多媒体：Multiple+ Medium= Multimedia 对文本、声音、图像和图形进行处理、传输、存储、播放的集成技术 特点 信息媒体的多样性、集成性和交互性 唇同步 相关音频流与视频流之间的同步,36,1.4.1 多媒体的基本概念(续),2多媒体的基本组成 侧重接口和硬件技术 把各种不同的电子媒体连接成一个相互作用的整体 侧重算法和软件技术 以交互控制方式，把文本、图形、图像和声音集成于一体，将结果综合地、实时地表现出来 多媒体计算机（MPC） 具有CD-ROM 具有A/D和D/A转换功能 具有高清晰的彩色显示器 具有数据压缩与解压缩的硬件支持,37,1.4.2 多媒体的关键技术,1数据压缩和解压缩技术 一幅图像的数据量 图像宽度图像高度图像深度 例如：1024768，56636色的一幅图像的数据量： 102476816/8=1.5MB 压缩技术：多媒体技术处理的信息量十分庞大，计算机总线的传送量有限，因此要对数据进行压缩。,38,数据压缩和解压缩技术,JPEG 适合于连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图像的国际标准 MPEG 包括MPEG视频、MPEG音频和MPEG系统3部分 MPEG要考虑到音频和视频的同步 电视质量的视频和音频压缩形式，位速为1.5Mbps P64 P为可变参数，取值范围是130 目标：可视电话和电视会议 当P为1或2时支持每秒帧数较少的视频电话，P6时支持电视会议,39,1.4.2 多媒体的关键技术(续),2芯片与插卡技术 MMX：多媒体扩充技术 3多媒体操作系统技术 具有把硬件虚拟化的应用编程接口 具有声音文件格式 具有视频文件格式 具有利用软件对音频、视频进行数据压缩和解压缩的功能 具有声像同步控制功能,40,常见的多媒体文件格式,声音格式 MIDI(扩展名mid)文件、WAV(扩展名wav)文件 图像格式 JPG， GIF，BMP等 视频格式 Avi， mov， mp3， rm， dat,41,1.4.2 多媒体的关键技术(续),4多媒体数据管理技术 多媒体数据的存储 可以存储图形、图像、声音、视频等多种媒体数据。 多媒体数据的查询与检索 能以各种媒体信息的标识、内容特征或属性查询检索多媒体数据 多媒体显示与播放 提供良好的界面和接口管理，以支持多种方式的图形、图像显示和声音、视频等的播放 集成多媒体编辑与处理 处理是对数据的操作,42,1.4.3 超文本与超媒体的概念,超文本 传统的文本是线形的、顺序的 超文本是非线形、非顺序的 超媒体 结点和表示结点之间联系的链组成的有向图（网络），便于用于户浏览 结点：表达信息的基本单位 链：建立结点之间信息联系的指针 超媒体系统 三个部分组成：编辑器、导航工具和超媒体语言,43,1.4.4 多媒体的应用,1.教育与培训 2.信息领域 3.商业领域 4.娱乐与服务,典型考题分析,45,【例1-1】我们经常所说的“网络就是计算机”。你知道这曾经是哪家公司提出的理念？_（2006年4月） A）IBM公司 B）HP公司 C）SUN公司 D）HP公司 答案：C,46,【例1-2】1983 年阿帕网正式采用 TCP/IP 协议，标志着因特网的出现。我国最早与因特网正式连接的时间是_。（2006年9月） A）1984 年 B）1988 年 C）1994 年 D）1998 年 答案：C,47,【例1-3】美国IEEE的一个专门委员会曾经把计算机分为六类：即大型主机、小型计算机、_、工作站、巨型计算机和小巨型机。（2006年4月） 答案：个人计算机,48,【例1-4】下列说法中，正确的是_。（2004年9月） A）服务器不能用超级计算机构成 B）服务器只能用安腾处理器组成 C）工作站不能用个人计算机构成 D）工作站通常有屏幕较大的显示器 答案：D,49,【例1-5】以下说法哪一个是不正确的？_（2003年4月） A）现在手持设备还都不能上网 B）现在家用计算机和多媒体计算机几乎一样 C）现在笔记本电脑与台式机性能相差不多 D）现在高档微机与工作站几乎没有区别 答案：A,50,【例1-6】有一条指令用十六进制表示为CD21，用二进制表示为_。（2006年4月） A）1101110000100001 B）110011010010000l C）1100110100010010 D）1101110000010010 答案：B,51,【例1-7】超级计算机目前的峰值处理速度已达到91.75TFLOPS。其中，1TFLOPS等于_。（2005年9月） A）1百亿次浮点指令 B）1千亿次浮点指令 C）1万亿次浮点指令 D）1亿亿次浮点指令 答案：C,52,【例1-8】系统的可靠性通常用平均无故障时间表示，它的英文缩写是_。（2006年4月） A）MTBF B）MTTR C）ETBF D）ETTR 答案：A,53,【例1-9】英文缩写CAM的含义是_。（2004年4月） A）计算机辅助设计 B）计算机辅助制造 C）计算机辅助教学 D）计算机辅助测试 答案：B,54,【例1-10】以下哪一种说法是错误的？_（2004年4月） A）硬件具有原子特性，软件具有比特特性 B）硬件实现成本很高，但速度很快 C）软件实现成本较低，但速度较慢 D）硬件软件差别很大，不具有等价性 答案：D,55,【例1-11】关于PC机硬件的描述中，下列哪个说法是错误的？_（2005年4月） A）目前奔腾处理器是32位微处理器 B）微处理器主要由运算器和控制器组成 C）CPU中的cache 是为解决CPU与外设的速度匹配而设计的 D）系统总线的传输速率直接影响计算机的处理速度 答案：C,56,【例1-12】以下关于奔腾处理器体系结构的描述中，哪一个是错误的？_（2006年9月） A）哈佛结构是把指令和数据进行混合存储 B）超流水线技术的特点是提高主频、细化流水 C）超标量技术的特点是设置多条流水线同时执行多个处理 D）分支预测能动态预测程序分支的转移 答案：A,57,【例1-13】奔腾采用了增强的64位数据总线，它的含义是_。（2003年9月） A）内部总线是32位的，而与存储器之间的外部总线是64位的 B）内部总线是64位的，而与存储器之间的外部总线是32位的 C）内部总线是32位的，而与输出设备之间的外部总线是64位的 D）内部总线是64位的，而与输出设备之间的外部总线是32位的 答案：C,58,【例1-14】单指令流，多数据流的英文缩写是_。（2004年4月） 答案：SIMD,59,【例1-15】安腾是_位的芯片。（2006年9月） 答案：64,60,【例1-16】服务器处理的数据都很庞大，例如大型数据库、数据挖掘、决策支持、以及设计自动化等应用，因而需要采用多个安腾处理器来组成系统。安腾芯片采用的创新技术是_。（2004年4月） A）复杂指令系统计算CISC B）精简指令系统计算RISC C）简明并行指令许算EPIC D）复杂并行指令计算CPIC 答案：C,61,【例1-17】主板又称母板，其中包括CPU、存储器、_、插槽以及电源等。（2005年4月） 答案：总线,62,【例1-18】以下关于主板的描述中，哪一个是错误的？_（2006年9月） A）按 CPU 插座分类有 Slot 主板、Sock