计算机英语 课件汇 项目1-4 计算机概述-计算机网络

项目1计算机概述AnOverviewofComputers目录1.计算机基础认知BasicCognitionofComputers2.计算机分类ClassificationofComputers3.总结Summary计算机基础认知BasicCognitionofComputers计算机的定义(DefinitionofComputers)什么是计算机？计算机是一种电子设备，它能够根据一组指令或程序接收、处理、存储和输出数据。它具备执行各类任务的能力，从简单的算术运算到复杂的数据分析与处理皆能妥善应对。数据接收根据指令输入各类信息和数据。数据处理执行算术运算、逻辑判断和复杂分析。功能一：数据处理(DataProcessing)核心处理能力算术运算执行加、减、乘、除等基本数学计算。逻辑运算进行与、或、非等判断，实现复杂逻辑。数据排序对海量数据进行快速整理和有序排列。例如：使用电子表格软件计算公司总销售额功能二：数据存储(DataStorage)海量数据的可靠仓库多样化存储介质利用硬盘(HDD)、固态硬盘(SSD)和存储卡等设备，满足不同场景的存储需求。高速内存(RAM)临时存放当前正在处理的数据和指令，提供闪电般的读写速度。持久化辅助存储用于长期、可靠地保存数据，即使在断电后信息也不会丢失。固态硬盘(SSD)-现代存储的中坚力量功能三：信息输出(InformationOutput)多样化的输出设备计算机通过输出设备呈现处理后的数据，常见设备包括显示器、打印机、扬声器和耳机等，将数字信息转化为人类可感知的形式。显示器显示文本、图像和视频等视觉信息。打印机将数字文档打印到物理介质上。音频设备打印机：典型的硬拷贝输出设备功能四：控制与自动化(ControlandAutomation)工业自动化在工业环境中，计算机用于控制生产线，确保制造过程平稳高效地运行。智能家居控制中央计算机系统可以控制家中的灯光、空调、安防等各种设备，提升生活便利性。自动化生产线示意图计算机通过精确的指令，实现对物理世界的高效管理与智能响应。功能五：通信(Communication)连接世界，实时互动电子邮件高效、可靠地发送和接收信息，是商务和个人沟通的基石。视频会议打破地域限制，实现面对面的实时交流与协作。社交媒体构建社交网络，分享生活，获取信息，连接全球用户。计算机的组成-硬件(Hardware)CPU中央处理器，是计算机的“大脑”，负责执行指令和处理数据。内存(RAM)随机存取存储器，用于临时存储正在运行的程序和数据。主板连接计算机所有部件的核心电路板，是数据传输的枢纽。存储设备如硬盘、SSD，用于长期、永久地存储操作系统和个人文件。计算机的组成-软件(Software)系统软件管理计算机资源，为应用软件提供运行环境。应用软件为用户提供特定的功能，如办公、娱乐等。办公软件Word,Excel,PowerPoint娱乐软件视频播放器,游戏软件是计算机的灵魂，分为系统软件和应用软件两大类，共同协作完成各项任务。计算机分类ClassificationofComputers按规模分类-超级计算机(Supercomputers)尖端科技的引擎极致性能，用于解决航空航天、天气预报等复杂科学计算问题。大规模并行处理架构，代表着一个国家的顶尖科技实力。应用于新药研发、宇宙探索、地质勘探等前沿领域。案例：神威·太湖之光超级计算机超级计算机是推动人类知识边界、应对全球性挑战的关键基础设施。按规模分类-大型计算机(Mainframe)核心特点与应用海量并发处理能够同时处理成千上万的任务，支持海量用户并发访问。高可靠性与稳定性为关键业务提供7x24小时不间断服务，保障数据安全。关键行业应用广泛用于银行、保险、政府等需要处理海量数据的领域。大型计算机数据中心按规模分类-小型计算机(Minicomputers)功能与应用性能强大，规模适中虽然体积小于大型机，但计算能力足以满足复杂业务需求。面向中小企业与部门是中型企业或大型机构内部部门的理想选择。典型应用场景用于生产线控制、库存管理、科学研究等特定任务。DECPDP-11系列，经典的小型计算机代表按规模分类-微型计算机(Microcomputers)个人计算的核心常见类型台式电脑、笔记本电脑、平板电脑和智能手机。设计目标专为个人用户设计，满足日常办公、娱乐和通讯需求。核心优势体积小巧、便于携带、操作简便且价格亲民。按用途分类-通用计算机General-purposeComputers功能与特性多任务处理能力能够执行范围广泛的计算任务，具备高度的灵活性和适应性。操作系统支持配备Windows、macOS等通用操作系统，管理硬件和软件资源。丰富的应用生态可运行办公、娱乐、设计等各类应用软件，满足多样化需求。按用途分类-专用计算机Special-purposeComputers为特定任务而生工业控制(PLC)可编程逻辑控制器，用于精确控制机械设备与自动化生产流程。医疗成像分析处理并显示X光、MRI等设备数据，辅助医生进行精准诊断。工厂中的PLC控制柜总结(Summary)本PPT介绍了计算机的定义、功能、组成和分类。希望通过本PPT的学习，能够帮助大家更好地理解和掌握计算机的基础知识。定义：能按指令处理数据的电子设备。功能：数据处理、存储、输出、控制、通信。组成：硬件和软件。分类：按规模（超级、大型、小型、微型）和按用途（通用、专用）。谢谢观看ThankYou项目2计算机硬件硬件系统组成中央处理器(CPU)计算机的“大脑”，负责执行程序指令。主板(Motherboard)计算机的“骨架”，连接并协调所有硬件。内存(RAM)计算机的“短期记忆”，临时存储运行数据。存储设备计算机的“长期记忆”，永久存储程序数据。输入设备用户与计算机交互的桥梁，如键盘、鼠标。输出设备展示结果的窗口，如显示器、打印机。显卡(GPU)处理图形数据，决定图形性能。声卡与网卡计算机的“声音”与“网络”接口。中央处理器(CPU)计算机的“大脑”CPU的功能取指(Fetch)从内存中读取一条指令，准备进行处理。译码(Decode)分析指令的含义，确定需要执行的操作。执行(Execute)根据指令要求，完成相应的运算或操作。写回(Writeback)CPU通过不断重复指令周期来运行程序CPU的性能指标核心数(Cores)CPU内部独立运算单元的数量，核心数越多，多任务处理能力越强。线程数(Threads)通过超线程技术模拟的逻辑核心，提升并发处理效率。主频(ClockSpeed)CPU的工作频率(GHz)，决定了单核心执行指令的速度。缓存(Cache)CPU内部高速存储器，容量越大、速度越快，性能越好。制造工艺(Process)晶体管尺寸(nm)，工艺越先进，CPU越强大、越节能。CPU缓存CPU缓存是位于CPU内部的高速存储器，用于弥补CPU与内存之间的速度差距，为CPU提供快速访问数据的通道。L1Cache(一级缓存)容量最小(几十KB)，速度最快，集成于CPU核心内部。L2Cache(二级缓存)容量与速度居中(几百KB到几MB)，为单个核心服务。L3Cache(三级缓存)容量最大(几MB到几十MB)，所有核心共享。基于局部性原理，缓存金字塔结构极大提升了CPU数据访问效率。CPU制造工艺CPU制造工艺是指在硅晶片上制造晶体管的精细程度，通常用纳米(nm)来表示。工艺进步的意义更高的集成度在同样大小的芯片上集成更多晶体管，实现更强性能。更低的功耗晶体管体积变小，工作时消耗的电能随之减少。更低的发热量有助于CPU在更高频率下稳定运行。主流工艺当前主流为7nm/5nm，3nm已开始应用，未来将继续向更小纳米数演进。主流CPU品牌Intel(英特尔)成立于1968年，全球最大的半导体芯片制造商。产品线丰富，覆盖入门到高端旗舰全系列。市场份额大，品牌知名度高，产品稳定可靠。AMD(超微半导体)成立于1969年，Intel最主要的竞争对手。Ryzen系列大获成功，性能与性价比突出。在多核性能方面表现尤为出色，赢得广泛青睐。CPU选购建议确定用途根据办公、游戏或专业创作等不同场景，选择单核或多核性能更优的产品。考虑兼容性确保CPU接口类型与主板相匹配，避免无法安装。关注散热高性能CPU发热量更大，需配备合适的散热器以保证稳定运行。平衡预算在满足性能需求的前提下，选择性价比最高的产品。主板(Motherboard)计算机的“骨架”主板的功能硬件连接提供接口和插槽，安装CPU、内存、显卡等设备。数据传输通过芯片组和总线，实现各硬件间数据交换。供电分配将电源提供的电能稳定分配给各个硬件设备。BIOS/UEFI初始化硬件并引导操作系统启动。扩展功能通过PCIe插槽扩展网卡、声卡等设备。主板的主要组成部分CPU插槽安装CPU的地方。内存插槽安装内存条的地方，通常有2-4个。PCIe插槽用于安装显卡、声卡、网卡等扩展卡。SATA接口连接机械硬盘、固态硬盘等存储设备。M.2接口高速接口，用于连接M.2规格的固态硬盘。芯片组(Chipset)主板的“大脑”，协调各硬件数据传输。I/O挡板集成USB、音频、网络等外部接口。芯片组芯片组（Chipset）是主板的“大脑”，负责管理和协调CPU、内存、显卡等部件间的数据传输。传统南北桥架构北桥(NorthBridge)连接CPU、内存和显卡，处理高速数据传输。南桥(SouthBridge)连接硬盘、USB、音频等，处理低速数据传输。现代单芯片PCH设计PCH(PlatformControllerHub)集成南北桥功能，简化主板设计。主板的版型ATX标准版型尺寸最大(30.5x24.4cm)，接口和插槽最多，扩展性最强，适合高性能电脑和工作站。Micro-ATX紧凑型尺寸较小(24.4x24.4cm)，性价比高，接口和插槽适中，是主流家用电脑的首选。Mini-ITX迷你版型尺寸最小(17x17cm)，专注于小巧体积，适用于迷你电脑、HTPC等对空间有严格要求的场景。不同版型主板尺寸对比主板选购建议CPU兼容性主板的CPU插槽必须与所选择的CPU型号相匹配。芯片组不同的芯片组提供不同的功能和扩展能力。版型根据机箱大小和个人需求选择合适的版型。内存支持关注支持的内存类型、频率和最大容量。存储接口选择SATA、M.2等合适的接口。扩展接口确保PCIe、USB、音频接口等满足需求。品牌与质量：选择知名品牌保证系统稳定性和使用寿命。主板的发展趋势更小的芯片组从南北桥到单芯片PCH，集成度越来越高，体积越来越小。更快的接口PCIe4.0/5.0与USB4普及，提供超高数据传输速度。更好的供电设计强大的供电模块，为高性能CPU提供稳定支持。集成更多功能集成无线网卡、蓝牙、高品质声卡，减少额外支出。AI功能的加入高端主板内置AI芯片，实现智能超频与散热。更强的扩展性满足多外设连接需求，支持未来硬件升级。内存(RAM)计算机的“短期记忆”内存的功能加载程序启动程序时，系统将代码和数据从硬盘加载至内存。运行程序CPU直接从内存读取指令和数据，并将结果写回内存。数据交换CPU、显卡、硬盘等设备间数据交换的中转站。多任务支持内存的高读写速度是提升计算机运行效率的关键。内存的性能指标容量(Capacity)内存可存储的数据量，单位GB。容量越大，可同时运行的程序越多。频率(Frequency)内存工作频率，单位MHz/GHz。频率越高，内存读写速度越快。时序(Timings)描述内存延迟的参数（如CL）。时序越低，延迟越小，性能越好。通道数(Channels)单/双/四通道模式。通道数越多，内存带宽越大，数据传输越快。内存频率与时序示意图内存的类型DDR4内存频率范围:2133MHz-4000MHz+工作电压:1.2V，功耗较低市场主流，技术成熟，性价比高DDR5内存频率范围:4800MHz-6400MHz+工作电压:1.1V，功耗更低性能更强，容量更大，未来趋势双通道内存工作原理单通道：数据串行传输，一次仅传输一个数据。双通道：数据并行传输，一次可同时传输两个数据。核心优势带宽翻倍：双通道模式下，内存带宽理论提升一倍。性能改善：显著提升多任务处理及大型程序运行效率。双通道内存数据传输示意图内存选购建议确定容量办公/日常8GB够用，游戏16/32GB，内容创作建议32GB以上。选择类型根据主板与CPU支持，选择DDR4或DDR5内存。频率与时序预算允许时，优先选择更高频率、更低时序的内存。组建双通道购买两条同规格内存组建双通道，以获得最佳性能。存储设备计算机的“长期记忆”机械硬盘(HDD)工作原理硬盘内金属盘片高速旋转，磁头悬浮于表面，通过改变或检测磁极性来记录和读取数据。优缺点优点：容量大、价格低、技术成熟缺点：速度慢、功耗高、怕震动机械硬盘内部结构示意图固态硬盘(SSD)工作原理使用闪存芯片存储数据，通过主控芯片管理，无机械运动部件。核心优势读写速度极快抗震抗摔，稳定可靠功耗低、噪音小、发热低主要挑战单位容量价格较高，存在写入寿命限制。固态硬盘内部结构示意图HDDvsSSD机械硬盘(HDD)读写速度慢(通常为100-200MB/s)容量大(可达20TB以上)价格低(每GB约0.03-0.05元)抗震性差固态硬盘(SSD)读写速度快(通常为500-3000MB/s)容量相对较小(通常为1TB-4TB)价格高(每GB约0.1-0.2元)抗震性好SSD在功耗、噪音和启动速度上优势显著，HDD则凭借大容量和低成本在数据存储领域占据一席之地。其他存储设备U盘(USBFlashDrive)体积小巧，便携性强，采用闪存芯片存储，是最常用的移动存储设备。移动硬盘(ExternalHDD)容量大，适合存储海量数据，通过USB接口连接，传输速度较快。SD卡(SecureDigital)体积微小，主要用于相机、手机等移动设备，容量灵活。存储设备选购建议预算充足，追求极致性能选择固态硬盘(SSD)，极大提升开机与程序启动速度。预算有限，需要大容量选择机械硬盘(HDD)或“SSD+HDD”组合方案。需要移动存储根据速度和容量需求，选择U盘或移动硬盘。关注接口匹配设备接口，如USB3.0/3.1、Type-C等。品牌和质量选择知名品牌，保证数据安全与可靠性。输入/输出设备用户与计算机交互的桥梁输入设备键盘(Keyboard)通过按键输入文字、数字和命令，是最常用的输入设备之一。鼠标(Mouse)控制屏幕光标，进行选择、拖动等操作，分为有线和无线等类型。扫描仪(Scanner)将纸质文档、图片等转换为数字图像，方便编辑和存储。麦克风(Microphone)输入声音信号，用于语音识别、视频通话和录音等场景。手写板(GraphicsTablet)通过手写笔进行绘画、书写，适合数字艺术创作和精确输入。输入设备是用户与计算机交互的桥梁，将物理世界的信息转化为数字信号。输出设备显示器(Monitor)将图像和文字信息显示在屏幕上，是最常用的输出设备。打印机(Printer)将文档、图片等打印到纸张上，常见类型有喷墨、激光等。音箱/耳机(Audio)输出声音信号，用于播放音乐、视频声音、游戏音效等。投影仪(Projector)将屏幕图像投射到更大的屏幕或墙面上，用于会议、教学等。显示器的性能指标分辨率(Resolution)屏幕像素点数量，决定图像清晰度。常见1080P,2K,4K。刷新率(RefreshRate)每秒刷新次数(Hz)，影响画面流畅度，游戏优选高刷。色域(ColorGamut)可显示颜色范围，色域越广，色彩越丰富真实。对比度(ContrastRatio)最亮白与最暗黑比值，影响图像层次感与细节。响应时间(ResponseTime)像素颜色转换时间(ms)，越短拖影越少。综合考量，选择最适合您的显示器。I/O设备选购建议键盘办公用户：手感舒适、噪音小的薄膜键盘。游戏玩家：机械键盘，可选不同轴体（青/红/茶/黑）。鼠标普通用户：手感舒适、价格适中的鼠标。游戏玩家：高DPI、可编程按键、人体工学设计。显示器办公日常：24-27英寸，1080P/2K，60Hz。游戏玩家：27+英寸，2K/4K，144Hz+，响应快。内容创作：广色域、高色准的专业显示器。打印机家庭/学生：性价比高的喷墨打印机。办公用户：高速、耗材便宜的激光打印机。显卡(GPU)计算机的“图形心脏”显卡的功能图形渲染处理顶点与像素数据，通过几何变换、光照计算、纹理映射等操作生成逼真的3D图像。视频解码/编码硬件加速高清视频的解码与编码，减轻CPU负担，提升播放、编辑及导出效率。通用计算利用强大的并行计算能力，应用于AI训练、科学计算、密码学等非图形领域。GPU核心与显存示意图显卡的性能指标GPU核心(GPUCore)显卡的“CPU”，核心数与频率直接决定图形处理能力。显存(VRAM)存储图形数据，容量、位宽和频率决定数据处理能力。CUDA核心/流处理器负责并行计算的单元，数量越多并行能力越强。光线追踪(RayTracing)模拟真实光影传播，生成逼真的画面效果。DLSS技术AI驱动的超分技术，平衡画质与游戏帧率。综合以上指标，共同决定显卡的最终表现。集成显卡vs独立显卡集成显卡位置：集成在CPU或主板上性能：较弱，满足日常办公与轻度娱乐显存：共享系统内存(RAM)功耗/价格：低功耗，免费（已集成）独立显卡位置：独立板卡，插在PCIe插槽性能：强劲，支持大型游戏与专业应用显存：拥有独立显存(VRAM)功耗/价格：高功耗，需额外购买主流显卡品牌NVIDIA显卡芯片市场的领导者，产品线丰富，覆盖全系列。强大的CUDA生态，以及光线追踪、DLSS等先进技术。AMDNVIDIA的主要竞争对手，近年市场表现出色，性价比高。拥有光线追踪技术及FSR超分辨率技术。主要板卡厂商：华硕(ASUS)、技嘉(GIGABYTE)、微星(MSI)、七彩虹(Colorful)、影驰(GALAX)等。显卡选购建议确定用途办公/日常：集成或入门独显即可。游戏玩家：根据分辨率选择中端至旗舰卡。内容创作：优先选择NVIDIARTX系列或专业卡。考虑兼容性主板接口：需与PCIe插槽兼容。机箱空间：确保显卡长度能容纳。电源功率：保证功率和供电接口充足。关注散热散热效果：影响高负载下的稳定性和寿命。综合需求、预算与兼容性，选择最适合您的显卡。声卡与网卡计算机的“声音”与“网络”接口声卡(SoundCard)工作原理声音输出将数字音频信号转换为模拟信号，通过音箱或耳机播放。声音输入将麦克风采集的模拟信号转换为数字信号存储。分类集成声卡：主板集成，满足日常需求。独立声卡：专业级音质，功能强大。声卡工作流程示意图网卡(NetworkCard)工作原理作为计算机与网络的接口，负责数据的转换与收发，是连接网络的关键硬件。分类有线网卡通过网线连接，速度快、稳定性高，支持千兆/2.5G等标准。无线网卡通过Wi-Fi连接，便携性强，主流标准为Wi-Fi5/6。网卡连接示意图感谢观看希望本次课程能对你有所帮助！项目3计算机软件从系统内核到应用生态CONTENTS01软件系统导论SoftwareSystemIntroduction02系统软件：基石与内核SystemSoftware:TheFoundation03应用软件：工具与赋能ApplicationSoftware:Tools&Empowerment01软件系统导论什么是软件？程序(Program)计算机执行特定任务的指令集合。数据(Data)程序处理的对象，是软件操作的基础。文档(Documentation)描述程序功能、使用方法等的信息。总结：软件是计算机系统的灵魂，是无形的指挥者。软件的无形性与核心特性无形性没有物理形态，通过运行状态感知。复杂性由大量代码和数据构成，逻辑关系复杂。可复用性优秀的代码和模块可以被重复使用。易变性需求变更频繁，需要不断迭代和维护。软件系统的层次结构用户层(UserLayer)软件的使用者，通过应用软件与系统交互。应用软件层(ApplicationSoftwareLayer)直接面向用户，解决具体领域的问题。系统软件层(SystemSoftwareLayer)管理和控制硬件资源，为上层软件提供支持。硬件层(HardwareLayer)计算机系统的物理基础，包括CPU、内存、外设等。02系统软件：基石与内核系统软件：计算机的基石定义控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统。核心功能调度、监控和维护计算机系统，管理硬件资源。形象比喻如同计算机的“操作系统”，是所有软件运行的基础。操作系统(OS)：核心中的核心处理器管理分配CPU时间，处理中断，决定程序执行优先级。存储管理管理内存空间，确保程序和数据的安全高效访问。设备管理控制和协调键盘、鼠标等所有外部设备的工作。文件管理管理磁盘上的文件和目录，提供便捷的存取接口。主流操作系统：Windows图形用户界面(GUI)直观易用，普及度高。丰富的软件生态兼容大量应用程序。强大的兼容性支持多种硬件和设备。最新版本：Windows11优化了界面和多任务体验。主流操作系统：Linux开源免费源代码开放，社区驱动，自由分发。稳定性与安全广泛用于服务器，以高可靠性著称。丰富的发行版Ubuntu,CentOS,Debian等满足不同场景。强大的命令行提供高效、自动化的系统管理能力。主流操作系统：Unix历史悠久现代操作系统的鼻祖，奠定行业基础。稳定性与可靠性应用于金融、科研等关键领域。强大的命令行丰富的工具集，构建高效开发环境。“一切皆文件”独特的设计哲学，统一设备与数据管理。主流操作系统：MacOS精致的用户体验界面美观，操作流畅，交互逻辑清晰。强大的多媒体处理在创意设计领域优势明显，性能卓越。安全性和隐私保护内置多种安全机制，守护用户数据。生态系统整合与iPhone,iPad等设备无缝协作。主流操作系统：iOS为移动设备而生专为iPhone,iPad设计，深度整合硬件与软件。流畅稳定优化的硬件和软件结合，带来极致顺滑体验。严格的应用审核AppStore保证应用质量和安全，杜绝恶意软件。隐私保护强大的用户数据安全措施，守护您的个人信息。主流操作系统：Android开源开放被众多手机厂商采用和定制，构建丰富的硬件生态。丰富的应用生态数百万应用程序，满足用户多样化的需求场景。强大的硬件兼容性广泛支持各类硬件连接，拓展设备功能边界。高度可定制用户可深度个性化界面与功能，打造专属设备。数据库管理系统(DBMS)数据定义定义数据库的结构、数据类型和关系模式。数据操作提供数据的增加、删除、修改和查询功能。数据组织与存储高效地分类组织和管理数据，优化存储结构。数据保护与维护保证数据的安全性、完整性和并发控制。性能监控与优化监控系统运行状态，提供索引、查询优化等工具。数据备份与恢复定期备份数据，并在故障时快速恢复。系统实用程序：系统的“瑞士军刀”诊断程序检测和修复硬件/软件故障。调试程序帮助开发人员定位和修复程序错误。备份程序保护重要数据，防止丢失。这些工具共同构成了系统维护的基石，确保计算机稳定、高效地运行。驱动程序：硬件与软件的桥梁应用程序操作系统驱动程序硬件设备驱动程序将操作系统的指令转换为硬件能识别的控制代码，是确保硬件正常工作的关键“翻译官”。编程语言：软件开发的工具C语言高效、底层，是系统开发和嵌入式编程的基石。C++面向对象，兼顾性能，广泛用于游戏与大型应用。Java一次编写，到处运行，企业级应用的首选。Python简洁易读，在数据分析和人工智能领域大放异彩。软件开发流程需求分析明确软件目标与功能，为开发奠定基础。设计规划软件架构、数据库及用户界面。编码根据设计文档编写代码实现功能。测试发现并修复缺陷，确保软件质量。部署将软件发布上线，交付用户使用。维护持续监控、更新和优化软件性能。编译系统：将代码转换为程序源代码SourceCode编译器Compiler可执行文件ExecutableFile编译的三个主要阶段预处理处理宏定义、文件包含等指令，生成预处理后的代码。编译将预处理后的代码翻译成汇编语言或机器指令。链接将多个目标文件和库文件合并，生成最终的可执行文件。软件开发工具集成开发环境(IDE)提供代码编辑、编译、调试等一站式服务，如VisualStudio,IntelliJIDEA。版本控制系统帮助团队协同工作，管理代码变更历史，如Git。项目管理工具用于跟踪和管理软件开发项目的进度，如Jira。未来趋势：人工智能与机器学习智能应用软件变得更加智能，能够自主学习和决策。自动化自动化测试、自动化运维，大幅提升效率。数据分析从海量数据中挖掘深层价值，驱动业务增长。未来趋势：云计算按需服务资源弹性伸缩，降低成本。边缘计算数据处理向网络边缘移动。Serverless架构开发者无需关心服务器管理。未来趋势：物联网(IoT)设备互联亿万设备连接到互联网，构建万物互联的智能世界。嵌入式软件智能设备的普及，带来对嵌入式软件需求的激增。实时数据处理处理来自海量设备的实时数据流，挖掘数据价值。IoT正重塑行业生态，带来前所未有的挑战与机遇。未来趋势：低代码/无代码开发降低开发门槛非专业开发者也能通过图形化界面创建应用，释放业务创新潜力。提高开发效率通过拖拽组件、复用模板，将开发周期缩短数倍，快速交付价值。敏捷迭代快速响应业务需求变化，实现应用的灵活调整与持续优化。软件安全：不容忽视的生命线数据泄露保护用户隐私和企业机密。恶意攻击防范病毒、黑客攻击。系统漏洞及时修复漏洞，保障系统安全。构建全方位安全体系，为软件产品保驾护航。03应用软件：工具与赋能应用软件：直接服务于用户定义在系统软件平台上开发，满足用户特定领域需求的软件。分类通用软件和专用软件。核心特点面向特定用户需求提供具体功能解决方案通用软件：办公软件MicrosoftOfficeWord:文字处理Excel:电子表格PowerPoint:演示文稿WPSOfficeWPS文字:文字处理WPS表格:电子表格WPS演示:演示文稿办公软件是数字化办公的基石，无论是微软Office还是国产WPS，都为我们提供了高效、便捷的文档处理方案。通用软件：图像处理软件AdobePhotoshoprastergraphicsediting,photoretouching.主要用途:专业照片修图与合成位图设计与数字绘画AdobeIllustratorvectorgraphicsediting,logodesign,illustration.主要用途:Logo设计与品牌视觉识别矢量插画与信息图表制作Photoshop处理位图，Illustrator创建矢量图，两者共同构成了现代视觉设计的基石。通用软件：多媒体软件视频播放与编辑VLCMediaPlayer功能强大的跨平台视频播放器，几乎支持所有视频格式。AdobePremierePro专业级视频编辑软件，广泛应用于电影、电视和网络视频制作。音频播放与编辑AdobeAudition专业的音频编辑和混音工具，为播客和音乐制作提供强大支持。Foobar2000轻量级、高度可定制的音频播放器，深受发烧友喜爱。多媒体软件极大地丰富了我们的数字生活，从日常娱乐到专业创作，无处不在。专用软件：金融行业高度稳定性和安全性确保交易的顺利进行，保障客户资产安全。实时性提供实时的市场行情和交易处理，抢占先机。风险控制对交易行为进行智能监管和风险评估，防患未然。专用软件：医疗行业电子病历系统高效管理、存储和共享患者的完整病历信息，实现诊疗过程数字化。医疗影像系统专业处理X光、CT、MRI等影像数据，辅助精准诊断与治疗方案制定。提升效率与准确性优化医疗流程，支持远程协作，为医疗质量监控和科研提供数据基础。技术赋能医疗，共创健康未来专用软件：其他行业制造业CAD/CAM软件，用于产品设计和制造。教育行业在线学习平台、教务管理系统。物流行业物流管理系统，用于货物跟踪和调度。专用软件是推动各行业数字化转型的核心动力。总结：软件定义世界软件是推动科技进步的核心动力。软件深刻改变了我们的生活、工作和娱乐方式。未来，软件将继续扮演更加重要的角色。感谢聆听Q&A项目4计算机网络ComputerNetworksCONTENTS01计算机网络概述02网络通信原理03网络设备与协议04网络安全01计算机网络概述计算机网络的定义定义将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。核心计算机技术与通信技术的结合。目标资源共享和信息传递。网络构成示意独立功能的计算机通信线路与连接设备网络协议与管理软件计算机网络的功能数据通信实现不同计算机间的数据传输。资源共享共享硬件、软件和数据资源。提高可靠性通过冗余设计提高容错能力。分布式处理多台计算机协同完成复杂任务。负载均衡均匀分配任务，提高系统效率。计算机网络通过数据通信、资源共享、可靠性保障、分布式处理和负载均衡五大核心功能，构建了高效、稳定、互联的现代信息基础设施。功能详解-数据通信定义数据通信是指在不同计算机之间传输文本、图像、音频、视频等各种形式的数据。应用电子邮件、即时通讯、视频会议等。特点快速、准确、不受时空限制。功能详解-资源共享硬件共享共享打印机、扫描仪、存储设备等硬件资源，提升设备利用率。软件共享在服务器上集中部署网络操作系统和应用软件，供多用户访问。数据共享共享数据库、文件和文档，实现信息协同与高效流转。多用户网络资源共享示意图计算机网络的分类按地理范围局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、互联网(Internet)按拓扑结构总线型、星型、环型、树型、网状型按传输介质有线网络(双绞线、光纤)、无线网络(Wi-Fi、蓝牙)按使用性质公用网络(如互联网)、专用网络(如企业内网)分类详解-局域网(LAN)定义在较小的地理范围内（如一个办公室、一栋楼）由多台计算机组成的网络。特点高速度、低延迟、成本低、易管理。应用企业内部网、校园网。办公室局域网示意图分类详解-广域网(WAN)定义覆盖广阔地理范围（如一个国家、一个洲）的网络。特点低速度、高延迟、成本高、技术复杂。应用互联网的骨干网，连接全球各地的局域网。网络体系结构的概念定义为完成计算机间的通信合作，将网络功能划分为明确定义的层次，并规定同层通信协议及相邻层接口服务。目的降低网络设计的复杂性，提高系统的灵活性和标准化程度。核心分层（Layer）和协议（Protocol）。分层结构示意应用层传输层网络层网络接口层OSI参考模型什么是OSI模型？开放式系统互联参考模型，是国际标准化组织(ISO)制定的一个用于计算机或通信系统间互联的标准体系。七层结构从下到上分为七个层次，每一层都有其明确的功能和服务。应用层(ApplicationLayer)为应用程序提供网络服务表示层(PresentationLayer)数据的加密、解密、压缩、解压缩会话层(SessionLayer)建立、管理和终止通信会话传输层(TransportLayer)端到端的通信，确保数据完整性网络层(NetworkLayer)路径选择和数据包转发数据链路层(DataLink)将数据封装成帧，进行差错检测物理层(PhysicalLayer)传输原始的比特流OSI模型-物理层核心功能负责处理物理介质上的信号传输，定义了机械、电气、功能和规程特性。典型设备：网卡(NIC)传输介质通过不同的物理介质实现比特流的透明传输，是网络通信的基础。常见介质：双绞线(TwistedPair)OSI模型-数据链路层功能将物理层接收到的信号封装成帧，并进行差错检测和纠正。典型设备交换机(Switch)协议以太网(Ethernet)OSI模型-网络层核心功能负责将数据包从源主机发送到目标主机，进行路由选择。典型设备路由器(Router)关键协议IP协议(InternetProtocol)OSI模型-传输层TCP传输控制协议面向连接：建立连接后再通信可靠传输：确认、重传、排序机制流量控制：避免接收方过载UDP用户数据报协议无连接：无需建立连接，直接发送不可靠：尽力而为，不保证送达高速高效：开销小，延迟低核心功能：为应用层提供端到端的通信服务，通过TCP/UDP协议确保数据的可靠或高效传输。OSI模型-应用层核心功能为应用程序提供网络服务接口，是用户与网络的直接交互点。HTTP协议超文本传输协议，用于浏览器与服务器之间的网页数据交换。FTP协议文件传输协议，用于在网络上进行文件的上传和下载操作。SMTP协议简单邮件传输协议，负责电子邮件的发送。DNS协议域名系统，将易于记忆的域名解析为IP地址。TCP/IP参考模型模型定义互联网的核心通信协议簇，将复杂的网络通信过程划分为四个抽象层次，实现了网络世界的互联互通。与OSI模型对比TCP/IP是事实上的工业标准，而OSI是理论上的理想模型。TCP/IP将OSI的七层简化为更实用的四层结构。四层结构应用层传输层网络层网络接口层TCP/IP模型是互联网的基石，以其简洁、实用的特性成为全球网络通信的“事实标准”。02网络通信原理数据通信系统的组成一个完整的数据通信系统由五个基本部分组成：信息源信息的产生地，可以是计算机、人或其他设备。发送设备将信息源产生的信号转换为适合在信道中传输的形式。信道信号传输的媒介，如双绞线、光纤或电磁波。接收设备将从信道接收到的信号还原成原始信息。数据通信系统组成示意图数据封装与解封装封装(Encapsulation)应用层数据从应用程序产生传输层添加TCP/UDP头部，形成数据段网络层添加IP头部，形成数据包数据链路层添加MAC头部和尾部，形成数据帧解封装(Decapsulation)数据链路层剥离MAC头尾部，还原数据包网络层剥离IP头部，还原数据段传输层剥离TCP/UDP头部，还原数据应用层数据提交给目标应用程序网络通信协议TCP/IP协议族互联网的核心协议集，定义了电子设备如何连入互联网及数据传输方式。HTTP协议超文本传输协议，用于万维网中客户端与服务器的通信，是网页浏览的基础。FTP协议文件传输协议，专门用于在网络上进行文件的上传和下载。SMTP协议简单邮件传输协议，负责电子邮件的发送和在邮件服务器间的传递。03网络设备与协议网络设备-路由器核心功能连接不同的网络，进行智能的路由选择和数据包转发。工作层次工作在OSI模型的网络层（第三层），基于IP地址进行寻址。关键技术路由协议（如RIP,OSPF）用于构建和维护路由表。路由器内部结构示意图网络设备-交换机功能在局域网内实现多台设备之间的数据交换。工作层次数据链路层（OSI模型第二层）。关键技术MAC地址学习、端口转发。交换机工作原理示意图网络设备-集线器功能将多个设备连接到同一个网络，它是一个共享设备。工作层次OSI参考模型的物理层（Layer1）。缺点所有设备共享带宽，同一时间只能单设备发送数据，易产生冲突。网络设备-网卡功能计算机与网络之间的接口，负责将计算机的数据转换为网络信号。工作层次工作于OSI模型的物理层和数据链路层，实现信号转换与链路管理。关键参数传输速率（如1Gbps,10Gbps）与全球唯一的MAC地址。PCIe有线网卡网络协议-IP协议协议定义互联网协议(IP)是网络层的核心，负责将数据包从源主机路由至目标主机。关键概念IP地址：设备在网络中的唯一标识。子网掩码：用于区分网络地址和主机地址。网关：连接不同网络的“关口”。IPv4vsIPv6IPv4协议32位地址，约43亿个地址空间。IPv6协议128位地址，地址空间近乎无限。由于IPv4地址耗尽，全球正逐步向IPv6协议过渡，以满足未来物联网时代的地址需求。网络协议-TCP协议协议定义传输控制协议（TCP）是传输层的核心协议，提供可靠的、面向连接的字节流服务。关键机制三次握手建立可靠连接的初始化过程。四次挥手优雅地终止连接，确保数据完整传输。流量控制根据接收方能力调整发送速率，避免溢出。三次握手(Three-WayHandshake)通过SYN和ACK信号的交换，客户端与服务器确认彼此的发送和接收能力，建立稳定连接。网络协议-UDP协议定义用户数据报协议，是传输层的协议，提供不可靠的、无连接的通信服务。特点速度快、开销小，无需建立连接和进行数据确认。应用实时视频、在线游戏、语音通话等对实时性要求高的场景。网络协议-HTTP协议协议定义超文本传输协议(HTTP)是应用层协议，用于在Web浏览器和服务器之间传输超文本数据。工作方式基于经典的客户端-服务器模型，由客户端主动发起请求，服务器接收并处理后返回响应。安全对比(HTTPS)HTTPS是HTTP的安全版本，通过SSL/TLS协议对传输数据进行加密，保障数据安全。HTTP请求与响应过程示意图网络协议-DNS协议什么是DNS？域名系统(DomainNameSystem)，是应用层协议，负责将域名转换为IP地址。工作方式采用分布式数据库设计，全球部署，共同协作完成域名解析任务。应用场景当输入时，DNS会将其转换为服务器IP地址。工作原理示意DNS解析流程：从本地缓存到根服务器的查询过程局域网技术-以太网定义目前应用最广泛、最主流的局域网技术标准