【计算机三级考试】计算机网络技术第1章计算机基础.ppt

【计算机三级考试】计算机网络技术第1章-计算机基础,【计算机三级考试】计算机网络技术第1章-计算机基础,1.1 计算机系统组成,1.1.0 计算机的特点1.1.1 计算机的发展1.1.2 计算机的分类1.1.3 计算机系统的主要技术指标1.1.4 计算机的应用领域,1.1 计算机系统组成1.1.0 计算机的特点,1.1 计算机概述1.1.0 计算机的特点,计算机是高速自动进行信息处理的电子设备，它能够按照人们预先编写的程序对输入数据进行处理、存储、传送，从而输出有用的信息或知识，计算机的应用促进了社会生产的发展和人们生活质量的提高。这个定义强调了计算机4个特点：计算机是信息处理的电子设备，而不是简单地完成加减乘除运算的计算工具。输入的是原始数据，经过处理后输出的是有用的信息。,1.1 计算机概述1.1.0 计算机的特点计算机是高速自动,计算机的特点（续）,计算机是通过预先编写的、存储在其中的程序来自动完成数据处理的。程序是由指挥计算机执行操作的一系列命令组成的。随着计算机硬件和软件的迅速发展，计算机的处理速度越来越快，工作效率越来越高，而成本和价格却越来越低，这为计算机的普及奠定了基础。计算机的经济效益和社会效益都十分明显，这就是计算机的应用带来得好处。而这都借助于形形色色的计算机软件实现的。,计算机的特点（续）计算机是通过预先编写的、存储在其中的程序,1.1.1 计算机的发展,计算机的发展历程微型计算机的发展状况计算机的发展阶段计算机的发展趋势,1.1.1 计算机的发展计算机的发展历程,计算机的发展历程,根据计算机所使用的电子器件的变化，计算机的发展可分为四代：第1代(1946-1958)：电子管计算机；第2代(1957-1964)：晶体管计算机；第3代(1964-1971)：中、小规模集成电路计算机；第4代(1971年至今)：大规模、超大规模集成电路计算机(微机属于第4代)。,计算机的发展历程 根据计算机所使用的电子器件的变化,计算机的发展阶段,60多年来，计算机的发展经历了5个重要阶段:大型机阶段（MainFrame，20世纪4060年代）小型机阶段（Minicomputer， 20世纪6080年代）微型机阶段（Microcomputer， 20世纪7090年代）客户机/服务器阶段（Client/Server， 20世纪8090年代）互联网阶段（Internet，20世纪80年代至今）,计算机的发展阶段60多年来，计算机的发展经历了5个重要阶段:,微型计算机的发展状况,自1971年微处理器和微型计算机问世以来，按CPU的字长和功能划分，微型计算机的发展已经历了四代，现已进入第五代：第1代(1971-1973)：4位或8位低档微处理器和微型计算机；第2代(1974-1978)：中档8位微处理器和微型计算机；第3代(1978-1981)：16位微处理器和微型计算机 ；第4代(1985-至今)：32位高档微型计算机；第5代(近几年)：64位高档微型计算机。,微型计算机的发展状况自1971年微处理器和微型计算机问世以来,计算机的发展趋势,超高速化微型化网络化多媒体化智能化(第5代计算机的典型特征),计算机的发展趋势超高速化,计算机发展的代表超级计算机,超级计算是解决国家经济建设、社会发展、科学进步、国家安全和国防建设等领域一系列重大问题的重要手段，是国家综合国力、科技竞争力和信息化建设能力的重要体现，是世界各国争夺的战略制高点。 1993年，德国曼海姆大学汉斯、埃里克等人发起创建了全球超级计算机排名榜。该榜目前由德国曼海姆大学、美国田纳西大学、美国能源研究科学计算中心（）以及劳伦斯伯克利国家实验室联合举办，每年排名两次，已发展成为全世界最具权威的超级计算机排名榜，是衡量各国超级计算水平的最重要的参考依据。 美、英、法、德、日是超级计算机研发和应用的传统强国，其中美国具有绝对优势地位。年月排名中，美国占据席，欧洲占据席，亚洲席，其中第至第名均为美国的产品，部署在美国能源部洛斯阿拉莫斯国家实验室的“（走鹃）”名列世界第一，峰值性能达万亿次，实测速度为万亿次。在亚洲，除日本外，印度、韩国也加大了对超级计算机的支持力度，已有多台系统进入了榜单。近年来，中国已有多台超级计算机系统陆续进入了榜单，达到的最好名次是世界第名。,计算机发展的代表超级计算机超级计算是解决国家经济建设、社,【计算机三级考试】计算机网络技术第1章-计算机基础,中国超级计算机发展年谱型号面世时间每秒运算速度（峰值）银河,超级计算机500强的小资料,在最新公布的全球超级计算机500强排行榜上，IBM凭借超级计算机“走鹃”(Roadrunner)首次将运算速度提升至1.026 peta flop量级，即每秒钟可进行1026万亿次浮点运算。它拥有130536个计算核心，包括12960颗Cell引擎的116640个PPE和SPE核心，以及6948颗双核AMD Opteron处理器。在主芯片方面，有374款采用英特尔处理器，占比例为74.8%,创造了历史新高。有61款采用IBM Power处理器，占比例为13.6%，有56款采用AMD Opteron处理器，占比例为11.2%。在系统厂商方面，有210台为IBM，所占比例为42%，有183台超级计算机来自于HP，所占比例为36.6%，戴尔、SGI和Gray分别占据了5.4%、4.4%和3.2%的比例。美国合计占91.6%。,超级计算机500强的小资料在最新公布的全球超级计算机500强,1.1.2 计算机的分类,传统的按计算机的性能和作用分类：巨型计算机、小巨型计算机、大型主机、小型计算机、工作站、个人计算机；现实分类：服务器、工作站、笔记本、手持设备（掌上电脑、智能手机）。,1.1.2 计算机的分类传统的按计算机的性能和作用分类：巨型,1.1.3 计算机系统组成,计算机的硬件系统：由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备 五大部分组成；其中运算器、控制器是计算机硬件的核心，称为中央处理器(CPU)；计算机的软件系统：计算机运行所需各种程序和相关数据的总称；它包括系统软件和应用软件两部分；其中系统软件包括操作系统、语言软件、编辑软件、数据库管理软件和服务性软件等。硬件是基础，软件是灵魂。,1.1.3 计算机系统组成计算机的硬件系统：由运算器、控制器,1.1.4 计算机系统的主要技术指标,1.CPU字长：计算机CPU一次能处理二进制数据的位数，一般为字节的整数倍；字长也称位数。2.存储容量：分内存容量和外存容量，内存用于与CPU交换信息；3.运算速度 ：每秒执行指令的条数(百万条/S，缩写为MIPS)；单字长每秒执行一百万条浮点指令的平均速度单位的英文缩写为MFLOPS。4.数据传输率：也称带宽；单位是bps、Kbps、Mbps、Gbps5.RASIS特性：可靠性、可用性、可维护性和安全性，统称为RASIS；其中可靠性通常用平均无故障时间（MTBF）和平均故障修复时间（MTTR）来表示。,1.1.4 计算机系统的主要技术指标1.CPU字长：计算机C,1.1.5 计算机的应用领域,科学计算 利用计算机快速准确地进行复杂计算的能力，大大加快科学研究的进展。事务处理 从文字处理、填制报表，到数据检索、信息管理，处理业务量大、实时性强。过程控制 对工业生产过程中的各种参数进行连续、实时的控制，节约人力物力，提高生产效率。辅助工程 用CAD、CAE、CAM、CAT等帮助改造传统设计制造，加快速度、减轻劳动强度。人工智能 用计算机模拟人类的某些智能行为，开发出各类专家系统、模式识别、定理证明、机器翻译。网络应用 电子邮件、网页浏览、资料检索、IP电话、电子商务/政务、远程教育、远程医疗、网上聊天、虚拟社区等。多媒体应用 动漫设计、电影特技、地理信息、平面图象处理、模拟仿真、遥感影象处理等。,1.1.5 计算机的应用领域科学计算 利用计算机快速准确地进,1.2 计算机硬件组成,1.2.0 计算机硬件的种类1.2.1 计算机硬件组成 1.2.2 微处理器芯片的发展简史1.2.3 奔腾芯片的技术特点1.2.4 安腾芯片的技术特点1.2.5 主板与插卡的组成,1.2 计算机硬件组成1.2.0 计算机硬件的种类,1.2.0 计算机硬件的种类,传统上把计算机分成巨型计算机、大型计算机、中型计算机、小型计算机和微型计算机五类。这种分类方法太陈旧过时。1989年11月，美国IEEE根据计算机种类的演变过程和发展趋势把当时的计算机分为六类：大型主机，小型计算机，个人计算机，工作站，巨型计算机， 小巨型计算机。但是，这种分类方法也过时了。,1.2.0 计算机硬件的种类传统上把计算机分成巨型计算机、大,对现实计算机硬件的分类,现在，人们把计算机分为下述五大类：服务器（Server）处理能力强，存储容量大，有高速I/O通道和联网能力。工作站（Workstation）主要面向计算机辅助设计等专业领域，主要是有强大的图像处理能力。台式机（Desktop PC）通常所说的微机笔记本（Notebook）手持设备又称掌上电脑（Handheld PC）,对现实计算机硬件的分类现在，人们把计算机分为下述五大类：,服务器采用的处理器体系结构,有CISC服务器、RISC服务器和VLIW服务器三类：CISC是复杂指令集计算机（Complex Instruction Set Computer），多为中低档服务器采用。RISC是精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer），多为中高档服务器采用。VLIW是超长指令字（Very Long Instruction Word），采用了IA-64的清晰并行指令计算的设计，主要用于高端服务器。,服务器采用的处理器体系结构 有CISC服务器、RIS,1.2.1 计算机硬件组成,一个完整的计算机系统由硬件和软件两部分组成。硬件是基础，软件是灵魂。计算机硬件组成分为四个层次： 第一层是芯片，包括微处理器芯片、存储芯片、I/O芯片等，它们是硬件的重要基础。 第二层是板卡，即主板和各种插卡，如图形显示卡、网卡、声卡等。 第三层是设备即计算机本身。 第四层是网络，各种计算机设备通过联网设备和传输电缆形成计算机网络以便交流信息。,1.2.1 计算机硬件组成一个完整的计算机系统由硬件和软件两,计算机的主要技术指标,字长，有8、16、32、64位之分速度，以每秒钟处理的指令数MIPS来表示容量，存储容量分为内存和外存，单位为字节byte，其它常用的还有KB，MB，TB等。数据传输量，也称为带宽。单位是bps。可靠性，通常用平均无故障时间（MTBF）和平均故障修复时间（MTTR）表示。产品名称与版本。,计算机的主要技术指标字长，有8、16、32、64位之分,1.2.2 微处理器芯片的发展简史,主要代表为美国INTEL公司，各时期代表产品Intel 8086/8088 (PC/XT)Intel 80286 (286计算机)Intel 80386 (386计算机)Intel 80486 (486计算机)奔腾：奔腾1（经典奔腾、高能奔腾、多能奔腾）、奔腾2、奔腾3、奔腾4、酷睿2等。每个代表产品的主要技术指标参见教材P12的表1.1.,1.2.2 微处理器芯片的发展简史主要代表为美国INTEL,1.2.3 奔腾芯片的技术特点,1.超标量技术：通过多条流水线同时执行多个处理，以空间换取时间2.超流水线技术：通过细化流水、提高主频，使得在一个机器周期内完成一个甚至多个操作，以时间换取空间。3.分支预测：内置分支目标缓存器，用来动态预测程序分支的转移情况，使流水线保持较高的吞吐率。4.双Cache结构：指令与数据分开。5.固化常用指令：常用指令通过硬件实现，加快指令运行速度。6.增强的64位总线：内部总线32位，与存储器之间的外部总线为64位。大大提高了指令与数据的供给能力。7.采用PCI标准的局部总线：PCI称为外围部件接口标准，支持多处理、多媒体及大数据量的应用。8.错误检测及功能冗余校验技术：前者保证正确传送数据，后者判断系统是否异常。9.内部能源效率技术：系统不工作时，自动进入低耗电的休眠模式。10.支持多重处理：多重处理即多CPU系统，实现高速并行处理。,1.2.3 奔腾芯片的技术特点1.超标量技术：通过多条流水线,1.2.4 安腾芯片的技术特点,奔腾是32位芯片，主要用于台式和笔记本电脑；安腾是64位芯片，采用了超长指令字，主要用于服务器和工作站。安腾使用的是简明并行指令计算技术（EPIC），而奔腾使用的是精简指令系统技术（RISC）。安腾能每个时钟周期同时处理20个操作和交易。而CISC通常只能执行13条指令，RISC能执行4条指令。,1.2.4 安腾芯片的技术特点奔腾是32位芯片，主要用于台式,1.2.5 主板与插卡的组成,1.主板的组成2.主板的种类3.网卡简介,1.2.5 主板与插卡的组成1.主板的组成,1.主板的组成,主板也称母板、系统板，它是计算机主机的主要部件。通常主板由五部分组成：CPU：硬件核心，指挥部；存储器：记忆中心；总线：交通；插槽：相当于车站、机场、码头。与外界交换数据的能力。电源：相当于供应能量的电厂。,1.主板的组成主板也称母板、系统板，它是计算机主机的主要部件,计算机主板示意图,计算机主板示意图,2.主板的种类,按CPU芯片分类：奔腾主板、奔腾4主板等按CPU插座分类：Socket 7、Slot 1等按主板规格分类：AT、Baby-AT、64M等按芯片集分类：TX、LX、BX等按是否即插即用分类：如PnP主板、非PnP主板按系统总线带宽分类：66M、100M、133M按数据端口分类：SCSI、EDO、AGP按扩展槽分类：EISA、PCI、USB按生产厂家分类：联想、华硕、技嘉等。,2.主板的种类按CPU芯片分类：奔腾主板、奔腾4主板等,3.网卡简介,网卡是的关键部件，也称网络适配器。主要功能： 1.实现与主机总线的通信连接，解释并执行主机的控制命令； 2.形成数据帧、差错校验、发送接收数据等 3.实现物理层功能：发送信号的传输驱动、对进来信号的侦听接收、数据缓存及串并转换。,3.网卡简介网卡是的关键部件，也称网络适配器。,1.3 计算机软件基础知识,1.3.1 程序、文档与软件1.3.2 软件的功能1.3.3 软件的分类1.3.4 计算机语言及软件开发,1.3 计算机软件基础知识1.3.1 程序、文档与软件,1.3.1 程序、文档与软件,程序是指令序列；文档是编制程序所使用的技术资料和使用程序的说明资料；软件既包括计算机程序，也包括开发、维护和使用计算机程序所需的文档资料。经典公式：软件=程序+数据+文档+服务,1.3.1 程序、文档与软件程序是指令序列；,1.3.2 软件的功能,管理计算机软、硬件资源；扩充计算机应用功能，提高硬件使用效率；提供计算机硬件测试、事故诊断和维护所需工具；为专业人员提供开发工具和开发环境；提供完成特定任务的专用程序。,1.3.2 软件的功能管理计算机软、硬件资源；,1.3.3 软件的分类,按照软件的用途划分：系统软件：计算机系统配置的、不依赖于具体应用的软件，包括操作系统、各种语言处理程序、数据管理库系统和服务性程序；应用软件：为解决实际问题而应用于特定领域的专用软件；应用软件分为两大类：为解决某一具体问题的应用软件（AutoCAD，PhotoShop)和适用于不同领域的通用性应用软件（Word、Excel、IE)。,1.3.3 软件的分类按照软件的用途划分：,软件的分类（续）,按照授权划分：商业软件（Commercial-ware）：所谓正版软件，必须购买才能使用，如Windows、Oralce、PhotoShop等；共享软件（Shareware）:软件作者保留版权，但允许他人自由复制试用。Internet上有许多共享软件，大多数有功能限制和日期或安装次数限制。试用后用户再决定是否注册或购买。如WinZip、ACDSee等。自由软件（Freeware）：软件作者保留版权，但使用者可以自由复制、使用、修改，无限制。如著名的Linux操作系统。,软件的分类（续）按照授权划分：,1.3.4 计算机语言及软件开发,1. 计算机语言2. 软件开发,1.3.4 计算机语言及软件开发1. 计算机语言,1. 计算机语言,计算机语言发展的4个阶段：机器语言阶段：全部是二进制代码，机器可直接识别并执行；汇编语言阶段：符号化的机器语言，用汇编文语言纺车的程序称为源程序，需经过汇编，变为目标程序，计算机才能执行；高级语言阶段：用词组语言编写的程序必须经过解释或编译变成机器语言的目标程序，计算机才能执行；面向对象语言和可视化语言阶段：面向对象程序设计语言是按照人们习惯的思维方式和表达方式进行软件开发，能自然地表现客观实体与问题；可视化语言支持用户界面的可视化操作，在操作过程中，所见即所得，直观、方便。,1. 计算机语言计算机语言发展的4个阶段：,2. 软件开发,在软件的生命周期中，通常可分为既互相区别又互相联系的三个阶段： 软件定义阶段：分为问题定义、可行性论证和系统分析三个阶段；确定软件开发的总目标及系统功能，实现功能的策略、资源、效益，提交可行性报告，编写需求说明及用户手册等； 软件开发阶段：分为系统初步设计、系统详细设计、编码、单元测试和综合测试几个阶段； 软件运行维护阶段：修正错误，增加、更新功能等。,2. 软件开发 在软件的生命周期中，通常可分为既互,1.4 多媒体的基本概念,1.4.1 多媒体的基本概念1.4.2 超文本与超媒体1.4.3 多媒体的关键技术,1.4 多媒体的基本概念1.4.1 多媒体的基本概念,1.4.1 多媒体的基本概念,媒体：信息载体；多媒体：能以文字、声音、图像、动画和视频等多种形式传递信息，进行信息交流的载体；多媒体技术：兴起于20世纪80年代，是基于计算机的、对多种媒体集成的技术；多媒体的主要技术特点：集成性、协同性、交互性、实时性；多媒体计算机的组成：除一般计算机所需配置外，还需配置：CD-ROM、A/D和D/A转换（声卡）、高清晰彩色显示器、数据压缩解压缩的硬件软件支持(操作系统、多任务处理软件、多媒体作品写作软件、多媒体应用软件)。,1.4.1 多媒体的基本概念媒体：信息载体；,1.4.2 超文本与超媒体,超文本是一种信息管理技术，每个信息文本为一个结点，以结点作为基本单位，用链将相关的结点互联成网，形成非线性的文本结构，称为超文本；当信息载体不限于文本，超文本的结点和链被推广到多媒体形式，这种基于多媒体信息结点的超文本就是超媒体，用户可对其进行浏览、查询、修改；结点是表达信息的基本单位；链是结点之间信息联系的指针；链和结点可以动态的改变；超媒体系统由编辑器、导航工具和超媒体语言组成。,1.4.2 超文本与超媒体超文本是一种信息管理技术，每个信息,流媒体技术,流媒体（Streaming Media）又称流式媒体，是一种新的媒体传送方式。它把整个音频/视频及3D等多媒体文件经特殊压缩，形成一个个压缩包，由视频服务器向用户计算机连续、实时地依次传递。用户不必等到整个文件全部下载完毕后再播放，只需经过数秒的启动延时，即可在自己的计算机上利用解压设备和软件对接受到的多媒体文件连续解压和播放。这种对多媒体文件边下载、边播放的传输技术称为流媒体技术。目前以成为在Internet上实时传输音频/视频的主要方式。,流媒体技术流媒体（Streaming Media）又称流式媒,1.4.3 多媒体的关键技术,数据压缩与解压缩技术芯片与插卡技术多媒体操作系统多媒体数据管理技术,1.4.3 多媒体的关键技术数据压缩与解压缩技术,多媒体的数据量,多媒体计算机能够处理图形、图象、音频、视频，这些信息被数字化后的数据量十分庞大。例如，我国电视以PAL制式播放640*480象素的全彩色视频，每个象素为24位，每秒25帧，其数据传输量为640*480*24*25=23MBps，若使用650MB的光盘也只能存储28秒的视频信息。那么，一部40小时的电视连续剧就需要5000多张这样的光盘。这么多的数据量成为多媒体信息处理和传输的瓶颈。必须对数据进行大幅度的压缩才能达到实用的目的。,多媒体的数据量多媒体计算机能够处理图形、图象、音频、视频，这,对多媒体数据压缩的基础是数据冗余,多媒体信息中存在许多冗余。例如，一幅图象中的静止建筑物背景、蓝天和绿地的许多象素是相同的，如果驻点存储，会浪费许多空间，这是空间冗余。又如，在电视或动画的相邻序列图象中，只有运动物体有少许变化，仅存储差异部分即可，这称为时间冗余。还有结构冗余、视觉冗余等。这是数据可以被压缩的前提条件。压缩的理论是信息论，压缩就是去掉信息中的冗余，只保留变化、不确定的信息。有很多种信息压缩编码方式，如信息熵编码法、预测编码法、变换编码法、矢量量化编码法等。,对多媒体数据压缩的基础是数据冗余多媒体信息中存在许多冗余。例,数据压缩与解压缩技术,常用的国际压缩标准：JPEG是适用于连续色调、多级灰度、彩色或单色静止图像的压缩标准；MPEG是运动图像压缩标准，由MPEG音频、MPEG视频和MPEG系统三部分组成；ITU-T关于视频编码的H.26X系列，可在ISDN上开展可视电话和电视会议业务。P64适用于可视电话和视频会议，它与MPEG有许多共同处，但P64适用于各种通道容量的传输，而MPEG是用狭窄的频带实现高质量的图像和声音传输。,数据压缩与解压缩技术常用的国际压缩标准：,芯片与插卡技术,多媒体系统一般还采用插卡提供硬件支持，如声卡与视频卡用于采集、处理回放声音信息与视频信息。CPU与这芯片并行工作，共同完成多媒体的处理任务。,芯片与插卡技术多媒体系统一般还采用插卡提供硬件支持，如声卡与,多媒体操作系统,多媒体操作系统就具有的基本功能：将硬件虚拟化的应用编程接口；具有声音文件格式；具有视频文件格式；具有利用软件对音频和视频进行压缩解压缩的功能；具有声像同步控制功能,多媒体操作系统多媒体操作系统就具有的基本功能：,多媒体数据管理技术,多媒体管理技术实现的功能有：多媒体数据的存储；多媒体数据的查询与检索；多媒体的显示与播放；集成多媒体的编辑与处理。,多媒体数据管理技术多媒体管理技术实现的功能有：,多媒体应用软件,多媒体应用软件主要包括多媒体播放软件和多媒体制作软件。多媒体播放软件，大多数用户使用多媒体播放软件收听、收看多媒体节目。常用的如Windows XP自带的Windows Media Player、苹果公司的QuickTime Player、RealPlayerV11、暴风音影3.15版、豪杰超级解霸3500 V2.1等。包括文字编辑软件、图象处理软件、动画制作软件、音频/视频处理软件和多媒体创作或著作软件。,多媒体应用软件多媒体应用软件主要包括多媒体播放软件和多媒体制,感谢聆听,感谢聆听,