大學計算機基礎第5章

大學計算機基礎第5章目錄計算機系統(tǒng)概述操作系統(tǒng)基礎計算機網絡基礎數據庫基礎程序設計基礎數據結構與算法基礎計算機安全基礎01計算機系統(tǒng)概述硬件系統(tǒng)包括中央處理器、存儲器、輸入輸出設備等，是計算機的基礎組成部分。軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應用軟件，控制計算機的運行并實現各種功能。操作系統(tǒng)是計算機的底層軟件，負責管理計算機的硬件和軟件資源，提供用戶界面。計算機系統(tǒng)的組成第一代計算機電子管計算機，體積龐大，運算速度慢，主要用于軍事和科學研究。第二代計算機晶體管計算機，體積較小，運算速度較快，開始應用于商業(yè)和數據處理。第三代計算機集成電路計算機，體積更小，運算速度更快，廣泛應用于各個領域。第四代計算機大規(guī)模集成電路計算機，體積更小，運算速度更快，成為現代計算機的主流。計算機系統(tǒng)的發(fā)展計算機系統(tǒng)的分類面向個人使用的計算機，包括臺式機、筆記本等。提供網絡服務的計算機，具有高性能和大容量存儲等特點。用于專業(yè)領域的高性能計算機，具有強大的圖形處理能力。嵌入到其他設備中的計算機，用于實現設備的智能化控制。個人計算機服務器工作站嵌入式計算機02操作系統(tǒng)基礎

操作系統(tǒng)的概念操作系統(tǒng)定義操作系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中用于管理和控制計算機硬件與軟件資源的系統(tǒng)軟件，是計算機系統(tǒng)的核心組成部分。操作系統(tǒng)的作用操作系統(tǒng)的主要作用是管理計算機系統(tǒng)的軟硬件資源，提供用戶與計算機之間的接口，為用戶和應用程序提供服務。操作系統(tǒng)的特征操作系統(tǒng)具有并發(fā)性、共享性、虛擬性和不確定性等特征。操作系統(tǒng)負責管理和調度計算機系統(tǒng)的各種資源，包括CPU、內存、外存、輸入輸出設備等。資源管理操作系統(tǒng)負責調度和分配計算機系統(tǒng)中的任務，實現多任務并發(fā)執(zhí)行，提高計算機系統(tǒng)的效率。任務調度操作系統(tǒng)為用戶提供友好的界面，使用戶能夠方便地與計算機進行交互。用戶界面操作系統(tǒng)提供系統(tǒng)安全保護機制，包括用戶身份認證、訪問控制、數據加密等，以保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。系統(tǒng)安全操作系統(tǒng)的功能單機操作系統(tǒng)是指安裝在單個計算機上的操作系統(tǒng)，如Windows、Linux等。單機操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)是指支持網絡環(huán)境下多個計算機或設備的互聯(lián)互通和資源共享的操作系統(tǒng)，如WindowsServer、Linux等。網絡操作系統(tǒng)分布式操作系統(tǒng)是指將多個獨立計算機系統(tǒng)通過網絡連接起來，實現統(tǒng)一管理和控制的操作系統(tǒng)，如網格計算中的操作系統(tǒng)。分布式操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)的分類03計算機網絡基礎計算機網絡定義計算機網絡是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統(tǒng)，網絡管理軟件及網絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。計算機網絡的功能計算機網絡具有數據通信、資源共享、集中管理和分布式處理等功能。計算機網絡的組成計算機網絡由硬件和軟件兩部分組成，硬件包括計算機、網絡設備和通信線路等，軟件包括操作系統(tǒng)、應用軟件和通信協(xié)議等。計算機網絡的概念面向終端的計算機網絡，20世紀50年代初期到60年代中期。第一階段計算機-計算機網絡，20世紀60年代中期到70年代中期。第二階段開放式標準化計算機網絡，20世紀70年代中期到80年代中期。第三階段因特網的廣泛應用，從20世紀80年代中期開始至今。第四階段計算機網絡的發(fā)展根據覆蓋范圍分類：局域網、城域網、廣域網和互聯(lián)網。根據拓撲結構分類：星型網絡、總線型網絡、環(huán)型網絡和網狀網絡。根據傳輸介質分類：有線網和無線網。計算機網絡的分類04數據庫基礎數據庫是一個長期存儲在計算機內的、有組織、可共享的數據集合。它具有較小的冗余度、較高的數據獨立性和易擴展性，并為用戶提供了一個或多個數據的視圖，且對數據的定義和控制較為復雜。數據庫數據模型是用來抽象表示現實世界中的數據和數據間關系的工具，它包括三個要素，即數據結構、數據操作和數據的約束條件。數據模型數據庫的概念人工管理階段在這個階段，數據由文件系統(tǒng)或卡片等人工管理，沒有專門的軟件對數據進行管理。文件系統(tǒng)階段在這個階段，數據以文件形式存儲在磁盤等介質上，并由操作系統(tǒng)進行管理。數據庫系統(tǒng)階段在這個階段，數據以數據庫形式存儲，并由專門的數據庫管理系統(tǒng)進行管理。數據庫的發(fā)展關系型數據庫關系型數據庫是建立在關系模型基礎上的數據庫，它使用結構化查詢語言進行數據操作和管理。常見的如MySQL、Oracle等。非關系型數據庫非關系型數據庫是相對于關系型數據庫而言的，它不是基于關系模型的，而是基于鍵值對、文檔、列族等其他數據模型。常見的如MongoDB、Redis等。數據庫的分類05程序設計基礎程序設計語言的分類解釋型語言和編譯型語言，以及面向過程、面向對象和函數式等編程范式。程序設計語言的語法和語義了解如何編寫符合語法規(guī)則的程序，以及如何理解程序的含義。程序設計語言的發(fā)展歷程從機器語言到匯編語言，再到高級語言，如C、Java、Python等。程序設計語言概述維護與優(yōu)化對程序進行必要的維護和優(yōu)化，以提高程序的性能和可讀性。測試與調試對程序進行測試和調試，確保程序能夠正確運行。編碼實現使用編程語言將算法實現為程序。問題分析明確問題的需求和目標，進行需求分析和系統(tǒng)設計。算法設計根據問題分析結果，設計解決問題的算法。程序設計的基本步驟程序設計的方法與技巧自頂向下設計從整體到局部，從抽象到具體的設計方法，先設計總體框架，再逐步細化。自底向上設計從具體到抽象，從局部到整體的設計方法，先實現基本功能，再逐步集成。模塊化設計將程序劃分為若干個模塊，每個模塊完成特定的功能，以提高可維護性和可重用性。數據結構與算法了解常見的數據結構（如數組、鏈表、棧、隊列、樹等）和算法（如排序、查找、遞歸等），以提高程序的效率和可讀性。06數據結構與算法基礎數據結構是數據元素之間相互關系的集合，包括數據的邏輯結構和物理結構。數據結構定義根據數據元素之間的關系，數據結構可分為線性結構、樹形結構、圖形結構等。數據結構分類數據結構是計算機科學的重要基礎，是算法設計和分析的基礎，也是解決實際問題的關鍵。數據結構的重要性數據結構概述03線性表實現線性表可以通過數組和鏈表來實現，每種實現方式都有其優(yōu)缺點。01線性表定義線性表是由n個元素組成的有序序列，每個元素都有一個唯一的標識符。02線性表操作線性表的基本操作包括插入、刪除、查找、修改等。線性表及其操作樹定義樹是由一個節(jié)點和其子節(jié)點組成的數據結構，子節(jié)點之間沒有順序關系。二叉樹定義二叉樹是樹的一種特殊形式，每個節(jié)點最多有兩個子節(jié)點，通常稱為左子節(jié)點和右子節(jié)點。二叉樹的應用二叉樹在計算機科學中有著廣泛的應用，如文件系統(tǒng)、搜索引擎等。樹與二叉樹及其應用圖是由節(jié)點和邊組成的數據結構，節(jié)點和邊可以表示對象和它們之間的關系。圖定義圖在計算機科學中有著廣泛的應用，如社交網絡、交通網絡等。圖的應用圖及其應用07計算機安全基礎計算機安全定義01計算機安全是指保護計算機系統(tǒng)及其資源，使其免受未經授權的訪問、使用、泄露、破壞、修改等行為，同時保障計算機系統(tǒng)的正常運行和服務。計算機安全威脅02計算機安全面臨的威脅包括惡意軟件、黑客攻擊、網絡釣魚、身份盜用等，這些威脅可能導致數據泄露、系統(tǒng)癱瘓、經濟損失等后果。計算機安全策略03為保障計算機安全，需要采取一系列的安全策略，包括物理安全、網絡安全、數據加密、用戶身份驗證等，以確保計算機系統(tǒng)的保密性、完整性、可用性。計算機安全概述計算機病毒定義計算機病毒是一種惡意軟件，能夠在計算機系統(tǒng)中自我復制并傳播，干擾、破壞計算機的正常運行，甚至導致系統(tǒng)崩潰和數據丟失。計算機病毒類型常見的計算機病毒類型包括蠕蟲病毒、木馬病毒、宏病毒等，這些病毒通過電子郵件附件、網絡下載、移動存儲設備等方式傳播。計算機病毒防范防范計算機病毒需要采取一系列措施，包括安裝防病毒軟件、定期更新病毒庫、不隨意打開未知來源的郵件和鏈接、定期備份數據等，以確保計算機系統(tǒng)的安全。計算機病毒及其防范網絡安全是指保護網絡系統(tǒng)及其傳輸的數據，使其免受未經授權的訪問、泄露、破壞等行為，同