第二章计算机工程

第二章计算机工程第1页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.1中央处理器2.1.1CPU的结构第2页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.1.2CPU的性能指标CPU的全称是“CentralProcessingUnit”，即中央处理器，它担负着执行各种命令、完成各种数学和逻辑运算的任务，是计算机系统中的核心部件。计算机的快速发展过程，实质上就是CPU从低级向高级、从简单向复杂的发展过程。CPU的主要性能指标有：

①主频主频即CPU工作的时钟频率。一般说来，主频越高，CPU的工作速度越快。

②外频实际上计算机的任何部件都按一定的节拍工作。通常是主板上提供一个基准节拍,主板提供的节拍称为外频。

③倍频科技的发展使CPU主频越来越快，而外部设备工作频率跟不上CPU的工作频率，解决方法是让CPU以外频的若干倍工作。第3页，共155页，2023年，2月20日，星期三CPU主频相对的倍数称为CPU的倍频。

CPU工作频率=倍频×外频

④指令综合能力处理器能执行的指令条数和每条指令的能力。

⑤地址总线宽度PC采用的是总线结构。地址总线宽度（地址总线的位数）决定了CPU可以访问的存储器的容量，不同型号的CPU总线宽度不同，因而使用的内存最大容量也不一样。32位地址总线能使用的最大内存容量为4GB。

⑥数据总线宽度数据总线宽度决定了CPU与内存、输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。Pentium以上的计算机，数据总线的宽度为64位，即CPU一次可以同时处理8个字节的数据。

⑦高速缓存缓存是位于CPU和内存之间的容量较小但速度很快的存储器，缓存的速度与CPU相当，为了进一步提高速度将缓存分L1、L2、L3，称为一级、二级、三级缓存，第4页，共155页，2023年，2月20日，星期三

⑧工作电压工作电压是指CPU正常工作时所需要的电压。目前CPU的工作电压一般在1.6V～2.8V之间。CPU制造工艺越先进，则工作电压越低，CPU运行的耗电功率就越小。

⑨协处理器一般的CPU只能对定点数进行一些简单的运算,如要进行浮点数运算，或进行复杂的数学运算就需要有专门的处理器——协处理器，Pentium以上的CPU都内置了协处理器。

⑩多核(Multi-Core)多核是指单个裸片上具有多个可见的处理器，并且这些处理器各自拥有独立的控制和工作状态，互相之间无需共享关键资源。随着信息时代对计算能力需求的强劲增长，也随着90、65纳米等先进制造工艺的应用，多核技术走向个人电脑不仅被铺平了道路，并成为影响CPU性能的重要的技术指标之一。第5页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.1.3微型计算机中常见的CPU产品CPU从最初发展至今已经有三十多年的历史了，这期间，按照其处理信息的字长，CPU可以分为4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器等。

1.Intel公司产品

①Pentium(奔腾)处理器②Celeron(赛扬)处理器③Itanium(安腾)处理器④Xeon（至强）处理器⑤Banias(迅驰)处理器⑥双核安腾处理器

第6页，共155页，2023年，2月20日，星期三Intel4004Intel8086Intel奔腾4Intel酷睿2第7页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.AMD公司产品①AMDK6处理器

②AMDK6-2处理器③AMDAthlon7处理器3．64位处理器①Intel公司②AMD公司③IBM公司④SUN公司第8页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.2存储设备计算机系统中用来记录信息的设备称为存储器。信息是指指令和数据，它们都是以二进制数表示的，所以存储器中存放的是二进制数0和1。存储器是计算机中的主要设备之一。

2.2.1存储器分类

⑴按存取速度分，可以高速、中速、低速。⑵按存储材料分，有半导体存储器、磁记录存储器、激光存储器等。⑶按功能分，有寄存器型存储器、高速缓冲存储器、主存储器、外存储器、后备存储器等。⑷按存储方式分，有随机存储器、顺序存储器、只读存储器等。最近又出现了固态存储器，移动存储器，微型存储器等等。第9页，共155页，2023年，2月20日，星期三存储器的层次结构

⑴寄存器型存储器。它是由多个寄存器组成的存储器，当前许多CPU内部的寄存器组。

⑵高速缓冲存储器。它是计算机中的一个高速小容量存储器，其中存放的是CPU近期要执行的指令和数据。

⑶主存储器。计算机系统中的主要存储器称为主存储器（简称主存）。它被用来存储计算机运行期间较常用的大量的程序和数据。

。

⑷外存储器。计算机主机外部的存储器称为外存储器，也叫辅助存储器

上述各类存储器之间的关系如下图

第10页，共155页，2023年，2月20日，星期三第11页，共155页，2023年，2月20日，星期三

⑴存储容量

存储容量是指存储器有多少存储单元。最基本单位常用字节（Byte）或机器字长（Word）作单位。

⑵存取速度把数据存入存储器称为写入，把数据取出称为读出。存取速度是指从请求写入（或读出）到完成写入（或读出）一个存储位的时间。它包括找到存储地址与传送数据的时间，半导体存储器的读取时间与地址无关，因此它只有一个存储时间，一般是固定的；而磁盘、光盘的读取时间与地址有关

⑶数据传输率用于外部存储器，衡量它与内存交换数据的能力2.2.2存储器的性能指标第12页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.2.3半导体存储器

半导体存储器一般可分为三大类：随机存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、特殊存储器。1.随机存储器

⑴RAM全名是读写随机存取存储器（ReadWriteRandomAccessMemory），本应缩写为RWRAM，但它不易发音，故流行称为RAM。RAM通常有三个特点：①可以读出、也可以写入．读出时并不损坏所存储的内容，只有写入时才修改原来所存储的内容。②所谓随机存取，意味着存取任一单元所需的时间相同，因为存储单元排成二维阵列,可通过行地址和列地址来存取一个单元。③当断电后，存储内容立即消失，称为易失性。

⑵DRAM与SRAMRAM可分为动态(DynamicRAM)和静态〈StaticRAM〉两大类。动态随机存储器用MOS电路和电容来作存储元件的，由于电容会放电，所以需要定时充电以维持存储内容的正确，这称为“刷新。第13页，共155页，2023年，2月20日，星期三(3)NVRAMNVRAM是一种非易失性的随机读写存储器。既能快速存取，而且系统断电时又不丢失数据。最常的就是Flash存储器，它能可靠操作达10万次，非易失能力保证能存储10年以上.2.只读存储器

ROM为只读存储器（ReadOnlyMemory）的缩写。顾名思义，它只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，当然是非易失的。PROM是可编程只读存储器

EPROM是可擦除可编程只读存储器E2PROM是电擦除可编程只读存储器（ElectricallyErasableProgrammableROM）的缩写。它包含了EPROM的全部功能，而在擦除与编程方面更加方便。

第14页，共155页，2023年，2月20日，星期三3.主存储器主存是CPU可直接访问的存储器，用于存放供CPU处理的指令和数据。主存储器由若干内存条组成，而内存条是把若干片DRAM芯片焊装在一小条印制电路板上制成的。在微机中内存条必须插在主板上的内存条插槽中才能使用。主存是以字节为单位进行连续编址，每个存储单元为1个字节（8个二进位）。主存储器中所包含的存储单元的总数称为存储容量（单位：MB或GB）。第15页，共155页，2023年，2月20日，星期三第16页，共155页，2023年，2月20日，星期三4.高速缓冲存储器（Cache）高速缓冲存储器是位于主存与CPU之间的高速小容量存储器，用于解决CPU与主存之间速度不匹配问题，它存放的是CPU立即要运行或刚使用过的程序和数据。CPU读取数据的顺序是先Cache后内存。命中率是Cache的一个重要性能指标，它的含义是指CPU需要的指令或数据在Cache中能直接取到的概率。第17页，共155页，2023年，2月20日，星期三5.半导体存储器的主要技术指标（1）存储容量存储器的存储容量是指它包含的存储单元的总数。目前常以MB（1MB=220字节）或GB（1GB=230Byte）为单位计算，半导体存储器DRAM目前水平是每片128MB～1GB。（2）存取时间存取时间是在存储器地址被选定后，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，单位是ns（1ns=10-9s）（3）存储器总线带宽指存储器在单位时间内所存取的二进制信息的位数，也称为数据传输率。（4）存储器的可靠性存储器的可靠性用平均故障间隔时间MTBF来衡量。MTBF可以理解为两次故障之间的平均时间间隔。MTBF越长，表示可靠性越高，即保持正确工作能力越强。（5）价格半导体存储器的价格常用每位价格来衡量。设存储器容量为S位，总价格为C，则每位价格可表示为c＝C/S。第18页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.2.4磁记录存储器1.磁记录的基本概念磁记录密度。利用外加磁场在磁介质表面进行磁化，产生两种方向相反的磁畴单元来表示0和1，这是磁记录的基本原理。外加磁场是磁头提供的，磁介质表面则有磁盘、磁带等形式。无论是哪种磁记录设备，增大存储容量的基本途径是提高磁介质的表面的记录密度。①面密度

②道密度。③位密度

2.软磁盘及其设备

软磁盘（floppydisk）。是人们广泛使用的一种廉价介质。

软盘驱动器。软盘驱动器由机械运动和磁头读写两部分组成第19页，共155页，2023年，2月20日，星期三第20页，共155页，2023年，2月20日，星期三

3.硬磁盘及其设备硬盘是计算机系统中最主要的辅助存储器，硬盘盘片与其驱动器合二为一体，称为硬盘机，后来人统称为硬盘，硬盘主要的性能指标：①容量硬盘的容量指的是硬盘中可以容纳的数据量。最大容量已经超过200GB。②转速转速是指硬盘内部马达旋转的速度，目前主流的IDE硬盘有5400RPM和7200RPM。

③平均寻道时间平均寻道时间指的是磁头到达目标数据所在磁道的平均时间目前的主流硬盘中，除了希捷的酷鱼稍快（为7.6ms）外，其余品牌基本为（8.5～9ms）。④缓存缓存的大小直接影响硬盘整体性能。目前都已增加到2MB。第21页，共155页，2023年，2月20日，星期三第22页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.2.5光盘存储器光盘存储器具有记录密度高、存储容量大、采用非接触方式读／写信息、信息可长期保存等优点，而且其技术还在不断发展和成熟，因此它在计算机外存储器当中占有重要一席。自20世纪70年代初期光存储技术诞生以来，在不很长的时间内，光盘技术便获得迅速发展，并且形成了固定型光盘，追记型光盘、可改写型光盘等三种类型产品。

(1)固定型光盘，又叫只读光盘，它把需要的信息事先制作到光盘上，用户不能抹除，也不能再写入，只能读出盘中的信息，现在广泛使用的CD-ROM光盘就是此类。

(2)追记型光盘，又叫只写一次式光盘，它可以由用户将所需要信息写入光盘，但写过后不能抹除和修改，只能读出。这种光盘主要供用户作信息存档和备份一个大型系统用。(3)可改写型光盘，也叫可擦写型光盘，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。就像使用软盘、硬盘一样，能反复使用。这种光盘由于价格较高

第23页，共155页，2023年，2月20日，星期三第24页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.2.5光盘存储器(4)DVD存储器DVD的英文全名是DigitalVideoDisk，即数字视频光盘或数字影盘，它利用MPEG2的压缩技术来储存影像。也有人称DVD是DigitalVersatileDisk，即数字多用途光盘，它集计算机技术、光学记录技术和影视技术等为一体，其目的是满足人们对大存储容量、高性能的存储媒体的需求。DVD－ROM电脑软件只读光盘，用途类似CD－ROM，共有四种容量，分别为4.7GB、8.5GB、9.4GB、17GB、；可记录型包括DVD－R和DVD＋R，也称DVD－Write－Once，是限写一次的DVD，用途类似CD－R，可与DVD－ROM兼容；可改写型包括DVD－RAM、DVD－RW、DVD＋RW等，是能多次写入数字信息的DVD。第25页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.2.6可移动外存储器2.2.7其他存储设备近年来由于技术的发展，出现了一些新型的存储器，如优盘，移动硬盘、以及各种存储卡（SD卡、CF卡、忆棒、XD卡）等。它们常用在数码相机、数码摄像机、MP3和MP4中。图2.16U盘第26页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.3输入输出设备2.3.1输入设备1.键盘第27页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.指点设备发光二极管微型镜头右键左键滚轮（当前流行使用）机电式鼠标器（曾经流行使用）滚轮按键传动球鼠标垫第28页，共155页，2023年，2月20日，星期三指点杆触摸板笔记本电脑使用：无线鼠标接收器发送器轨迹球操纵杆玩游戏使用第29页，共155页，2023年，2月20日，星期三3.源数据自动化

①光学记号识别

②光学字符识别

③条形码阅读机④磁性带⑤非接触IC卡

4.数字化仪5.图像扫描仪平板式扫描仪主要扫描反射式稿件，适用范围较广。其扫描速度、精度、质量比较好第30页，共155页，2023年，2月20日，星期三6.数码相机数码相机特有的性能指标如下：CCD像素数数码相机的CCD芯片上光敏元件数量的多少称之为数码相机的像素数，是目前衡量数码相机档次的主要技术指标，决定了数码相机的成像质量。一台数码相机的像素越高，其图片的分辨率越大。分辨率表示图片在长和宽上占的点数的单位。色彩深度色彩深度用来描述生成的图像所能包含的颜色数。数字照相机的色彩深度有24Bit、30Bit、高档的可达到36Bit。存储功能影像的数字化存储是数码相机的特色，存储卡的容量越大，在相同分辨率的情况下，可存储的数字照片越多。数码相机和PC的连接为了方便下载数码相机记忆体中的文件，数码相机和PC的连接有多种方式，常见的就是USB接口和IEEE1394火线接口。第31页，共155页，2023年，2月20日，星期三7.特殊输入设备

①触摸屏

②光笔

③语音输入④视觉输入⑤数码相机

普通数码相机专业数码相机第32页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.3.2输出设备1.显示器和终端S-Video接口DVI接口VGA接口绘图处理器第33页，共155页，2023年，2月20日，星期三显示屏尺寸：以对角线长度度量，如，15吋，17吋，19吋，21吋屏幕横向与纵向的比例普通屏：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，分辨率越高,图像越清晰表示：水平像素个数×垂直像素个数例：1280×1024,1024×768,800×600,640×480在显卡的控制下，屏幕分辨率是可变的，有多种不同的显示分辨率（显示模式）画面刷新速率画面每秒钟更新的次数,通常速率越高图像稳定性越好第34页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.打印机

①点阵打印机

②激光打印机

③喷墨打印机④高速打印机⑤彩色打印机

激光打印机喷墨打印机针式打印机第35页，共155页，2023年，2月20日，星期三打印精度(分辨率)的意义第36页，共155页，2023年，2月20日，星期三3.绘图仪图2.21大型绘图仪4.声音输出设备第37页，共155页，2023年，2月20日，星期三PC机的物理组成机箱、显示器、键盘、鼠标器等机箱内包含主板、硬盘、软驱、光驱、 电源、风扇等主板上安装CPU、芯片组、内存条、 总线插槽、I/O控制器、 I/O端口、扩充卡等部件台式机2.4微型计算机系统第38页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.4.1主板系统主板是微型计算机中最大的一块集成电路板，是微型计算机系统的主体和控制中心，是微型计算机中各种设备的连接载体，控制着各部分之间的工作。CPU插座CPU稳压器芯片组第2级高速缓存(有些已做在CPU中)内存储器插座(SIMM或DIMM)总线插槽BIOSROM芯片、CMOS芯片、时钟、电池、超级I/O芯片等1.主板架构第39页，共155页，2023年，2月20日，星期三CPU插座内存条插座软驱、硬盘IDE连接器电源连接器PCI总线插槽华硕P4T主板实物照片芯片组I/O端口第40页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.主板主要部件1)芯片组芯片组的作用：集中了主板上几乎所有的控制电路，是主板电路的核心。主板的功能、性能和技术特性由芯片组的特性决定的。芯片组实现CPU与主存、I/O控制器、I/O设备等的数据传输。组成：存储器总线及内存控制器（北桥芯片）和I/O控制器（南桥芯片）。图2.19Intel850芯片组第41页，共155页，2023年，2月20日，星期三2)CPU插座用来固定连接CPU芯片3)内存插槽微机上使用的主存被制作成内存条的形式出现，通过在主板上的存储器槽口可插入如图2.20的内存条，其容量可以达到数GB。微型计算机内存条的数量和容量取决于主板上所采用的内存插槽类型和数量。图2.20内存条及内存条的安装址第42页，共155页，2023年，2月20日，星期三4)扩展插槽扩展插槽是主板上用于固定扩展卡并将其连接到系统总线上的插槽，也叫扩展槽、扩充插槽。5)基本输入/输出系统BIOSBIOS(BasicInput/OutputSystem)：基本输入/输出系统，是操作系统最底层的可执行程序代码。通常存放在只读存储器芯片中，称为BIOS芯片。主要包含4部分程序（通常不能被修改）：POST(PowerOnSelfTest，加电自检)程序(检测计算机故障)系统自举程序(启动计算机)CMOS设置程序(设置和修改CMOS中存储的系统参数)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)

第43页，共155页，2023年，2月20日，星期三6)CMOSCMOS(互补金属氧化物半导体存储器)：存放用户对计算机硬件所设置的一些参数(配置信息)，包括当前的日期和时间、显示卡的类型、软盘和硬盘驱动器的数量、类型和参数、Cache的使用状况、启动程序访问外存顺序等。第44页，共155页，2023年，2月20日，星期三1.概述2.4.2总线计算机系统通过总线将CPU、主存储器及输入输出设备连接起来。总线是它们相互通信的公共通路，在这个通路上传送地址信息、数据信息及控制信息。现代计算机系统的总线包括内部总线、系统总线及处理机间的总线。内部总线是指CPU内部连接各寄存器与ALU部件的总线，它包含在CPU数据通路内。系统总线是指计算机系统的CPU、主存储器及I/O接口之间的连线。处理机之间的总线涉及到多机系统互连。

从物理结构来看，系统总线是一组用来传输信息的导线，亦即传输线。这组传输线包括：地址线、数据线和控制线等3种，它们分别用于传送地址、数据和控制信号。

地址线，用于选择信息传送的设备。地址线通常是单向线，地址信息由源部件发送到目的部件。

数据线，用于总线上的设备之间传送数据信息。数据线通常是双向线。

控制总线控制总线是用来传输各种控制信号的传输线

第45页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.总线的层次结构2.4.2总线微型计算机中的总线分为内部总线、系统总线和外部总线三个层次1）内部总线内部总线也称为CPU总线。它位于CPU处理器内部，是CPU内部各功能单元之间的连线，内部总线通过CPU的引脚延伸到外部与系统相连。2）系统总线系统总线是指CPU、主存、I/O（通过I/O接口）设备各大部件的信息传输线。3）外设总线

是指计算机主机与外部设备接口的总线，实际上是一种外设的接口标准，当前在微机上常用的接口标准有：IDE、EIDE、SCSI、USB和IEEE1394，IDE、EIDE、SCSI主要是与硬盘、光驱的接口，后面两种新型外部总线可以用来连接多种外部设备。第46页，共155页，2023年，2月20日，星期三3.微型计算机的总线结构声卡视频卡yALU寄存器组CPU总线接口PCI总线主板扩展槽PCI接口南桥芯片主存储器北桥芯片y显卡磁盘控制器以太网卡网线disk光驱键盘鼠标串并口CPU(前端)总线存储器总线USB接口图2.23微型机的总线结构第47页，共155页，2023年，2月20日，星期三PCI总线扩展槽AGP总线扩展槽第48页，共155页，2023年，2月20日，星期三接口是指不同设备为实现与其他系统或设备连接和通信而具有的对接部分。为使不同设备能连接在一起，需对设备的连接建立约束或规定，这些约束规定就是接口协议，实现接口协议的硬件设备称接口电路2.4.3输入/输出接口第49页，共155页，2023年，2月20日，星期三串行接口（串口、COM口）是采用串行通信协议的扩展接口。传输速率：115kbps～230kbps；连接设备：鼠标、外置Modem、摄像头和写字板等。连接方式：一一对应。1.串口第50页，共155页，2023年，2月20日，星期三并行接口（并口、LPT口、打印口）是采用并行通信协议的扩展接口。传输速率：1Mbps；连接设备：打印机、扫描仪等。连接方式：一一对应。2.并口第51页，共155页，2023年，2月20日，星期三UniversalSerialBus，通用串行总线特点：1）高速、串行传输、可连接多个设备；2）所有设备共享总线带宽；3）可通过USB接口由主机向外设提供电源（+5V）4）符合即插即用规范、支持热拔插。传输速率USB的1.1版：1.5Mb/s和12Mb/sUSB2.0版：高达480Mb/s（60MB/s）USB连接器的标识3.USB接口第52页，共155页，2023年，2月20日，星期三USB接口连接设备：鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘、MP3机、手机、数码相机、移动硬盘、外置光软驱、USB网卡、ADSLModem、CableModem等几乎所有外设。连接方式：采用菊花链形式，最多连接127个外设第53页，共155页，2023年，2月20日，星期三USB集线器,可扩展PC机的USB接口USB接口的3种类型黑地GND4绿数据＋＋DATA3白数据－－DATA2红电源VCC1导线颜色名称信号引脚第54页，共155页，2023年，2月20日，星期三简称1394，又称i.Link或FireWire传输速率：400MB/s连接设备：音频和视频设备。连接方式：级联方式，一个接口最多连接63个设备，设备间以菊花链方式转接。4.IEEE-1394接口第55页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.4.4微型计算机的主要性能指标1、字长：计算机内部一次可以同时处理的二进制数据的位数，即内部数据总线的宽度。目前以32位、64位为主。字长越长，运算精度越高，支持的指令越多，主存容量越大。2、主频：CPU时钟频率，是时钟周期的倒数，CPU每秒完成的工作周期数，单位兆赫兹(MHz)。主频越高CPU运算速度越快。3、运算速度：每秒钟执行的指令条数，取决于指令的执行时间。单位：MIPS（MillionInstructionsPerSecond,即每秒钟百万条指令）第56页，共155页，2023年，2月20日，星期三4、内存储器容量(简称内存容量)，计算机内存所能存储信息的字节数，是CPU直接访问的存储空间。单位：字节，MB或GB。5、辅存容量，计算机外存容纳的信息数，一般指软驱、硬驱或光驱中的磁盘或光盘所能容纳的信息量，主要是硬盘的大小。6、外设配备能力与配置情况：计算机系统配接各种外部设备的可能性、灵活性和适应性。7、软件配置情况及机器的兼容性、系统的可靠性、可维护性及性能价格比等。第57页，共155页，2023年，2月20日，星期三性质：它是一种通信系统（与电话、电视系统不同，它是一种数据通信系统）它是计算机系统的延伸与扩展（“网络就是计算机”——SUN公司）需要使用多种复杂的技术

利用通信设备和网络软件，把位置分散的多台计算机连接起来的一个系统2.5计算机网络第58页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.5.1计算机网络的产生与发展

计算机网络的发展经历了以下几个发展阶段：第一代计算机网络——面向终端的计算机网络

1954年，收发器终端制作出来，人们利用它将穿孔卡片上的数据从电话线发送到远程计算机进行处理。此后，电传打字机作为远程终端和计算机相连，用户可以在远程的电传打字机上键入自己的程序，而计算机算出的结果又可以从计算机传送到电传打字机打印出来。计算机与通信的结合就这样开始了。第59页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.第二阶段——计算机与计算机通信网20世纪60年代中期，各个独立的计算中心除了完成自己的任务外，还需要互相联系，

因此提出了计算机之间进行通信的要求。若干联机系统中的主计算机之间要求互联，达到资源共享的目的。

1964年8月，英国国家物理实验室NPL的戴维斯(Davies)提出了分组(Packer)的概念，找到了新的适合于计算机通信的交换技术。1969年12月，美国国防部高级研究计划署ARPA的分组交换网ARPANET投入运行，连接4台计算机。1973年连接的计算机发展到40台，1975年100台不同型号的计算机入网。ARPANET是Internet的雏形。就是最早的享有盛名的两级结构的计算机网络。第60页，共155页，2023年，2月20日，星期三第61页，共155页，2023年，2月20日，星期三3.第三阶段——标准化网络阶段计算机网络系统是非常复杂的系统，计算机之间相互通信涉及到许多复杂的技术问题，为实现计算机网络通信，实现网络资源共享，计算机网络采用的是对解决复杂问题的十分有效的分层解决问题的方法。1974年，美国IBM公司公布了它研制的系统网络体系结构SNA(SystemNetworkArchitecture)。不久，各种不同的分层网络系统体系结构相继出现。对各种体系结构来说，同一体系结构的网络产品互连是非常容易实现的，而不同系统体系结构的产品却很难实现互联。为此，国际标准化组织ISO(InternationalStandardsOrganization)于1977年成立了专门的机构来研究该问题，在1984年正式颁布了“开放系统互联基本参考模型”(OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel)的国际标准OSI，这就产生了第三代计算机网络。第62页，共155页，2023年，2月20日，星期三

4.第四阶段——网络互联与高速网络阶段进入20世纪90年代，计算机技术、通信技术以及建立在互联计算机网络技术基础上的

计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施NII(NationalInformationInfrastructure)后，全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII，从而极大的推动了计算机网络技术的发展。使计算机网络进入了一个崭新的阶段，这就是计算机网络互联与高速网络阶段。目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络就成为第四

代计算机网络。第63页，共155页，2023年，2月20日，星期三第64页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.5.2计算机网络的定义及功能

1.计算机网络的定义计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。精确的定义尚未统一，有多种不同的理解和定义。这里，我们从网络组成和连网的角度给出如下定义：计算机网络是用通信设备和线路将分散在不同地点的有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机集合。主要包括三个部分：①各种类型的计算机（主机），如大型机、微型机、笔记本电脑等，用于数据处理，向用户提供服务。②若干通信设备和线路，用于将多个计算机连接在一起，进行数据传输。③网络协议，为保证网络中的数据通信而制定的一系列规则和约定。第65页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.5.2计算机网络的定义及功能

2.计算机网络的功能1．信息传输信息传输是计算机网络最基本的功能，可以使分散在不同地理位置的计算机之间相互通信，传输数据、文字、声音、图形、图像等各种信息。2．资源共享网络中的用户可以共享各种软件、硬件和信息等资源。例如，共享高速的大型计算机、大容量的存储设备、价格昂贵的外部设备、分布在各地的信息资源、网上数据库和某些应用软件等。特别地，Internet上的WWW（WorldWideWeb，环球信息网）服务，是目前最典型、最成功的全球共享信息资源的例子。3．分布式处理对许多大型的信息处理任务，可以借助于网络中的多台计算机共同协作完成，解决单机无法完成的任务。另一方面，当某台计算机负担过重或该计算机正在处理某项工作时，可通过网络将任务转交给空闲的计算机来完成，以便均衡各计算机的负载，提高处理问题的效率。4．提高可靠性第66页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.5.3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：企业网■政府网■金融网■校园网■···按网络所覆盖的地域范围可以分为：局域网(LAN)：使用专用通信线路把较小地域范围（一幢楼房、一个楼群、一个单位或一个小区）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。广域网有时也称为远程网城域网或市域网(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第67页，共155页，2023年，2月20日，星期三广域网城域网城域网接入网接入网接入网局域网校园网个人计算机将分散的用户计算机(网)接入特定城(广)域网的各种网络通信设施几种网络之间的相互关系第68页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.按拓扑结构分第69页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.5.4计算机网络的组成计算机网络由网络硬件和网络软件两大部分组成。1．网络硬件2．网络软件网络工作模式第70页，共155页，2023年，2月20日，星期三1.网络硬件计算机网络的物质基础。主要包括：主机：服务器和工作站传输介质：网络接口设备：网络适配器和调制解调器网络互连设备：集线器、交换机、路由器1）主机第71页，共155页，2023年，2月20日，星期三（1）服务器定义：为网络提供各种共享资源和多种网络服务的计算机，是网络的核心设备。通常由具有高速处理能力和较大的存储容量的高性能计算机担任。分类：按照提供的服务分为：文件服务器打印服务器数据库服务器Web服务器电子邮件服务器第72页，共155页，2023年，2月20日，星期三（2）工作站定义：连接在网络上，由用户使用的一般计算机。它可以访问服务器的共享资源，也可单机工作。访问时，必须先登录，并按权限访问服务器。工作站不对其它计算机提供服务，但可以互相通信，共享网络资源。第73页，共155页，2023年，2月20日，星期三2）传输介质定义：传输介质是将多种设备连接起来的通信线路。其种类很多，如：双绞线、同轴电缆、光纤、微波通信及卫星通信。第74页，共155页，2023年，2月20日，星期三3）网络接口设备定义：网络接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），简称网卡，是计算机与传输介质连接的接口设备，通常插入到计算机的总线插槽内或某个外部接口的扩展卡上。网络上每台服务器或工作站都必须安装网卡，通过网卡发送和接收信息。一台计算机上可以插入多块网卡。不同的网络使用不同类型的网卡。第75页，共155页，2023年，2月20日，星期三网卡及其安装笔记本电脑使用的网卡双绞线和RJ45插头(水晶头)是目前以太网使用最多的传输介质第76页，共155页，2023年，2月20日，星期三网卡网络适配器(网卡)第77页，共155页，2023年，2月20日，星期三网卡的连接BNC接口RJ45接口BNC接口RJ45接口第78页，共155页，2023年，2月20日，星期三调制解调器（MODEM）调制解调器是调制器和解调器的简称。调制器负责用计算机输出的数字信号去调制模拟载波信号，因而将数字信号转变为能在电话线上传输的模拟信号。解调器负责将接收到的模拟载波信号还原为数字信号。分类：外置式、内置式、插卡式普通电话线拨号上网。第79页，共155页，2023年，2月20日，星期三如果计算机要通过电话线传输信息，就必须进行信号的转换。将数字信号转换成模拟信号后在电话线上传输。调制解调器就是这样一个计算机和电话线之间的连接设备．可以进行数字信号与模拟信号之间的转换。调制解调器主要包括两方面：一个是调制功能，将计算机输出的数字信号转换为适合电话线传输的模拟信号；另一个是解调功能．将电话线上传输的模拟信号变换为数字信号后给计算机处理。第80页，共155页，2023年，2月20日，星期三4）网络互联设备集线器：网络中的每个结节通过以太网卡和双绞线连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他结节相互通信。把一个端口接收到的帧向所有端口分发出去，并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用。集线器可以使网络上的计算机进行通信，但无法识别所接收信息的来源或预期目标，因此它会将信息发送到与其连接的所有计算机(包括发送该信息的计算机)。第81页，共155页，2023年，2月20日，星期三

交换机：与集线器的工作方式相同,但交换机可以识别所接收信息的预期目标。因此能将相应信息发送到应该接收该信息的计算机。交换机可以同时发送和接收信息。发送信息的速度要快于集线器。如果您的家庭网络具有4台或更多台计算机，或者要将网络用于需要在计算机之间传送大量信息的活动(例如玩网络游戏或共享音乐)，则最好使用交换机而非集线器。交换机的价格比集线器略高。第82页，共155页，2023年，2月20日，星期三

路由器：可以在两个网络之间(例如家庭网络和lnternet之间)传送信息．还可以使计算机进行通信。这种引导网络通信的功能即路由器名称的由来，路由器可以是有线的(使用以太网电缆)，也可以是无线的。如果只需将计算机连接起来．则使用集线器和交换机即可。第83页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.网络软件网络软件是实现网络功能的重要部分，主要包括：网络操作系统：网络用户与计算机网络间的接口，管理、协调和控制网络计算机，有效共享网络软硬件资源，并为用户提供网络服务。如windowsNT、Linux。网络协议：网络中各部分传输信息必须遵守的一组规则和约定；如TCP/IP网络管理软件：监视和控制网络的运行情况，保证网络资源的有效利用，优化网络性能，提供安全、可靠地网络服务；网络应用软件：网络应用软件，提供专门服务。如：IE浏览器。第84页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.5.5计算机网络的体系结构

1.通信协议

协议是一组规则的集合，是进行交互的双方必须遵守的约定。在网络系统中，为了保证数据通信双方能正确而自动地进行通信，针对通信过程的各种问题，制定了一整套约定，这就是网络系统的通信协议。通信协议是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。

⑴通信协议的特点：

①通信协议具有层次性。这是由于网络系统体系结构是有层次的。通信协议被分为多个层次，在每个层次内又可以被分成若干子层次，协议各层次有高低之分。②通信协议具有可靠性和有效性。如果通信协议不可靠就会造成通信混乱和中断，只有通信协议有效，才能实现系统内的各种资源的共享。第85页，共155页，2023年，2月20日，星期三

⑵网络协议的组成。网络协议主要由以下三个要素组成：

①语法。语法是数据与控制信息的结构或格式。如数据格式、编码、信号电平等。

②语义。语义是用于协调和进行差错处理的控制信息。如需要发生何种控制信息，完成何种动作，做出何种应答等。

③同步(定时)。同步即是对事件实现顺序的详细说明。如速度匹配、排序等。

协议只确定计算机各种规定的外部特点，不对内部的具体实现做任何规定，如日常生活中的一些规定只说明做什么，对怎样做一般不做描述。第86页，共155页，2023年，2月20日，星期三

2.网络系统的体系结构计算机网络的结构可以从网络体系结构、网络组织和网络配置等三个方面来描述。网络组织是从网络的物理结构、从网络实现的方面来描述计算机网络的；网络配置是从网络应用方面来描述计算机网络的布局、硬件、软件和通信线路等的；网络体系结构则是从功能上来描述计算机网络的结构的。

计算机网络的体系结构是抽象的，是对计算机网络通信所需要完成的功能的精确定义。而对于体系结构中所确定的功能如何实现，则是网络产品制造者遵循体系结构需要研究和实现的问题。第87页，共155页，2023年，2月20日，星期三

⑴网络体系结构的划分。目前的计算机网络系统的体系结构，类似于计算机系统的多层的体系结构，它是以高度结构化的方式设计的。所谓结构化是指将一个复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，然后加以解决。这些子问题相对独立，相互联系。所谓层次结构是指将一个复杂的系统设计问题划分成层次分明的一组组容易处理的子问题，各层执行自己所承担的任务。层与层之间有接口，它们为层与层之间提供了组合的通道。

网络体系结构是分层结构，它是网络各层及其协议的集合。其实质是将大量的、各类型的协议合理地组织起来，并按功能的先后顺序进行逻辑分割。网络功能分层结构模型如下图所示。第88页，共155页，2023年，2月20日，星期三第89页，共155页，2023年，2月20日，星期三3.标准化网络体系结构计算机网络的结构可以从ISO推出了开放系统互联模型，简称OSI七层结构的参考模型(所谓开放是指系统按OSI标准建立的系统，能与其他也按OSI标准建立的系统相互连接)。

OSI开放系统模型包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。如图所示。

第90页，共155页，2023年，2月20日，星期三

(1)应用层：其主要功能是用户界面的表现形式，许多应用程序也在该层同用户和网络打交道，比如电子函件，文件传送操作等。它是与用户应用进程的接口，相当于“做什么”。(2)表示层：该层处理各应用之间所交换的数据和语法，解决格式和数据表示的差异，它是为应用层服务的，向应用层解释来自对话层的数据。即相当于“对方看起来像什么”。(3)会话层：该层从逻辑上是负责数据交换的建立、保持及终止。实际工作是接受来自传输层并将被送到表示层的数据，并负责纠正错误。出错控制、会话控制和远程过程调用均是这一层的功能。总之，会话层的目的是组织和同步相互合作的会话用户之闻的对话。第91页，共155页，2023年，2月20日，星期三(4)传输层：该层在逻辑上是提供网络各端口之间的连接，其实际任务是负责可靠的传递数据。比如数据包无法按时传递时传输层将发出传递将延迟的信息。(5)网络层：该层的工作主要有网络路径选择和中继、分段组合、顺序及流量控制等。其目的是如何将信息安排在网络上及如何将信息推向目的地。第92页，共155页，2023年，2月20日，星期三(6)数据链路层：该层用来启动、断开链路、提供信息流控制、错误控制和同步等功能。即用于提供相邻接点问透明、可靠的信息传输服务。(7)物理层：是将数据安放到实际线路并通过线路实际移动的层。它为建立、维持及终止呼叫提供所需的电气和机械要求，也即该层定义了与传输线及接口的各种特性。第93页，共155页，2023年，2月20日，星期三它主要具有以下特点。(1)地理范围有限，一般在几千米左右．如一间办公室、一幢楼和一所学校等。(2)较高的数据传输速率．一般达10Mb/s、l00Mb/s．甚至1000Mb/s；(3)低误码率，一般为l0-11～l0-8。(4)通常属于某一个单位所有，由其内部自行建立、控制管理和使用。局域网的拓扑结构一般采用总线形、星形和环形、传输介质可以采用双绞线、同轴电缆、光纤及无线介质等。2.5.5局域网第94页，共155页，2023年，2月20日，星期三1.局域网概述局域网的拓扑结构：总线型、星型和环型传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤以及无线介质局域网标准：IEEE802委员会制定，IEEE802.1~IEEE802.16。2.5.5局域网第95页，共155页，2023年，2月20日，星期三介质访问地址（MediaAccessAddress）也叫物理地址或硬件地址，是一个全局地址，即世界唯一。格式：6字节(48位)，前3个字节为厂商惟一标识符，后3个字节由生产厂商自行分配。生产时，固化在网卡的ROM中。当计算机插上网卡联入局域网时，网卡上的MAC地址作为该机的唯一入网物理地址，通信时为主机标识。2.MAC地址第96页，共155页，2023年，2月20日，星期三以太网：指各种采用CSMA/CD技术的局域网特点：数据传输可靠、组网方便、灵活、价格低、标准化程度高。基本拓扑结构：总线型以太网介质访问控制协议：CSMA/CD以太网帧格式3.以太网（Ethernet）第97页，共155页，2023年，2月20日，星期三1）以太网的基本拓扑结构基本拓扑结构：总线结构终端器终端器第98页，共155页，2023年，2月20日，星期三2）以太网介质访问控制协议：CSMA/CD

介质访问控制协议：多个站点共享传输介质时，如何协调各个站点对介质的访问，确保同一时刻只有一个站点发送信息的协议。以太网使用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)协议，保证在站点相互通信时任何时候只有一个站点发送信息。过程：发前先听，边发边听，冲突停止，延迟重发。第99页，共155页，2023年，2月20日，星期三3）以太网帧格式

以太网中信息以“帧”为单位进行传输。格式：前导码：帧的同步信号，标识帧开始。目的地址：本帧发往站点的MAC地址。源地址：发出本帧站点的MAC地址。类型字段：将帧交给哪个协议软件模块处理。数据字段：传输数据，长度46~1500字节，不足46字节补齐。帧校验码：采用循环冗余校验码(CRC)，接收方检测收到的帧是否出现传输错误。字节866246～15004前导码目的地址源地址类型数据帧校验码第100页，共155页，2023年，2月20日，星期三4）以太网通信方式广播方式通信：一个站点发送的信息(数据帧)，可以送达网上的所有其他站点。站点是否接收帧由网卡判断，当网卡收到一个帧，就检查帧的目的地址，若与本站MAC地址相符，则接收，否则丢弃。第101页，共155页，2023年，2月20日，星期三5）典型以太网1、10Base-T以太网2、交换式以太网3、高速以太网第102页，共155页，2023年，2月20日，星期三10Base-T以太网传输速率：10Mb/s；传输介质：双绞线，“T”表示。拓扑结构：星型结构物理结构：利用集线器组网，所有站点分别通过双绞线连接到一个中心集线器(Hub)上；特点：组网方便、便于系统升级、易于维护。第103页，共155页，2023年，2月20日，星期三集线器总线式集线器，简称Hub，有多个端口，每个端口可以连接一个站点。工作原理：每个端口都具有接受数据帧和发送数据帧的功能，当集线器从一个端口接收到数据帧后，向所有其他端口发送。第104页，共155页，2023年，2月20日，星期三交换式以太网拓扑结构：星形结构物理结构：交换器通信方式：点到点式通信，即发送方节点发出的数据帧只送达接入以太网的接收方节点。支持多对站点之间的通信第105页，共155页，2023年，2月20日，星期三交换机又称交换式集线器工作原理：交换器从一个端口接收到节点发来的数据帧后，直接将数据帧转发给指定接收节点所在的端口。第106页，共155页，2023年，2月20日，星期三高速以太网传输速率：100Mb/s以上的网络；典型网络：100Base-T快速以太网，与10Base-T技术兼容，采用集线器或交换机组网，星型拓扑结构。千兆位以太网和万兆位以太网，传输速率可达1Gb/s和10Gb/s，是目前局域网和城域网建设中主干网络的首选技术。特点：提高网络性能，扩大局域网规模和应用范围第107页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.6因特网

Internet原名“互联网”，“网际网”

国家名词委员会正式定名为“因特网”从原先“互联网”这个名字就可以看出，因特网是指通过网络互联设备把不同的多个网络或网络群体互联起来形成的大网络。目前联入的计算机几乎覆盖了全球180余个国家和地区，联入的计算机存储了最丰富的信息资源，是世界最大的计算机网络。通俗地说，Internet就是把全球上亿台计算机连接而成的一个超大网络。是一个全球性的、特定的、开放的、被国际社会认可和广泛使用的计算机互联网络，是世界最大的计算机网络。第108页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.6.1因特网的形成与发展

⑴广域网技术。20世纪60年代和20世纪70年代，科学工作者设计了多种在大的地理范围内将计算机互联起来组成计算机网络的广域网技术。这种技术虽然解决了计算机系统有关地理范围小的问题，但其存在一个主要问题没有解决，这就是广域网与广域网之间的不兼容性问题，即不能将两个不同的网络通过通信线路互联起来形成一个可用的大网络。

⑵Internet的创建。20世纪60年代，美国国防部已拥有大量各种各样的网络系统，在ARPA研究中，其主要指导思想是寻找一种方法将各种不同的网络系统：互联起来，成为网际网。第109页，共155页，2023年，2月20日，星期三

ARPA项目对解决不兼容网络互联问题进行了研究，ARPA的研究项目及研究人员建立的原型系统都被称为Internet。

⑶局域网络的发展。局域网络的产生和发展促进了Internet的发展。在20世纪70年代末期，计算机价格大幅度下降，对大的企业或组织来说，每个部门都能负担得起一台计算机，将这些小型计算机互联起来，并且在它们之间快速传送信息的强烈愿望，推动了计算机网络技术的迅速发展。一时间，局域网的数量急剧增长，许多大的企业和组织内部都使用了多种局域网技术。总之，局域网技术的产生和发展促进了因特网的发展。第110页，共155页，2023年，2月20日，星期三

2．1nternet在我国的发展Intcrnet在我国同样也取得了迅猛的发展．特别是从1994年开始，陆续建立了多个与Internet相联、提供Internet服务的全国性网络，上网汁算机数和用户数不断增加．典型的有如下几种。

1)中国教育与科研计算机网络(CERNET)CERNET是l994年由国家投资建设的第一个全国范围的学术性计算机网络。主要面向教育和科研单位，由教育部负责管理，清华大学等高校承担建设和管理运行。

第111页，共155页，2023年，2月20日，星期三CERNET目前已覆盖了全国所有的大学，现在中、小学也正在逐步地开始接入。全国按地域划分为几个大的区域，如东北、西北、华北和华中，采用分级管理，由高到低分别为全国网络中心、地区网络中心(地区主结点)和校园网。其中全国网络中心,设在清华大学，负责全国主干网的运行管理；地区网络中心(地区主结点)分别设在清华大学、东南大学等几所高校，负责地区网的运行管理和规划建没；最下层是各个学校建立的校园网。第112页，共155页，2023年，2月20日，星期三CERNET目前已覆盖了全国所有的大学，现在中、小学也正在逐步地开始接入。全国按地域划分为几个大的区域，如东北、西北、华北和华中．采用分级管理，由高到低分别为全国网络中心、地区网络中心(地区主结点)和校园网。其中全国网络中心,设在清华大学，负责全国主干网的运行管理；地区网络中心(地区主结点)分别设在清华大学、东南大学等几所高校，负责地区网的运行管理和规划建没；最下层是各个学校建立的校园网。第113页，共155页，2023年，2月20日，星期三2)中国科学技术网(CSTNET)

CSTNET是中国科学院负责建立和管理的覆盖全国范围的网络，其前身是中关村地区教育与科研示范网和中国科学院计算机网络。CSTNET于1994年4月接入Internet，是我国最早完成与Internet相连接的网络，同时开始在国内管理和运行中国顶级域名CN。目前，CSTNET主要为科研院所、科技部门、政府部门和高新技术企业服务。第114页，共155页，2023年，2月20日，星期三

3)中国公用计算机互联网(CHINANET)CHINANET简称中国互联网，是中国邮电部投资建立的国家级网络．于l995年开始建设，经过多年的发展，已经在全国所有省会城市建立了主干网和接入网。CHINANET是目前国内规模最大、面向公众、速率最高、用户最多的互联网。为全国各地的普通用户或单位提供多种途径、多种速率的网络接人，如电话拨号上网等，方便用户使用网络资源，获取多种服务。除此之外，还有许多其他网络，如中国联通互联网、中国网通公用互联网、中国移动互联网和中国国际经济贸易互联网等。第115页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.6.2因特网的结构及协议

1.因特网的结构在美国，Internet主要是由如下三层网络构成的。1）主干网。主干网是Internet的最高层，它是由NSFNET（国家科学基金会）、Milner（国防部）、NSI（国家宇航局）及ESNET（能源部）等政府提供的多个网络互联构成的。主干网是Internet基础和支柱网。2）中间层网。中间层网是由地区网络和商业用网络构成的。3）底层网。它处于Internet的最下层，主要是由大学和企业的网络构成。第116页，共155页，2023年，2月20日，星期三第117页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.因特网的协议因特网将不同结构的计算机和不同类型的计算机连接起来，除了物理连接问题要解决外，必须解决好计算机间通信的问题，而解决问题的关键就是通信协议。TCP/IP协议很好的解决了这个问题。因特网使用IP协议将全球多个不同的各种网络互联起来，IP协议详细规定了计算机在通信时应遵循的全部具体细节，对因特网中的分组进行了精确定义。所有使用因特网的计算机都必须运行IP协议。第118页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.因特网的协议第119页，共155页，2023年，2月20日，星期三2.因特网的协议应用层是TCP/IP的最高层，为用户提供各种网络应用程序及应用层协议。如HTTP协议，实现Web文档的请求和传送；SMTP协议，实现电子邮件的传输；FTP协议，实现文件传输。传输层为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。主要包括两个协议，TCP提供可靠的面向连接的传输服务，UDP提供简单高效的无连接服务。网络层也叫互联网层或IP层，负责将称为IP数据报的数据从一台主机传输到另一台主机。该层的功能主要包括IP协议和若干选路协议，定义IP数据报的格式，确定IP数据报传输的路由并传输。网络接口层提供与物理网络的接口方法和规范，可以支持各种采用不同拓扑结构、不同传输介质的底层物理网络，如以太网、ATM广域网等。第120页，共155页，2023年，2月20日，星期三1使用电话拨号接入2通过ADSL宽带接入3通过局域网方式接入4通过CableModem接入2.6.3Internet接入第121页，共155页，2023年，2月20日，星期三1.电话拨号接入家庭用户利用本地电话网通过调制解调器拨号接入广域网。调制解调器(MODEM)的组成与功能：调制器(MOdulator)：数字信号→模拟信号解调器(DEModulator)：模拟信号→数字信号计算机MODEM本地环路电话局计算机网络模拟信号数字信号数字信号MODEM第122页，共155页，2023年，2月20日，星期三MODEM的传输速率：

每秒钟传送的数据量。 目前主流产品速率是56K；实际使用时，由于电话线路的质量或网络服务提供商提供的带宽，或所连网络等因素的影响，传输速率会降低。

MODEM的类型：

外置式、内置式、PCMCIA插卡式第123页，共155页，2023年，2月20日，星期三电话拨号接入方式的缺点：电话网采用传统电路交换，每条话路带宽64K，建立在此基础上的MODEM传输机制，发展到极限是56K的下传速率，其中还包括控制指令，真正有效数据还少。线上传送模拟信号，受外界电磁环境干扰较大。下载速度慢，容易掉线。第124页，共155页，2023年，2月20日，星期三数字用户线(DSL)技术：通过本地电话环路提供数字服务的新技术之一。类型有多种变化统称xDSL。不对称数字用户线(ADSL)：提供高速发送和接收数字信息的能力，是一种为接收信息远多于发送信息的用户而优化的技术，为下行流提供比上行流更高的传输速率。数据上传速度：640Kbps-1Mbps数据下行速度：1Mbps-8Mbps(理想状态下达10Mbps)2.不对称数字用户线技术(ADSL)第125页，共155页，2023年，2月20日，星期三ADSL的安装：专门为ADSL申请一条单独的线路。在已有的电话线上改造。需配置：ADSLMODEM，计算机中需安装10M/100M的以太网网卡，网卡与ADSLMODEM间用双绞线连接，设置有关参数。第126页，共155页，2023年，2月20日，星期三不对称数字用户线技术电话ADSL用户插口PC机10Base-T以太网卡住户ADSLMODEM电话交换机数字通信线路电话局ADSLMODEMADSLMODEM与PC机的连接第127页，共155页，2023年，2月20日，星期三ADSL特点优点：与普通电话共存于一条电话线，即使用电话的使用与数据传输互不影响。传输数据不通过电话交换机，上网不需付电话费数据传输速率根据线路的情况自动调整。第128页，共155页，2023年，2月20日，星期三ADSL利用普通电话线作为传输介质，通过一种自适应的数字信号调制解调技术，能在电话线上得到3个可以同时工作的信息通道：电话通道速率为640Kbps-1.0Mbps的上行通道速率为1-8Mbps的高速下行通道第129页，共155页，2023年，2月20日，星期三方式：使用路由器：路由器是一个网络互连设备，工作在网络层，可以将两个或多个不同类型、不同结构的网络互相连接起来；局域网服务器、高速调制解调器和电话线路。3.通过局域网方式接入第130页，共155页，2023年，2月20日，星期三利用有线电视网高速传送数字信息的技术。同轴电缆(有线电视系统的传输介质)的优点：具有很高的容量；使用频分多路复用技术同时传送多个电视频道；由于有线电视系统的设计容量远高于使用的电视频道数目，未使用的带宽可用来传输数据抗电子干扰能力强；4.电缆调制解调技术(CableMODEM)第131页，共155页，2023年，2月20日，星期三使用CableMODEM传输数据时，将同轴电缆的整个频带划分为3部分，分别用于：数字信号上传，使用频带5～42MHz数字信号下传，使用频带550～750MHz电视节目(模拟信号)下传，使用频带50～550MHz，数字信号和模拟信号同时传送，互不冲突。数据的上传和下载时的速率通常为：数据下行传输速率：36Mb/s上传信道传输速率：320kb/s～10Mb/s第132页，共155页，2023年，2月20日，星期三

采用频分多路复用技术，将下传和上传的频带提供给多个用户共享。每个用户都需要一对调制解调器，而且必须调到相同的载波频段，与电视信号一起在电缆上多路复用。 因为不能为每个用户分配独立载波频段，再采用时分多路复用技术。第133页，共155页，2023年