大学计算机信息技术教程(共7页)

1、大学计算机信息技术教程信息技术（Information Technology，简称(jinchng)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处理的一类技术。现代信息技术的主要特征是：以数字技术为基础、以计算机及其软件为核心、采用(ciyng)电子技术（包括激光技术）进行信息的收集、传递、加工、存储、显示与控制。它包括通信、广播、计算机、微电子、遥感遥测、自动控制、机器人等诸多领域。第一次工业革命(gngygmng)：蒸汽机，英国 第二次工业革命：发动机和发电机 第三次工业革命：信息技术，20世纪80年代所谓信息化，就是利用现代信息技术对人类社会的信息和知识的生产与传播进行

2、全面的改造，使人类社会生产体系的组织结构和经济结构发生全面改革的一个过程，是一个推动人类社会从工业社会向信息社会转变的社会转型的过程。数字技术的处理对象是“比特”，其英文是“bit”，它是binary digit的缩写，中文译为“二进制数字”或“二进位”，在不会引起混淆时也可以简称为“位”。 比特只有两种状态（取值）：0和1，一般无大小之分，仅为状态 。 1B=8b比特的存储 内存：（2的幂次）1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB 外存：（10的幂次）1MB=1000KB，1GB=1000MB，1TB=1000GB比特的传输使用10的幂次进行计算

3、比特与二进制数（未写）P7原码、补码、反码（未写）P11基本的ASCII字符集共有128个字符，包括96个可打印字符（常用的字母、数字、标点符号等）和32个控制字符，每个字符使用7个二进位进行编码（叫做标准ASCII码）。比特的运算（未写）P16集成电路（IC）是20世纪50年代出现的，它以半导体单晶片作为材料，经平面工艺加工制造，将大量晶体管、电阻、电容等元器件及互连线构成的电子线路集成在基片上，构成一个微型化的电路或系统。 现代集成电路使用的半导体材料主要是硅，也可以是化合物半导体如砷化镓。 集成电路根据它所包含的电子元件（如晶体管、电阻、电容等）数目可以分为小规模SSI、中规模MSI、大

4、规模LSI、超大规模VLSI和极大规模ULSI集成电路。 现在PC机中使用的微处理器、芯片组、图形加速芯片等都是超大规模和极大规模集成电路。Intel公司的创始人之一摩尔（G.E.Moore）在1965年预测（Moore定律）：单块集成电路的集成度平均每1824个月翻一番。IC卡是“集成电路卡”的简称，国外称为chip card或smart card。 分类：（1）存储器卡（2）CPU卡，也称智能卡（手机中使用的SIM卡就是一种特殊的CPU卡，它不但存储了用户的身份信息，而且可以将电话号码。短信息等也存储在卡上。） 使用方式：（1）接触式IC卡（如电话IC卡）（2）非接触式IC卡、感应卡（我国

5、第二代居民身份证）计算机诞生：20世纪40年代从逻辑上（功能上）来讲，计算机硬件主要包括中央处理器CPU、内存储器、外存储器、输入设备和输出设备等，它们通过总线互相连接。 （1）输入设备：用来向计算机输入信息的设备 不论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示。 （2）中央处理器CPU：承担系统软件和应用软件运行任务(rn wu)的处理器，它是任何一台计算机必不可少的核心组成部件。 为了提高处理速度，计算机也可以包含2个、4个、8个甚至(shnzh)几百个、几千个CPU。使用多个CPU实现超高速计算的技术称为“并行处理”。近些年来，个人计算机PC也普遍采用集成(j chn)有

6、2个、4个甚至更多CPU在同一芯片内的所谓“多核”CPU，是PC性能得到了进一步提高。 （3）内存储器和外存储器 内存储器与CPU高速连接，它用来存放已经启动运行的程序和需要立即处理的数据。 外存储器也称为辅助存储器，它能长期存放计算机系统中几乎所有的信息。 （4）输出设备：负责完成输出任务的设备 （5）总线与I/O接口计算机的分类 （1）巨型计算机：以数以百计、千计甚至万计的CPU组成，运算速度达到每秒数十万亿次以上（大多使用在军事、科研、气象预报、石油勘探、飞机设计模拟、生物信息处理等领域） （2）大型计算机：通常含有几十个甚至更多个CPU（企业或政府） （3）小型计算机（服务器）：中小企

7、业 （4）个人计算机：也称个人电脑、PC机或微型计算机 20世纪80年代，适合办公或家庭使用 台式机和便携机（笔记本电脑） （5）嵌入式计算机：内嵌在其他设备中的计算机我们所使用的计算机大多是按照匈牙利数学家 冯诺依曼（Jvon Neumann）提出的“存储程序控制”的原理进行工作的，即一个问题的解算步骤（程序）连同它所处理的数据都使用二进位表示，并预先存放在存储器中。CPU的组成：（1）寄存器组（2）运算组（3）控制器在计算机内部，程序是由一连串指令组成的，指令是构成程序的基本单位。指令采用二进位表示。为了解决软件兼容性问题，通常采用“向下兼容方式”来开发新的处理器，即在新处理器中保留老处理

8、器的所有指令，同时扩充功能更强的新指令。不同公司生产的CPU各有自己的指令系统，它们未必互相兼容。 大部分PC机，包括苹果公司生产的Macintosh都使用Intel公司的微处理器作为CPU； 但有些PC机使用AMD公司的微处理器，它们与Intel处理器的指令系统一致，因此这些PC机相互兼容。主板上有两块特别有用的集成电路：一块是闪烁存储器（Flash memory），其中存放的是基本输入/ 输出系统（BIOS）；另一个集成电路芯片是CMOS存储器，其中存放着与计算机系统相关的一些参数（称为“配置信息”） 为了便于不同PC机主板的互换，主板的物理尺寸已经标准化。现在使用的主要是ATX和BTX规

9、格的主板。芯片组（chipset）是PC机各组成部分相互连接和通信的枢纽，存储器控制、I/O控制功能几乎都集成在芯片组内。内存储器：RAM目前多采用MOS型半导体集成电路芯片制成 （1）DARM（动态随机存取存储器）电路简单，集成度高，功耗小，成本较低，速度较慢，一般要比CPU慢得多 （2）SRAM（静态随机存取存储器）电路较复杂，集成度低，功耗较大，制造成本(chngbn)高，价格贵，但工作速度很快 无论是DRAM还是SRAM，当关机或断电时，其中的信息都将随之消失(xiosh)。这是RAM和ROM的一个重要区别。内存储器：ROM是一种能够永久或半永久性地保留数据的存储器，即使掉电（或关机）

10、后，存放在ROM中的数据也不会(b hu)丢失，所以也叫做非易失性存储器。 Flash ROM（快擦除ROM，或闪烁存储器，简称闪存）在PC记中用于存储BIOS程序，它还可使用在数码相机和优盘中。主存储器：主要由DRAM芯片组成。PC机主板中一般都配备有2个或4个DIMM插槽。总线上有三类信号：数据信号、地址信号和控制信号，传输这些信号的线路分别是数据线、地址线和控制线，协调与管理总线操作的是总线控制器（在芯片组内）。 总线最重要的性能是它的数据传输速率，也称为总线的带宽（bandwidth）。 总线带宽计算公式：总线带宽（MB/s）=（数据线宽度/8）*总线工作频率（MHz）*每个总线周期的

11、传输次数 数据线宽度是32位（或64位），传输速率达133MB/s（或266MB/s）可以直接用于挂接中等速度的外部设备。I/O设备接口 SATA 2.0 300MB/s （默认） USB 2.0 60MB/s USB 3.0 400MB/sSATA 600MB/s一个USB接口理论上能连接127个设备。带有USB接口的I/O设备可以有自己的电源，也可以通过USB接口由主机提供电源（+5V）。鼠标：现在流行的是光电鼠标（光电鼠标工作速度快，准确性和灵敏度高（分辨率可达800dpi），没有机械磨损，很少需要维护，也不需要专用鼠标垫）；无线鼠标也已开始推广使用，有些产品的作用距离可达10m左右。

12、鼠标器与主机的接口主要有两种：PS/2接口和USB接口。扫描仪：手持式、平板式（家用、办公）、胶片专用和滚筒式（专业）等几种。数码相机（Digital Camera，简称DC），将影像聚焦在成像芯片（CCD或CMOS）上。计算机使用的显示器主要有两类：CRT显示器和液晶（LCD）显示器。 LCD具有工作电压低，没有辐射危害，功耗小，不闪烁；传统显示屏的宽度与高度之比一般为4:3，多数液晶显示器的宽高比为16:9或16:10；LCD刷新频率较高，图像稳定性越好，不会产生闪烁和抖动（PC机显示器的画面刷新速率一般在60Hz以上）；显示器必须达到国家显示器能效标准和通过MPRII和TCO认证（电磁辐

13、射标准），以节约能源、保证人体安全和防止信息泄露。目前使用较广的打印机有针式打印机、激光打印机和喷墨打印机三种。硬盘存储器 （1）组成与原理：盘片表面由外向里分成许多同心圆，每个圆称为一个磁道，盘面上一般有几千个磁道，每条磁道上还要分成几千个扇区，每个扇区的容量一般为512字节；一块硬盘由15张盘片（1张盘片也称为1个单碟）组成；硬盘与主机的接口用于在主机与硬盘驱动器之间提供一个通道，实现主机与硬盘之间的告诉数据传输。 （2）主要(zhyo)性能指标：硬盘的存储容量以千兆字节（GB）为单位；内部传输速率指硬盘在盘片上读写数据的速度，通常远小于外部传输速率；在选购硬盘时，存储容量、平均存取时间、

14、缓存大小、内部传输速率、接口类型等都是需要考虑的因素。U盘和存储卡都是采用闪烁存储器（Flash memory，简称闪存）做成的；U盘还可以模拟光驱和硬盘启动(qdng)操作系统。光盘存储器的缺点(qudin)是读出速度和数据传输速度比硬盘慢得多。 （1）光驱与主机的接口大多为IDE接口或SATA接口，也可以使用USB接口与主机连接。 （2）光驱的类型：CD只读光驱（CD-ROM）；DVD只读光驱（DVD-ROM）；CD光盘刻录机；DVD光盘刻录机；组合光驱（“康宝”）；蓝光光驱（BD），蓝光光驱利用波长（405nm）的蓝色激光在光盘上读写信息（波长越短的激光，能够在单位面积上记录或读取更多的

15、信息），极大地提高了光盘的存储容量，一张蓝光盘的存储容量可达25GB，是现有单面单层DVD盘容量的5倍。计算机软件的分类系统软件：BIOS、Windows、C语言编译器、数据管理库管理系统（ORACLE、Access）（2）应用软件：通用应用软件，定制应用软件（3）商品软件（4）共享软件（5）自由软件 大多数自由软件是免费软件，但免费软件并不全是自由软件。所谓并发多任务，是指不管是前台任务还是后台任务，它们都能分配到CPU的使用权，因此可以同时运行。从宏观上看，这些任务是在“同时”执行；从微观上看，任何时刻只有一个任务正在被CPU执行，即完成这些任务的程序是由CPU轮流执行的。 调度程序一般采

16、用按时间片（比如1/20s）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。Windows操作系统中32位应用程序的执行就采用了这种调度方法。 不同程序的重要性不完全一样，它们获得CPU使用权的优先级也不一样，这就使处理器调度的算法更加复杂。操作程序一般都采用虚拟存储技术（也称虚拟内存技术，简称虚存）进行存储管理。 在Windows操作系统中，虚拟存储器是由计算机中的物理内存（主板上的RAM）和硬盘上的虚拟内存（“交换文件”）联合组成的，每个页面的大小是4KB，页面调度算法采用“最近组少使用”（LRU）算法。

17、 以Windows XP操作系统为例，交换文件的文件名是怕个file.sys在Windows中，文件名可以长达255个字符。Windows操作系统：（基础：MS-DOS）1995-Windows 95,1998-Windows 98、Windows 98 SE，Windows Me；（脱离MS-DOS）Windows NT-Windows 2000系列，Windows XPUNIX和Linux是目前广泛使用的主流网络操作系统。算法（Algorithm）是解决问题的方法与步骤。 所有算法都必须满足下列基本要求：确定性、有穷性、能行性、输出。 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

18、法。 执行算法所要占用计算机资源的多少，包括时间资源和空间资源两个方面。程序设计语言 （1）机器语言（2）汇编语言（3）高级语言，VB44.按照不同的翻译处理方法，翻译程序可以分为一下三类： （1）从汇编语言到机器语言的翻译程序，称为汇编程序。 （2）按源程序中语句的执行顺序，逐条翻译并执行相应功能的处理程序，称为解释程序。 （3）从高级语言到汇编语言（或机器语言）的翻译程序，称为编译程序。数据结构包含以下三方面： （1）数据的抽象(chuxing)（逻辑）结构 （2）数据的物理（存储(cn ch)）结构 （3）在数据结构上定义(dngy)哪些运算（操作）“线代表”和“树”都是典型的数据逻辑结

19、构，在其基础上还可以形成许多更复杂的数据结构，如二叉树、森林、多重表、图（网状）等结构。现代通信指的是使用电波或广播传递信息的技术，通常称为电信（telecommunication），如电报、电话、传真等。广播和电视也使用电（光）波传递信息，不过它们主要是从单点向多点发送信息的单向通信。通信的基本任务是传递信，因而至少需由三个要素组成：信源、信宿、信道。有线与无线通信光纤通信：纤芯是直径大约为10100um的细石英玻璃丝无线：无线广播可以按频率（或波长）分成中波、短波、超短波和微波。微波通信：微波是一种300M300G Hz的电磁波，它具有类似光波的特性，在空间主要是直线传播，也可以从物体上得

20、到反射。移动通信：第一代个人移动通信采用的是模拟传输技术；第二代移动通信系统是GSM和CDMA，采用数字传输技术；第三代个人移动通信（3G）目前有三种技术：1.中国移动TD-SCDMA（时分-同步码分多址接入）技术，我国自主研发2.中国电信CDMA2000技术3.中国联通WCDMA技术（三种不同标准的网络是互通的，但终端设备（手机）互不兼容）；第四代移动通信（4G）已开通。多路复用技术有两类：“时分多路复用”（TDM）技术；“频分多路复用”（FDM）技术目前使用的网络操作系统主要有三类：一是Windows系统服务器版，二是UNIX系统，三是Linux操作系统。（同40,41）计算机网络有两种基

21、本的工作模式：对等（peer-to-peer，简称P2P）模式和客户/服务器（Client/Server，简称C/S）模式。网络上的每台计算机都安装有网络接口卡（简称网卡），每块网卡都有一个全球唯一的地址码（称为MAC地址）。 不同类型的局域网其MAC地址的规定和数据帧的格式各不相同，因此接入不同类型局域网的计算机需要使用不同类型的网卡。局域网有多种不同的类型。按照它所使用的传输介质，可分为有线网和无线网；按照网络中各种设备互连的拓扑结构，可以分为星形网、环形网、总线网、混合网等；按照传输介质所使用的访问控制方法，可以分为以太网（Ethernet）、FDDI网和令牌网等。无线局域网：传输速率均

22、可达到54Mbps 构建无线局域网的另一种技术是“蓝牙”（Bluetooth），它是一种短距离、低速率、低成本的无线通信技术，最高数据传输速率为1Mbps（有效传输速率仅为721kbps），传输距离在10m以内。TCP（传输控制协议）和 IP（网络互连协议）是计算机网络协议中两个最基本、最重要的协议，因此通常用TCP/IP来代表整个协议系列。 SMTP协议（简单邮件传送协议）：电子邮件程序 HTTP协议（超文本传输协议）：Web浏览器在由许多网络互连而成的庞大的计算机网络中，为了屏蔽不同物理网络中计算机地址的差异，IP协议规定，全网所有计算机必须使用一种统一格式的地址（简称IP地址）。 A类：

23、（126个网络）其二进制表示的最高位为0（首字节128） B类：其二进制表示的最高位为10（128首字节192） C类：（254台小型网络）其二进制表示的最高位为110（192首字节224）（1）0255（P175）（2）A/B/C.类型.网络.主机（3）网络(wnglu)大小（4）后3项 有一些特殊的IP地址从不分配给任何主机(zhj)使用。E.G.主机地址每一位都为“0”的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个物理(wl)网络；主机地址每一位都为“1”的IP地址，称为直接广播地址。 IPv4地址32位，IPv6地址128位路由器是连接异构网络的关键设备，本质上也是一种分组交换机。通常一台

24、主机至于一个IP地址（因为仅一块网卡），但可以有多个域名（为了不同的应用）。 把域名翻译成IP地址的软件称为域名系统DNS。 在Windows XP操作系统的“开始”菜单处运行nslookup命令，可方便地从IP地址查看对应的域名，或从域名查看对应的IP地址。因特网的接入（1）电话拨号接入：目前电话MODEM的主流产品速率是56kbps（2）ADSL接入：特点：一条电话线可同时接听、拨打电话并进行数据传输，两者互不影响（3）有线电视网接入：有线电视（Cable TV或CATV）系统已经广泛采用光纤同轴电缆混合网（Hybrid Fiber Coaxial，简称HFC）传输电视节目（4）光纤接入网

25、：我国目前采用“光纤到楼、以太网入户”（FTTx+ETTH）的做法（5）无线接入：第三代移动通信技术（3G）是无线接入因特网变得更加方便61.因特网提供的服务：电子邮件（E-mail）、文件传输（FTP）、远程登录（Telnet）、信息服务（WWW）、电子公告牌（BBS）62.电子邮件系统按C/S模式工作，现在多数邮件系统都支持MIME协议。每个电子邮箱都有一个唯一的邮件地址，邮件地址由两部分组成，第一部分为邮箱名，第二部分为邮箱所在的邮件服务器的域名，两者用隔开。63.文件传输FTP：把网络上一台计算机中的文件移动或拷贝到另外一台计算机上。64.统一资源定位器URL由三部分组成，表现形式为：

26、 http:/主机域名或IP地址：端口号/文件路径/文件名网络信息安全措施：（1）真实性鉴别（2）访问控制（3）数据加密（4）数据完整性（5）数据可用性（6）防止否认（7）审计管理中文文本的基本组成单位是汉字。 （1）GB2312汉字编码：1981年，6763个常用汉字、682个非汉字字符 （2）GBK汉字编码：1995年，21003个汉字、883个图形符号（包括繁体字在内的大量汉字和符号），在计算机内使用双字节表示 （3）台湾、香港地区使用的是Big5汉字编码标准（简称大五码），GB2312（GBK）和Big5 并不兼容 （4）GB18030汉字编码：2000年、2005年（Unicode） 注：西文：以数字开头，占一字节 汉字：每个字节以字母开头，占二字节颜色空间的类型/颜色模型 RGB（红、绿、蓝）模型-显示器 CMYK（青、品红、黄、黑）模型-彩色打印机 HSB（色彩、饱和度、亮度）模型-图像编辑软件 YUV（