計算機三級網(wǎng)絡技術課件1.ppt

三級網(wǎng)絡技術 第一章計算機基礎 1 1計算機系統(tǒng)的組成 3 1 1 1計算機的特點 信息處理的特性計算機不是簡單的計算器 它主要的功能是對信息的處理 廣泛的適應性適用于多種行業(yè) 不同行業(yè)使用不同的軟硬件來適應 計算機的價值觀購買計算機可以滿足需要就可以 不必一味追求高性能 計算機的利弊觀計算機不是萬能的 不能完全代替人的工作 4 1 1 2計算機的發(fā)展階段 大型機階段分為電子管 晶體管 中小規(guī)模集成電路 超大規(guī)模集成電路幾個發(fā)展時期代表性企業(yè) IBM 富士通 DEC小型機階段是對大型機的第一次 縮小化 代表企業(yè) DEC代表機型 VAX微型機階段是對大型機的第二次 縮小化 代表企業(yè) 蘋果 IBM客戶機 服務器階段在20世紀70年代開始出現(xiàn)局域網(wǎng) 局部范圍的網(wǎng)絡 對等網(wǎng) 每臺計算機從邏輯上都是平等的 非對等網(wǎng)絡 存在主從關系 也稱C S結構 其中C表示CLIENT 客戶機 S表示SERVER 服務器互聯(lián)網(wǎng)階段從美國國防部的阿帕網(wǎng) ARPANET 開始 Internet迅速發(fā)展起來 5 計算機發(fā)展的重要事件 1946年世界上第一臺計算機ENIAC誕生 它是一臺電子管的計算機 1971年微型計算機誕生 以INTEL公司的4004和4040為標志 1969年互聯(lián)網(wǎng)絡的前身ARPANET 阿帕網(wǎng) 誕生 1991年6月我國第一條互聯(lián)專線從中科院的高能物理所 簡稱高能所 連到斯坦福大學的直線加速器上 標志著中國開始進入互聯(lián)網(wǎng)領域 1994年我國實現(xiàn)了采用TCP IP的國際互聯(lián)網(wǎng)的全功能連接 6 1 1 3計算機的種類 1 傳統(tǒng)的分類巨型機大型機中型機小型機微型機 7 1 1 3計算機的種類 2 現(xiàn)代的分類服務器一般具有強大的處理能力 大容量的存儲設備和快速的輸入輸出通道和聯(lián)網(wǎng)能力的稱為專業(yè)級服務器 需要注意 任何計算機都要可以充當服務器工作站一般指圖形工作站 主要表現(xiàn)在需要一個較大的顯示器和較強的圖形處理能力臺式機一般就指個人電腦 筆記本又稱便攜機 功能與臺式機不相上下 但價格較貴手持設備又稱掌上電腦 如PDA 商務通 第三代手機 8 1 1 5計算機的技術指標 目的 判斷一臺計算機的優(yōu)劣主要技術指標 位數(shù)速度容量帶寬版本可靠性 9 1 位數(shù) 也稱字長 是指CPU一次能處理數(shù)據(jù)的位數(shù) 通常與CPU的寄存器位數(shù)有關 字長越長 數(shù)的表示范圍也越大 精度也越高 計算機有8位 16位 32位以及64位之分 奔騰是32位的 這是指該處理器 特別是其中的寄存器能夠保存32位的數(shù)據(jù) 計算機中數(shù)據(jù)的常用單位 位 bit 計算機中最小的數(shù)據(jù)單位 指的是二進制數(shù)的一位 也稱為 比特 一位只能存放一個二進制數(shù) 即 0 或 1 字節(jié) Byte 計算機存儲容量的基本單位 計算機存儲容量的大小是用字節(jié)的多少來衡量的 一個字節(jié)等于8位 即 lB 8bit 字 word 由一個或若干個字節(jié)組成 通常為16位 因此32位是一個雙字長 64位是兩個雙字長 10 十進制 二進制 十六進制 十進制 日常生活中使用 逢十進一二進制 計算機內部采用的二進制 逢二進一如 1010 相當于是十進制10 讀作 幺零幺零 十六進制 二進制太長 容易寫錯 用一個十六進制數(shù)據(jù)表示四位二進制 對應關系 0 0000 1 0001 2 0010 3 0011 A 1010 B 1011 C 1100 D 1101 E 1110 F 1111例如 CD21 1100110100100001 11 2 速度 每秒鐘執(zhí)行的指令條數(shù)來表示單位 MIPS MillionInstructionsPerSecond 含義 單字長定點指令的平均執(zhí)行速度 即每秒執(zhí)行一百萬條指令例如 經(jīng)典奔騰的處理速度可達到300MIPS 每秒執(zhí)行浮點指令的平均數(shù)目來表示單位 MFLOPS MillionFLOatingInstructionPerSecond 含義 每秒執(zhí)行一百萬條浮點指令 常用的單位還有GFLOPS TFLOPS等 轉換關系是 1TFLOPS 103GFLOPS 106MFLOPS 12 3 容量 不僅影響著存儲程序和數(shù)據(jù)的多少 也影響著這些程序的運行速度單位是字節(jié) 英文為Byte 縮寫為B 常用的單位還有KB MB GB TB等 它們之間的關系是 1TB 210GB 220MB 230KB 240B磁盤存儲器除了存儲容量外 還有一些特殊的指標 平均尋道時間 磁頭沿著盤徑移動到達需要讀寫的那個磁道花費的平均時間 平均等待時間 需要讀寫的扇區(qū)旋轉到讀寫磁頭下面花費的平均時間 數(shù)據(jù)傳輸速率 磁頭找到所需讀寫的扇區(qū)后 每秒鐘可以讀出或寫入磁盤的字節(jié)數(shù) 13 4 數(shù)據(jù)傳輸率 也常稱為帶寬 反映計算機的通信能力單位 bps bitspersecond 即每秒傳輸1位或1比特常用單位有Kbps Mbps Gbps 換算關系是 1Gbps 103Mbps 106Kbps 109bps與衡量內存或磁盤容量區(qū)別 1TB 210GB 220MB 230KB 240B 14 5 版本 不同時期有不同的型號和版本 型號和版本號往往能簡單地放映出性能的優(yōu)劣 例如 Windows2003要比Windows2000作了不少的改進 Office2003在Office2000的基礎上進行的功能的擴充 型號和版本號往往具體商業(yè)色彩 不能算作技術指標 15 6 可靠性 MTBF MeanTimeBetweenFailures 平均無故障時間多長時間系統(tǒng)發(fā)生一次故障 反映了計算機系統(tǒng)的可靠性MTTR MeanTimeToRepair 平均故障修復時修復一次故障所需的時間 反映了計算機系統(tǒng)的可維修性MTBF時間很長 MTTR時間很短 說明系統(tǒng)的可靠性高 16 1 1 6計算機的應用領域 1 科學計算計算機用于數(shù)學問題的計算 是計算機應用最早的領域 如 解方程組 解微分方程又稱為數(shù)值計算2 事務處理又稱為信息管理 用計算機對信息進行收集 加工 存儲和傳遞等工作如 辦公室自動化 企業(yè)管理 情報檢索等3 過程控制用計算機對工業(yè)生產(chǎn)過程或某種裝置的運行過程進行狀態(tài)檢測并實施自動控制4 輔助工程CAD 計算機輔助設計 CAM 計算機輔助制造 CAT計算機輔助測試 CAE計算機輔助工程 CAI計算機輔助教學 17 1 1 6計算機的應用領域 5 人工智能利用計算機對人進行智能模擬 它包括用計算機模仿人的感知能力 思維能力和行為能力等 例如 識別語言 文字 圖形以及學習 推理和適應環(huán)境的能力等等 6 網(wǎng)絡應用如 電子郵件 WWW服務 資料檢索 IP電話 電子商務 電子政務 BBS 遠程教育等 7 多媒體應用如 文化教育 技術培訓 電子圖書 觀光旅游 商用及家庭應用等方面 1 2計算機硬件組成 19 1 2 1計算機硬件和軟件 1 硬件和軟件計算機系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成 缺一不可兩者有本質區(qū)別硬件具有原子的特性而軟件具有比特的特性功能上具有等價性某個功能既可以用硬件實現(xiàn) 也可以用軟件實現(xiàn)硬件實現(xiàn)成本很高 但速度很快 軟件實現(xiàn)成本較低 但速度較慢究竟是使用硬件實現(xiàn)還軟件 要根據(jù)具體情況而定 發(fā)展上具有同步性往住硬件升級了 軟件也了隨之升級 反之也然 20 1 2 1計算機硬件和軟件 續(xù) 2 硬件的組成層次第一層次 芯片包括微處理器芯片 存儲器芯片 I O芯片等第二層次 板卡計算機的主板和各種插卡第三層次 設備在設備的機箱內 固定著相關板卡 其他部件以及相應的布線第四層次 網(wǎng)絡各種計算機設備通過聯(lián)網(wǎng)設備及傳輸線纜 形成大大小小的網(wǎng)絡 21 1 2 2微處理器芯片發(fā)展簡史 8位機時代 Intel8080Motorola的6800 Zilog的Z80等 16位機時代Intel8088 準16位芯片 內部體系結構是16位的 與外部設備的通信卻采用8位總線IBM PC芯片 用于個人計算平臺促進了DOS和Lotusl 2 3等軟件的成長32位機時代 奔騰機 成為運行Windows9x 2000 XP及大量PC應用軟件的重要平臺與奔騰競爭的芯片還有AMD公司的K6 Cyrix公司的MII以及IDT公司的WinChip芯片等 22 1 2 3奔騰芯片的技術特點 1 超標量 Superscalar 技術通過內置多條流水線來同時執(zhí)行多個處理 實質是以空間換取時間 在經(jīng)典奔騰中 由兩條整數(shù)指令流水線 U指令流水線和V指令流水線 和一條浮點指令流水線組成 2 超流水線 Superpipeline 技術通過細化流水 提高主頻 使得在一個機器周期內完成一個甚至多個操作 其實質是以時間換取空間 經(jīng)典奔騰的每條整數(shù)流水線都分為4級流水 即指領預取 譯碼 執(zhí)行 寫回結果 浮點流水線可分為8級流水 前4級與整數(shù)流水線相同 后4級則包括兩級浮點操作 一級四舍五入及寫回浮點運算結果 一級為出錯報告3 分支預測流水線斷流 從而必須重新取指令 這就影響了處理速度 在奔騰芯片上內置了一個分支目標緩存器 用來動態(tài)地預測程序分支的轉移情況 從而使流水線的吞吐率能保持較高的水平 23 1 2 3奔騰芯片的技術特點 續(xù) 4 雙Cache的哈佛結構 指令與數(shù)據(jù)分開Cache 即高速緩沖存儲器 為了解決CPU和主存之間速度匹配問題而設置的 介于CPU和主存之間的小容量存儲器 存取速度比主存快經(jīng)典奔騰有兩個8KB的超高速緩存 一個用于緩存指令 一個用于緩存數(shù)據(jù) 這就大大提高了訪問Cache的命中率5 固化常用指令把常用指令改用硬件實現(xiàn)6 增強的64位數(shù)據(jù)總線內部總線是32位 與存儲器之間的外部總線增為64位突發(fā)模式下 一個總線周期裝入256位的數(shù)據(jù) 24 1 2 3奔騰芯片的技術特點 續(xù) 7 采用PCI標準局部總線PCI 外圍部件接口標準VESA 視頻電子標準協(xié)會制定的PCI標準要比VESA標準8 錯誤監(jiān)測及功能冗余校驗技術內部錯誤檢測功能 在內部多處設置偶校驗 以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_功能冗余校驗技術 通過雙工系統(tǒng)的運算結果比較 判斷系統(tǒng)是否出現(xiàn)異常操作 并提出報告9 內建能源效率技術當系統(tǒng)不進行工作時 自動進入低耗電的睡眠模式10 支持多重處理許多超級計算機都是用大量的CPU芯片組成的多重處理系統(tǒng)奔騰提供的數(shù)據(jù)一致性以及存儲器的定序存取功能 使它適合于多級環(huán)境下數(shù)據(jù)的交換和任務的分配 25 1 2 4安騰芯片的技術特點 64位安騰是64位芯片 奔騰是32位使用EPIC技術CISC 復雜指令計算 用于80386 80486RISC 精簡指令計算 用于奔騰EPIC 簡明并行指令計算 用于安騰 26 1 2 5主機板與插卡的組成 1 主板組成主板是包括CPU 存儲器 總線 插槽以及電源等五大部分 2 主板分類 1 按CPU芯片分類 如486主板 奔騰主板 奔騰4主板等 2 按CPU插座分類 如Socket7主板 Slot1主板等 3 按主板的規(guī)格分類 如AT主板 Baby AT主板 ATX主板等 4 按存儲器容量分類 如16M主板 32M主板 64M主板等 5 按芯片集分類 如TX主板 LX主板 BX主板等 6 按是否即插即用分類 如PnP主板 非PnP主板等 7 按系統(tǒng)總線的帶寬分類 如66MHz主板 100MHz主板等 8 按數(shù)據(jù)端口分類 如SCSI主板 EDO主板 AGP主板等 9 按擴展槽分類 如EISA主板 PCI主板 USB主板等 10 按生產(chǎn)廠家分類 如聯(lián)想主板 華碩主板 海洋主板等 1 3計算機軟件組成 28 1 3 1軟件的基本概念 程序 指令序列體現(xiàn)了用戶要求計算機做什么 怎樣做 每一套指令序列均以某種代碼形式儲存于存儲器中軟件不能簡單地理解為就是程序 包括 程序數(shù)據(jù)文檔所有使用軟件的技能 29 1 3 2應用軟件的種類 1 桌面應用軟件字處理軟件 如微軟公司的Word CCED 金山的WPS電子表格軟件 如微軟公司的Excel Lotus公司的Lotus1 2 3數(shù)據(jù)庫軟件 如微軟公司的Access Corel公司的Paradox2 演示出版軟件圖形軟件 如微軟公司的VisioMaps Corel公司的CorelDraw投影演示軟件 如微軟公司的PowerPoint桌面出版軟件 如微軟公司的Publisher Adobe公司的PageMaker圖像處理軟件 如Adobe公司的PhotoshopWeb出版軟件 如微軟公司的FrontPage Macromedia公司的DreamWeaver 30 1 3 2應用軟件的種類 續(xù) 3 瀏覽工具軟件瀏覽軟件 如微軟公司的InternetExplorer Netscape公司的Communicator HotJavaBrowser等 新聞閱讀器軟件 如微軟公司的OutlookExpressNews新聞收集軟件 Internet工具軟件 4 管理效率軟件個人信息管理軟件 如微軟公司的Outlook財務軟件 如微公司的MoneyOCR軟件 如Caere公司OmniPagePro文檔管理軟件 如Xerox公司的ScanSoftPagisPro和項目管理軟件 如微軟公司的Project 31 1 3 2應用軟件的種類 續(xù) 5 通信協(xié)作軟件電子郵件軟件 如微軟公司的OutlookExpress傳真軟件 如Symantec公司的WinFaxProInternet通信軟件 如微軟公司的NetMeeting群件軟件 如微軟公司的Exchange遠程控制軟件 如Symantec公司的pcAnywhere6 系統(tǒng)維護軟件病毒防護軟件 如Dr Solomon sAnti VirusToolkit和TouchStonePC Cillin系統(tǒng)工具軟件 如SymantecNortonUtilities文件工具軟件 如NicoMakeWinZip 32 1 3 4程序 文檔與軟件開發(fā) 軟件開發(fā)過程軟件生命周期軟件產(chǎn)品從提出 實現(xiàn) 使用維護 停止使用到退役的過程計劃階段問題定義可行性研究開發(fā)階段開發(fā)初期 需求分析 總體設計 詳細設計開發(fā)后期 編碼 測試運行階段軟件維護 33 1 3 4程序 文檔與軟件開發(fā) 續(xù) 編程語言機器語言使用二進制代碼編寫程序 也稱低級語言匯編語言用助記符代替二進制代碼高級語言遠離機器硬件 越來越抽象高級語言有BASIC FORTRAN COBOL PASCAL C等 解釋程序 輸入一句 翻譯一句 執(zhí)行一句 如BASIC編譯程序 整個源程序進行全部翻譯轉換 產(chǎn)生出機器語言的目標程序 如FORTRAN COBOL PASCAL C 1 4多媒體的基本概念 35 1 4 1多媒體的基本概念 1 什么是多媒體技術多媒體 Multiple Medium Multimedia對文本 聲音 圖像和圖形進行處理 傳輸 存儲 播放的集成技術特點信息媒體的多樣性 集成性和交互性唇同步相關音頻流與視頻流之間的同步 36 1 4 1多媒體的基本概念 續(xù) 2 多媒體的基本組成側重接口和硬件技術把各種不同的電子媒體連接成一個相互作用的整體側重算法和軟件技術以交互控制方式 把文本 圖形 圖像和聲音集成于一體 將結果綜合地 實時地表現(xiàn)出來多媒體計算機 MPC 具有CD ROM具有A D和D A轉換功能具有高清晰的彩色顯示器具有數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮的硬件支持 37 1 4 2多媒體的關鍵技術 1 數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術一幅圖像的數(shù)據(jù)量圖像寬度 圖像高度 圖像深度例如 1024 768 56636色的一幅圖像的數(shù)據(jù)量 1024 768 16 8 1 5MB壓縮技術 多媒體技術處理的信息量十分龐大 計算機總線的傳送量有限 因此要對數(shù)據(jù)進行壓縮 38 數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮技術 JPEG適合于連續(xù)色調 多級灰度 彩色或單色靜止圖像的國際標準MPEG包括MPEG視頻 MPEG音頻和MPEG系統(tǒng)3部分MPEG要考慮到音頻和視頻的同步電視質量的視頻和音頻壓縮形式 位速為1 5MbpsP 64P為可變參數(shù) 取值范圍是1 30目標 可視電話和電視會議當P為1或2時支持每秒幀數(shù)較少的視頻電話 P 6時支持電視會議 39 1 4 2多媒體的關鍵技術 續(xù) 2 芯片與插卡技術MMX 多媒體擴充技術3 多媒體操作系統(tǒng)技術具有把硬件虛擬化的應用編程接口具有聲音文件格式具有視頻文件格式具有利用軟件對音頻 視頻進行數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮的功能具有聲像同步控制功能 40 常見的多媒體文件格式 聲音格式MIDI 擴展名 mid 文件 WAV 擴展名 wav 文件圖像格式JPG GIF BMP等視頻格式Avi mov mp3 rm dat 41 1 4 2多媒體的關鍵技術 續(xù) 4 多媒體數(shù)據(jù)管理技術多媒體數(shù)據(jù)的存儲可以存儲圖形 圖像 聲音 視頻等多種媒體數(shù)據(jù) 多媒體數(shù)據(jù)的查詢與檢索能以各種媒體信息的標識 內容特征或屬性查詢檢索多媒體數(shù)據(jù)多媒體顯示與播放提供良好的界面和接口管理 以支持多種方式的圖形 圖像顯示和聲音 視頻等的播放集成多媒體編輯與處理處理是對數(shù)據(jù)的操作 42 1 4 3超文本與超媒體的概念 超文本傳統(tǒng)的文本是線形的 順序的超文本是非線形 非順序的超媒體結點和表示結點之間聯(lián)系的鏈組成的有向圖 網(wǎng)絡 便于用于戶瀏覽結點 表達信息的基本單位鏈 建立結點之間信息聯(lián)系的指針超媒體系統(tǒng)三個部分組成 編輯器 導航工具和超媒體語言 43 1 4 4多媒體的應用 1 教育與培訓2 信息領域3 商業(yè)領域4 娛樂與服務 典型考題分析 45 例1 1 我們經(jīng)常所說的 網(wǎng)絡就是計算機 你知道這曾經(jīng)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年阿帕網(wǎng)正式采用TCP IP協(xié)議 標志著因特網(wǎng)的出現(xiàn) 我國最早與因特網(wǎng)正式連接的時間是 2006年9月 A 1984年B 1988年C 1994年D 1998年答案 C 47 例1 3 美國IEEE的一個專門委員會曾經(jīng)把計算機分為六類 即大型主機 小型計算機 工作站 巨型計算機和小巨型機 2006年4月 答案 個人計算機 48 例1 4 下列說法中 正確的是 2004年9月 A 服務器不能用超級計算機構成B 服務器只能用安騰處理器組成C 工作站不能用個人計算機構成D 工作站通常有屏幕較大的顯示器答案 D 49 例1 5 以下說法哪一個是不正確的 2003年4月 A 現(xiàn)在手持設備還都不能上網(wǎng)B 現(xiàn)在家用計算機和多媒體計算機幾乎一樣C 現(xiàn)在筆記本電腦與臺式機性能相差不多D 現(xiàn)在高檔微機與工作站幾乎沒有區(qū)別答案 A 50 例1 6 有一條指令用十六進制表示為CD21 用二進制表示為 2006年4月 A 1101110000100001B 110011010010000lC 1100110100010010D 1101110000010010答案 B 51 例1 7 超級計算機目前的峰值處理速度已達到91 75TFLOPS 其中 1TFLOPS等于 2005年9月 A 1百億次浮點指令B 1千億次浮點指令C 1萬億次浮點指令D 1億億次浮點指令答案 C 52 例1 8 系統(tǒng)的可靠性通常用平均無故障時間表示 它的英文縮寫是 2006年4月 A MTBFB MTTRC ETBFD ETTR答案 A 53 例1 9 英文縮寫CAM的含義是 2004年4月 A 計算機輔助設計B 計算機輔助制造C 計算機輔助教學D 計算機輔助測試答案 B 54 例1 10 以下哪一種說法是錯誤的 2004年4月 A 硬件具有原子特性 軟件具有比特特性B 硬件實現(xiàn)成本很高 但速度很快C 軟件實現(xiàn)成本較低 但速度較慢D 硬件軟件差別很大 不具有等價性答案 D 55 例1 11 關于PC機硬件的描述中 下列哪個說法是錯誤的 2005年4月 A 目前奔騰處理器是32位微處理器B 微處理器主要由運算器和控制器組成C CPU中的cache是為解決CPU與外設的速度匹配而設計的D 系統(tǒng)總線的傳輸速率直接影響計算機的處理速度答案 C 56 例1 12 以下關于奔騰處理器體系結構的描述中 哪一個是錯誤的 2006年9月 A 哈佛結構是把指令和數(shù)據(jù)進行混合存儲B 超流水線技術的特點是提高主頻 細化流水C 超標量技術的特點是設置多條流水線同時執(zhí)行多個處理D 分支預測能動態(tài)預測程序分支的轉移答案 A 57 例1 13 奔騰采用了增強的64位數(shù)據(jù)總線 它的含義是 2003年9月 A 內部總線是32位的 而與存儲器之間的外部總線是64位的B 內部總線是64位的 而與存儲器之間的外部總線是32位的C 內部總線是32位的 而與輸出設備之間的外部總線是64位的D 內部總線是64位的 而與輸出設備之間的外部總線是32位的答案 C 58 例1 14 單指令流 多數(shù)據(jù)流的英文縮寫是 2004年4月 答案 SIMD 59 例1 15 安騰是 位的芯片 2006年9月 答案 64 60 例1 16 服務器處理的數(shù)據(jù)都很龐大 例如大型數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)挖掘 決策支持 以及設計自動化等應用 因而需要采用多個安騰處理器來組成系統(tǒng) 安騰芯片采用的創(chuàng)新技術是 2004年4月 A 復雜指令系統(tǒng)計算CISCB 精簡指令系統(tǒng)計算RISCC 簡明并行指令許算EPICD 復雜并行指令計算CPIC答案 C 61 例1 17 主板又稱母板 其中包括CPU 存儲器 插槽以及電源等 2005年4月 答案 總線 62 例1 18 以下關于主板的描述中 哪一個是錯誤的 2006年9月 A