第一章

計算機基礎知識大學計算機基礎教研室計算機基礎與應用（一）2本章內(nèi)容概要計算機基礎知識BasicComputerKnowledge01計算機系統(tǒng)ComputerSystems02計算思維與算法概述OverviewofComputationalThinkingandAlgorithms03新一代技術(shù)Cutting-edgeTechnologies04本章內(nèi)容概要計算機基礎知識Basiccomputerknowledge301“中國計算機之母——夏培肅”的事跡41.1.1計算機發(fā)展歷程5機械計算機階段英國數(shù)學家奧特雷德（WilliamOughtred）發(fā)明的“計算尺”、法國數(shù)學家帕斯卡（BlaisePascal）發(fā)明的“加法器”。1812年英國科學家查爾斯巴貝奇（CharlesBabbage）設計的“差分機”1834年提出制造自動化的“分析機”加法器差分機分析機簡易計算工具階段中國古代有“上古結(jié)繩而治”（《周易系辭下》）的記錄。春秋戰(zhàn)國時期出現(xiàn)的“算籌”唐代的“算盤”，和明代的“珠算法”體現(xiàn)了我國古代計算思維的典型特征——計算“算法化”，兩者結(jié)合的珠算被稱之為我國的“第五大發(fā)明”。算籌算盤1.1.1計算機發(fā)展歷程6計算機科學奠基人阿蘭?圖靈（AlanTuring）主要貢獻：建立圖靈機模型，奠定了可計算理論的基礎提出圖靈測試，闡述了機器智能的概念

圖靈機圖靈測試為了紀念圖靈的貢獻，美國計算機協(xié)會（AssociationforComputingMachinery，ACM）于1966年設立計算機獎項“圖靈獎”，是計算機領域的國際最高獎項，被譽為“計算機界的諾貝爾獎”。71.1.1計算機發(fā)展歷程世界上第一臺電子計算機ENIAC世界上第一臺電子算機在1946年誕生，它的名字為ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndCalculate），即電子數(shù)字積分計算機。81.1.1計算機發(fā)展歷程現(xiàn)代電子計算機之父美籍匈牙利數(shù)學家馮.諾依曼主要貢獻：提出“存儲程序”概念采用二進制，即計算機中的指令和數(shù)據(jù)均以二進制形式存儲。把指令存儲在計算機內(nèi)部，且能自動執(zhí)行指令。計算機硬件由運算器、邏輯控制裝置、存儲器、輸入設備和輸出設備五大部分組成。奠定了現(xiàn)代計算機體系結(jié)構(gòu)和工作原理9第一階段1946~1959年第四階段1972年至今第二階段1959~1964年第三階段1964~1972年1.1.1計算機發(fā)展歷程電子管計算機時代主要用途：軍事領域、科學計算、數(shù)據(jù)處理。特點：體積大、功耗高、壽命短、可靠性差、運算速度慢、價格昂貴、使用和維護困難。晶體管計算機時代主要用途：科學計算、數(shù)據(jù)處理、過程控制。特點：體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高、性能比第1代計算機有很大的提高。中小規(guī)模集成電路計算機時代主要用途：科學計算、信息管理、自動控制等領域。特點：運算速度更快，功耗更小，可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產(chǎn)品走向了通用化、系列化和標準化等。大規(guī)模超大規(guī)模集成電路計算機時代主要用途：廣泛應用于多媒體技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)挖掘、電子商務、Internet、電子政務等領域。特點：運算速度可達每秒幾百萬次甚至上億次基本運算，應用范圍廣泛，可靠性更高。1.1.2計算機的分類、特點與應用10按照計算機的性能規(guī)模和處理能力不同，計算機分成以下3類計算機的分類01巨型機超級計算機02大型通用機高性能大容量的通用計算機03微型計算機使用量最廣、產(chǎn)量最大1.1.2計算機的分類、特點與應用11計算機的分類02大型通用機高性能大容量的通用計算機03微型計算機使用量最廣、產(chǎn)量最大計算機中功能最強，運算速度最快，存儲容量最大的一類計算機，多用于國家高科技領域和尖端技術(shù)研究，是國家科技發(fā)展水平和綜合國力的重要標志。神威?太湖之光

天河二號01巨型機超級計算機1.1.2計算機的分類、特點與應用1201巨型機超級計算機02大型通用機高性能大容量的通用計算機03微型計算機使用量最廣、產(chǎn)量最大具有很強的綜合處理能力，具有標準化的體系結(jié)構(gòu)和批量生產(chǎn)能力，運算速度快，每秒可以執(zhí)行幾千萬條指令，有較大的存儲空間。盡管其他形式的計算得到了發(fā)展，但大型機在金融、銀行、醫(yī)療服務、保險、公用事業(yè)、行政管理以及許多其他私營和公共部門中仍然具有重要意義。計算機的分類1.1.2計算機的分類、特點與應用1301巨型機超級計算機02大型通用機高性能大容量的通用計算機03微型計算機使用量最廣、產(chǎn)量最大采用微處理器芯片，其體積小，價格低、成本低、靈活性好，使用方便，是現(xiàn)今使用量最廣、產(chǎn)量最大的一類計算機。日常生活中使用的臺式機、筆記本電腦、掌上電腦等都屬于微型計算機。計算機的分類14計算機的特點CharacteristicsoftheComputer計算機的計算精度主要取決于CPU在單位時間內(nèi)一次處理二進制數(shù)的位數(shù)。CPU在單位時間內(nèi)一次處理的二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)稱為字長，字長越長，其計算精度越高。計算精度高02計算機不僅能進行計算，還能把參加運算的數(shù)據(jù)、程序、中間結(jié)果和最后結(jié)果保存起來，以供用戶隨時調(diào)用。還可以對各種信息通過編碼技術(shù)進行算術(shù)運算和邏輯運算，甚至進行推理和證明。具有記憶和邏輯判斷能力03由于計算機采取“存儲程序”的工作方式，所以能夠在人們預先編制好的程序的控制下，自動的進行連續(xù)不斷的運算處理和控制。自動化程度高04計算機的運算速度一般是指計算機每秒能執(zhí)行的加法運算次數(shù)運算速度快011.1.2計算機的分類、特點與應用計算機不僅能進行數(shù)值計算，還能進行信息處理和自動控制。通用性強0515計算機的應用1.1.2計算機的分類、特點與應用1）科學計算：用計算機完成科學研究和工程技術(shù)中所提出的數(shù)學問題2）數(shù)據(jù)處理：非科技工程方面的所有計算管理和數(shù)據(jù)資料處理3）實時控制：過程控制4）計算機輔助系統(tǒng)：計算機輔助教學、計算機輔助設計等5）網(wǎng)絡應用：即時通信、網(wǎng)絡新聞、信息檢索等16單選題1分1.世界上第一臺全自動電子數(shù)字計算機ENIAC的誕生時間是()。1944年1945年1946年1947年ABCD提交17單選題1分2、號稱計算機界和學術(shù)界的“諾貝爾獎”是由科學家(

)的名字命名的馮?諾依曼巴貝奇圖靈蓋茨ABCD提交18單選題1分3.電子計算機傳統(tǒng)的分代方法，第一代至第四代計算機依次是(

)機械計算機、電子管計算機、晶體管計算機、集成電路計算機晶體管計算機、集成電路計算機、大規(guī)模集成電路計算機、光器件計算機電子管計算機、晶體管計算機、小中規(guī)模集成電路計算機、大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計算機手搖機械計算機、電動機械計算機、電子管計算機、晶體管計算機ABCD提交19進位記數(shù)制（簡稱數(shù)制）就是按進位的方法來記數(shù)。在計算機的內(nèi)部，采用二進制進行數(shù)據(jù)的表示和計算。數(shù)碼數(shù)位基數(shù)1.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化權(quán)一組用來表示某種數(shù)制的符號。例如，十進制的數(shù)碼是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9；二進制的數(shù)碼是0、1。某數(shù)制可以使用的數(shù)碼個數(shù)。例如，十進制的基數(shù)是10；二進制的基數(shù)是2。數(shù)碼在一個數(shù)中所處的位置。權(quán)是基數(shù)的冪，表示數(shù)碼在不同位置上的數(shù)值。處在不同的數(shù)位上的數(shù)字符號所代表的值不同。例如：十進制數(shù)579.68，數(shù)碼5的數(shù)位為2，處于百位上，它代表5x102=500，即5的權(quán)為102。20常用的數(shù)制二進制二進制是用0和1表示數(shù)值,基數(shù)為2，采用“逢二進一”計數(shù)原則的進位計數(shù)制。八進制八進制是用0、1、2、3、4、5、6、7這8個數(shù)碼表示數(shù)值，基數(shù)為8，采用“逢八進一”計數(shù)原則的進位計數(shù)制。十進制十進制是用0、1、2、3、4、5、6、7、8、9這10個數(shù)碼表示數(shù)值，基數(shù)為10，采用“逢十進一”計數(shù)原則的進位計數(shù)制。十六進制十六進制由0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F這十六個數(shù)碼組成，其中A到F分別代表十進制中的數(shù)10~15?；鶖?shù)為16，逢十六進一。1.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化21常用數(shù)制總結(jié)1.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化數(shù)制數(shù)碼字母舉例數(shù)字舉例二進制0、1B（Binary）(1001)B下標2(1001)2八進制0~7O（Octonary）(276)O下標8(276)8十進制0~9D（Decimal）(812)D下標10(812)10十六進制0~9、A~FH（Hexadecimal）(8E57B)H下標16(8E57B)16221.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化231.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化R進制轉(zhuǎn)化為十進制任意的r進制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)，可以采用“位權(quán)法”，即把各R進制數(shù)按權(quán)展開，然后求和，便可得到轉(zhuǎn)換結(jié)果。例1.1.1：將(100101.11)2轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。例1.1.2：將(176)8轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)。241.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化十進制轉(zhuǎn)化為R進制十進制整數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制數(shù)：通常采用“除基數(shù)取余數(shù)，余數(shù)逆序排列”。例1.2：將(28)10轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。所以，(28)10=(K4K3K2K1K0)2=(11100)2251.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化十進制轉(zhuǎn)化為R進制十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制小數(shù)，通常采用“乘基數(shù)取整數(shù)，整數(shù)順序排列”。例1.3：將(0.78125)10轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。所以，(0.78125)10=(0.K-1K-2K-3K-4K-5)2=(0.11001)2如果十進制小數(shù)在轉(zhuǎn)換時，乘積的整數(shù)部分不為0或產(chǎn)生循環(huán)，那么只需要保留所要求的精度即可。261.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化十進制轉(zhuǎn)化為R進制十進制小數(shù)轉(zhuǎn)換成R進制小數(shù)，通常采用“乘基數(shù)取整數(shù)，整數(shù)順序排列”。例1.4將(28.78125)10轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。由例1.2和例1.3可知：(28)10=(11100)2(0.78125)10=(0.11001)2所以(28.78125)10=(11100.11001)227填空題1分將(33.25)10轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)

[填空1]

。作答28填空題1分將(33.25)10轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)

[填空1]

作答291.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化二進制與八進制和十六進制之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)的依據(jù)是23=8，即3位二進制數(shù)對應1位八進制數(shù)，將二進制數(shù)整數(shù)部分從低位到高位，每3位對應1位，不足3位時在前面補0；小數(shù)部分則從其小數(shù)的最高位開始，每3位對應1位八進制數(shù)，不足3位時在后面補0。例1.7將(1101001)2轉(zhuǎn)換成八進制數(shù)。所以，(1101001)2=(151)8301.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化二進制與八進制和十六進制之間的轉(zhuǎn)換二進制數(shù)轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)的依據(jù)是24=16，即4位二進制數(shù)對應1位十六進制數(shù)，將二進制整數(shù)部分從低位到高位，每4位對應1位十六進制數(shù)，不足4位時在前面補0；小數(shù)部分則從其小數(shù)的最高位開始，每4位對應1位十六進制數(shù)，不足4位時在后面補0。例1.8將(101101101.0100101)2轉(zhuǎn)換成十六進制數(shù)。所以，(101101101.0100101)2=(16D.4A)16311.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化十進制、二進制、八進制、十六進制對照表十進制二進制八進制十六進制十進制二進制八進制十六進制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111016E701117715111117F321.1.3計算機的數(shù)制轉(zhuǎn)化八進制和十六進制轉(zhuǎn)換成二進制八進制和十六進制轉(zhuǎn)換成二進制，只需將八進制數(shù)的每1位展開成對應的3位二進制數(shù)、將十六進制數(shù)的每1位展開成對應的4位二進制數(shù)即可。例1.9將(62.14)8轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)。所以，(62.14)8=(110010.0011)233填空題1分將(B3.58)16轉(zhuǎn)換成二進制數(shù)

[填空1]

作答1.1.4計算機的信息表示34數(shù)據(jù)（Data）是客觀事物記錄下來的可以鑒別的符號數(shù)字字符文字聲音圖像信息（Information）的英文意思為消息或通知手勢眼神聲音圖形1.1.4計算機的信息表示35數(shù)據(jù)解釋信息數(shù)據(jù)本身沒有意義，只有經(jīng)過解釋才有意義，成為了信息。1.1.4計算機的信息表示36位（bit）計算機存儲信息的最小單位是“位（b）”。“位（b）”是指二進制數(shù)中的一個數(shù)位，一般讀作比特（bit），其中的值為0或1。節(jié)（Byte）計算機存儲容量的基本單位是字節(jié)，用B表示。1個字節(jié)由8個二進制位構(gòu)成，其最小值為0，最大值為(11111111)B=(FF)H=255。一個字節(jié)對應計算機的一個存儲單元，它可存儲一定的內(nèi)容，例如存儲一個英文字母A的編碼，其對應的內(nèi)容應該是01000001。其他單位：除了B之外，還有KB、MB、GB、TB。信息的計量范圍1.1.4計算機的信息表示37單位間對應關(guān)系單位對應關(guān)系KB千字節(jié)1KB=1024B=210BMB兆字節(jié)1MB=1024KB=220BGB吉字節(jié)1GB=1024MB=230BTB太字節(jié)1TB=1024GB=240B1.1.4計算機的信息表示38文字與字符編碼由于計算機內(nèi)部存儲傳送及處理的信息只有二進制信息，因此各類文字符號也就必須由二進制編碼表示。（1）ASCII碼美國信息交換標準碼（AmericanStandardCodeforInformationInterchange，ASCII）已為世界所公認，這種字符標準編碼由7位二進制數(shù)碼0和1組成，共有27=128種，包括10個十進制數(shù)碼、52個英文大小寫字母、32個通用控制字符、34個專用符號。（2）漢字編碼計算機內(nèi)部處理字符信息的編碼統(tǒng)稱為機內(nèi)碼，機內(nèi)碼包括內(nèi)部碼、地址碼、字型碼等。其中內(nèi)部碼是字符在計算機內(nèi)部最基本的表達形式，是在計算機中存儲處理和傳送字符用的編碼，字形碼是表示字符形態(tài)的字模數(shù)據(jù)，是為輸出字符而準備的編碼。（3）UnicodeUnicode（UniversalMultiple-octetCodedCharacterSet）是由一種由國際組織設計的編碼方法，可以容納全世界所有文字的字符編碼方案。Unicode給每個字符都提供了一個唯一的數(shù)字，這與平臺程序語言無關(guān)。020103計算機系統(tǒng)Computersystems39021.2計算機系統(tǒng)40計算機系統(tǒng)硬件系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主機外部設備中央處理器CPU內(nèi)存運算器控制器隨機存取存儲器RAM只讀存儲器ROM高速緩沖存儲器CACHE輸入設備輸出設備外儲存設備系統(tǒng)軟件應用軟件操作系統(tǒng)語言處理程序?qū)嵱贸绦?1馮諾依曼計算機的基本結(jié)構(gòu)1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)程序數(shù)據(jù)輸入設備存儲器輸出設備控制器運算器計算結(jié)果數(shù)據(jù)流控制流軟件硬件指揮程序運行將信息轉(zhuǎn)換成機器能識別的形式存放數(shù)據(jù)和程序?qū)⒔Y(jié)果轉(zhuǎn)換成人們熟悉的形式算術(shù)運算邏輯運算硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成。程序和數(shù)據(jù)以二進制形式存放在存儲器中?？刂破鞲鶕?jù)存儲器中的指令序列（程序）進行工作。42馮諾依曼計算機的基本結(jié)構(gòu)1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備組成。程序和數(shù)據(jù)以二進制形式存放在存儲器中。控制器根據(jù)存儲器中的指令序列（程序）進行工作。程序數(shù)據(jù)輸入設備存儲器輸出設備控制器運算器計算結(jié)果數(shù)據(jù)流控制流軟件硬件指揮程序運行將信息轉(zhuǎn)換成機器能識別的形式存放數(shù)據(jù)和程序?qū)⒔Y(jié)果轉(zhuǎn)換成人們熟悉的形式算術(shù)運算邏輯運算1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)43運算器（ALU）：由很多邏輯電路構(gòu)成，其中算術(shù)邏輯單元（ALU）是運算器的核心，算數(shù)運算和邏輯運算控制器（CU）：計算機的核心部件，包括運算器和控制器，合稱為中央處理處理器（CentralProcessingUnit，CPU）；控制器是計算機的指揮部，主要負責指揮計算機的各個部件，按照指令要求自動協(xié)調(diào)的進行工作。存儲器：存儲器是用來存儲數(shù)據(jù)和程序信息的部件，是計算機的“倉庫”。對存儲器的操作有兩種分別是“寫入、讀取”。往存儲器里存入數(shù)據(jù)的操作稱為“寫入”，從存儲器里把數(shù)據(jù)讀出的操作叫做“讀取”?；締挝蛔止?jié)，1Byte=8bit內(nèi)存儲器：RAM（隨機存取存儲器）和ROM（只讀存儲器）外存儲器：輔助存儲器，“暫時不用”或“需要長時間保存”兩者區(qū)別：內(nèi)存速度快、容量小，外存速度慢、容量大、價格低1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)44接受用戶輸入的原始信息轉(zhuǎn)換成計算機可識別的信息形式（二進制）存放到內(nèi)存中鼠標鍵盤掃描儀攝像頭輸入設備1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)45將內(nèi)存中的處理結(jié)果信息轉(zhuǎn)變?yōu)橛脩艨山邮艿男问捷敵龌虺蔀槠渌鼨C器所能接受的形式輸出顯示器打印機繪圖儀語音輸出設備輸出設備1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)46微型計算機是指能夠獨立完成所有輸入輸出處理和存儲操作，至少配有一個輸入設備、輸出設備、存儲設備和一個處理器的計算機。微型計算機的硬件系統(tǒng)1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)47微型計算機的硬件系統(tǒng)機箱與主機主板1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)48微型計算機的硬件系統(tǒng)機箱與主機主板1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)49從零開始認識主板機箱與主機主板視頻較長，煩請各位老師按需自行節(jié)選1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)50微型處理器的關(guān)鍵性能CPU的工作頻率，主頻越高，CPU運算速度越快字長：指CPU在單位時間內(nèi)能一次處理的二進制的位數(shù)，字長越長，表示范圍就越大，精度計算精度越高，處理能力越強。高速緩沖存儲器（Cache）：位于CPU與內(nèi)存之間的高速存儲器，存儲設備其作用是用來緩沖CPU和內(nèi)存之間速度上的差異。內(nèi)存：常見的內(nèi)存主要由RAM和ROM兩部分組成。外存：外部存儲器，其特點是容量大，價格便宜，但存取速度慢，不能跟CPU直接交換信息內(nèi)存條CPU1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)51微型處理器的外部設備鍵名功能Enter回車鍵。中文意思是“輸入”。其作用是執(zhí)行某一指令，在不同場合下執(zhí)行的指令也不同。在編輯文檔時起換行的作用。Shift上擋鍵，又稱“換擋鍵”和“轉(zhuǎn)換鍵”。可用于轉(zhuǎn)換中英文或上符鍵（如“Shift+2=@，Shift+7=&”），還可以配合其他按鍵產(chǎn)生作用，例如“Shift+字母”輸入大寫字母。空格鍵位于鍵盤下面的長鍵，輸入空格和漢字錄入時使用。Alt可選鍵。其全拼是“Alternative”，中文意思是“可選擇的”。其功能就是配合其他按鍵完成一些操作。Backspace退格鍵。作用是刪除光標前的一個字符。在Windows的文件夾中，其作用是“后退”，按一下就會回到該文件所在的上一級文件夾。CapsLock大寫鎖定鍵。其全拼是“CapitalLock”，當需要輸入較多大寫英文字母時需要打開此鍵，啟動大寫狀態(tài)，啟動大寫狀態(tài)后指示燈區(qū)里標有“A”的指示燈會點亮，如果需要輸入少量大寫英文字母，直接“Shift+需要輸入的字母”即可?！癈apsLock”是一個循環(huán)按鍵，按一下大寫鎖定，再按一下就會恢復成小寫。另外當處于大寫鎖定狀態(tài)時，中文輸入法會失效。Tab制表鍵，又稱“表格鍵”。其全拼是“Table”，中文意思是“表格”。其主要作用是在文字處理軟件里（如Word、WPS）中進行等距離移動。在文字輸入過程中常用來做首行縮進，同時在一些地方此鍵也具有“切換”功能。Ctrl控制鍵。其全拼是“Control”，中文意思是“控制”。作用是配合其他按鍵或鼠標完成一些操作Fn功能鍵。其全拼是“Function”，中文意思是“功能”。Fn鍵通常只出現(xiàn)在筆記本電腦的鍵盤上，可以和F1~F12鍵或其他按鍵形成組合鍵1.2.1計算機的硬件系統(tǒng)52鼠標動作名稱操作方法指向移動鼠標將鼠標指針移到屏幕的一個特定位置或指定對象上，為下一個動作做準備。單擊將鼠標指向目標，快速地按一下鼠標左鍵選取一個對象。雙擊將鼠標指向目標，快速連續(xù)按兩下鼠標左鍵，有啟動某項功能之意，命令計算機去做一件事情。右擊將鼠標右鍵快速按下并釋放。拖動鼠標指向目標后，按下鼠標按鍵不放并移動鼠標可拖動對象移到新位置或選取一段文本等。53單選題1分計算機技術(shù)中，英文縮寫CPU的中文譯名是控制器運算器中央處理器寄存器ABCD提交54單選題1分組成微型計算機主機的硬件除CPU外，還有RAMRAM、ROM和硬盤RAM和ROM硬盤和顯示器ABCD提交1.2.2計算機的軟件系統(tǒng)55系統(tǒng)軟件用戶與計算機硬件系統(tǒng)之間的接口操作系統(tǒng)①機器語言②匯編語言③高級語言語言處理程序常見的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)有Oracle、Access、SQLserver數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)服務性程序提供各種運行所需要的服務，如編輯程序、調(diào)試程序、裝配和連接程序、測試程序等1.2.2計算機的軟件系統(tǒng)56類型舉例說明操作系統(tǒng)DOS：是基于字符界面的單用戶單任務的操作系統(tǒng)Windows：是基于圖形界面的單用戶多任務的操作系統(tǒng)UNIX：是一個通用的交互式的分時操作系統(tǒng)，用于各種計算機Netware：是基于文件服務和目錄服務的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)Linux：是一個通用的交互式的分時操作系統(tǒng)，用于各種計算機1.2.2計算機的軟件系統(tǒng)57類型舉例說明文字處理軟件Word：微軟公司文字處理軟件WPS：金山公司文字處理軟件表格處理軟件Excel：微軟公司電子表格處理軟件Lotus2-2-3：IBM公司電子表格軟件圖形圖像處理軟件AutoCAD：交互式通用繪圖軟件PhotoShop：Adobe旗下最出名的平面圖形圖像軟件應用軟件網(wǎng)絡通信軟件Mail：電子郵件軟件QQ：網(wǎng)絡聊天軟件演示文稿軟件PowerPoint：微軟公司制作演示文稿軟件統(tǒng)計軟件SAS：目前國際上最具知名度的統(tǒng)計分析工具之一實時控制軟件FIX：全球領先的HMI/SCADA自動化監(jiān)控組態(tài)軟件多媒體軟件Authorware公司的多媒體軟件系列1.2.3軟硬件之間的關(guān)系58裸機操作系統(tǒng)UnixLinuxWindows系統(tǒng)軟件語言處理程序診斷程序系統(tǒng)設置和優(yōu)化備份程序反病毒程序壓縮程序應用軟件辦公軟件包多媒體軟件數(shù)據(jù)管理游戲軟件學習軟件互聯(lián)軟件系統(tǒng)軟件面向計算機管理支持應用軟件開發(fā)和運行具有專門的應用目的1.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練59小王是剛進入大學的大一新生，因?qū)W習需要，現(xiàn)需到電子購物平臺選配并組裝一個臺式計算機。作為新手小白，小王需要考慮哪些因素？（1）購買前要先了解一下各種組件的市場價格，對比不同品牌和型號的價格和性能。（2）確認選購的組件都有正常的保修期，盡量避免購買二手或沒有保修的組件。（3）注意選購時的配件，例如散熱器、風扇、數(shù)據(jù)線等。（4）在購買時要注意組件的規(guī)格，例如CPU的插槽類型和主板的內(nèi)存插槽數(shù)量等。（5）購買時要選擇合適的電源，保證能夠滿足各個組件的電力需求。601.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟1安裝CPU（1）打開CPU插槽保護蓋確認主板上的CPU插槽保護蓋是否已被移除或者需要解鎖，如果需要解鎖，將保護蓋上的插槽鎖定杠桿移動到開放位置。仔細檢查插槽和金手指是否有損壞，如有任何破損或彎曲，請勿安裝CPU并咨詢相關(guān)專業(yè)人士。（2）對準CPU插槽和金手指查看CPU和CPU插槽，以確定它們的對準位置。CPU插槽和CPU上的金手指都應該是方形的，確保它們沒有彎曲或損壞，并正確地對準兩者。611.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟1安裝CPU（3）安裝CPU將CPU輕輕地放置到插槽中，確保它與插槽的切口和CPU上的箭頭對齊。注意不要過度施加壓力，否則會導致金手指彎曲或CPU破損。放置好CPU之后，使用兩個手指或者一個小平頭螺絲刀輕輕按壓CPU的中心，確保CPU已經(jīng)安裝到插槽中。此時，CPU應該能夠平穩(wěn)地放置在插槽中，而不會有太大的搖動。（4）鎖定CPU根據(jù)主板設計，旋轉(zhuǎn)或壓下CPU插槽的鎖定機構(gòu)，確保CPU固定在插槽中。對于不同的主板和CPU插槽類型，鎖定機構(gòu)的形式可能會有所不同。因此，請仔細閱讀主板說明書，了解如何正確地鎖定CPU。注意不要過度施加力量，否則可能會導致CPU插槽的損壞。完成鎖定后，請檢查CPU是否已正確地安裝到插槽中。621.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟2安裝散熱器（1）選擇散熱器散熱器，一般分為風冷式和水冷式兩種。風冷式散熱器是最常見的類型，它使用風扇將熱量散發(fā)出去。而水冷式散熱器則使用水冷卻器來散發(fā)熱量。（2）安裝支架安裝散熱器支架之前，需要先查看主板手冊或主板印刷，找到安裝散熱器支架的位置。然后根據(jù)散熱器設計，將支架固定到主板上。不同的散熱器設計方式不同，有些需要使用螺絲固定，有些則需要使用固定夾等。（3）添加散熱器并連線將散熱器安裝在支架上之前，需要先將散熱膏涂抹在CPU上，以提高散熱效果。散熱器和支架的連接方式根據(jù)設計而有所不同，但通常需要將散熱器插入支架中，然后旋轉(zhuǎn)或按下扣子將散熱器固定在支架上。在安裝散熱器時，一定要注意力度，確保安裝平穩(wěn)并且不會對其他硬件造成損壞。同時，還需要將散熱器的電源線插入到主板對應的電源線內(nèi)，這樣才能正常工作。631.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟3安裝內(nèi)存條（1）確定內(nèi)存插槽在安裝內(nèi)存之前，需要確定內(nèi)存插槽的位置?？梢圆榭粗靼迨謨曰蛑靼逵∷ⅲ业絻?nèi)存插槽的位置，并了解內(nèi)存插槽的類型和數(shù)量。內(nèi)存插槽通常分為單通道和雙通道。（2）對準內(nèi)存插槽在安裝內(nèi)存時，需要注意內(nèi)存插槽和內(nèi)存插條是否匹配，確保沒有彎曲或損壞，并對準兩者。內(nèi)存插槽和內(nèi)存插條一般都有一個缺口，插入時應該對準缺口插入，如果插入不了，可以輕輕旋轉(zhuǎn)內(nèi)存插條，直到插入到插槽內(nèi)并聽到一聲“咔嚓”聲（3）安裝內(nèi)存將內(nèi)存插條插入內(nèi)存插槽時，要按照內(nèi)存插槽的方向，將內(nèi)存插條插入到插槽中。641.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟4安裝主板1）安裝I/O面板將I/O面板插入計算機機箱后部，確保與機箱的對準和固定螺絲。2）安裝支架根據(jù)主板的設計和機箱的尺寸，選擇適當?shù)闹Ъ懿⑵浒惭b到機箱中，確保與主板的對準和固定螺絲3）安裝主板將主板緩慢的放入機箱中，確保對準I/O面板和支架。一旦主板對準了I/O面板和支架，應該用機箱的固定螺絲將主板固定在支架上。應該將螺絲均勻分布在主板周圍，以確保主板固定牢固，電纜不會過度彎曲，也不會因主板的振動而移動或搖晃651.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟5連接電源線（1）連接主板電源連接主板電源是組裝電腦的一個非常重要的步驟，因為這可以保證主板正常運行。通常情況下，大部分主板需要24針電源插頭和8針電源插頭連接。要連接主板電源，需要先將電源插頭插入主板上的插槽，確保插頭對準插槽，并用操作松緊掌握插頭（2）連接硬盤和光驅(qū)電源將硬盤和光驅(qū)的電源連接到電源供應器的SATA電源插槽上，如果使用M.2接口的硬盤，則可以直接插入接口處即可661.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟6連接數(shù)據(jù)線（1）連接SATA數(shù)據(jù)線將SATA數(shù)據(jù)線連接到硬盤和光驅(qū)的SATA插槽上，并將另一端連接到主板的SATA插槽上。這可以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性（2）連接USB、音頻和其他數(shù)據(jù)線將機箱前面板上的USB、音頻和其他數(shù)據(jù)線插入主板相應插槽上。這可以確保電腦可以正常地使用外部設備和音頻輸出671.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟7安裝顯卡（1）確認顯卡插槽查看主板手冊或主板印刷，這些文檔通常包含了主板的布局和組件位置的詳細信息，其中也包括顯卡插槽的位置。通過仔細閱讀這些文檔，找到顯卡插槽的確切位置，以便進行下一步的操作。（2）對準顯卡插槽在插入顯卡之前，需要仔細檢查顯卡插槽和顯卡本身，確保它們沒有彎曲或損壞，如果有任何損壞，需要先修復它們。隨后將顯卡對準顯卡插槽，確保兩者的位置完全一致。這可以避免插入時的任何不必要的阻力或損壞（3）安裝顯卡一旦確認了顯卡插槽的位置，就可以開始插入顯卡了。將顯卡插入顯卡插槽中，確保插入的方向正確，然后輕輕按下直到顯卡卡槽處于固定狀態(tài)。這可以確保顯卡牢固地安裝在主板上，避免在使用過程中出現(xiàn)任何問題。681.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟8安裝風扇（1）選擇風扇首先要考慮的是機箱大小和需要散熱的強度。機箱越大，可以選擇的風扇尺寸就越大，從而使風扇能夠更好地發(fā)揮散熱功效。同時，還需要確定風扇的轉(zhuǎn)速和噪音級別，以確保它能夠為系統(tǒng)提供適當?shù)纳岫贿^于嘈雜（2）安裝風扇在安裝風扇之前，首先需要確定它應該被安裝在機箱的哪個位置。通常，風扇被安裝在機箱的后部或頂部。然后，在機箱相應的位置上固定好風扇，并使用螺絲或固定夾來鎖定它。確保風扇固定良好以保證它的位置穩(wěn)固（3）連接風扇電源線風扇應該朝向機箱內(nèi)部以確保可以將熱空氣排出。插上風扇電源線，通常這個線路應該被連接到主板的風扇插口上。確保電源電線被正確連接到風扇上，否則風扇就無法工作691.2.4“選配和組裝臺式計算機”實戰(zhàn)演練步驟8連接顯示器（1）連接視頻線將顯示器的視頻線連接到顯卡上的相應插槽上，如果顯卡支持HDMI或DisplayPort等更高級的接口，建議使用這些接口來實現(xiàn)更高的視頻質(zhì)量和更快的傳輸速度，HDMI連接線（2）開啟電腦連接好顯示器之后，插上電源并按下電源開關(guān)開啟電腦。檢查所有組件是否正常工作，包括風扇和內(nèi)存，如果正常，屏幕應該會顯示出相應的啟動畫面。至此，組裝臺式機的工作就告一段落。接下來根據(jù)需要進行BIOS設置，以確保操作系統(tǒng)（系統(tǒng)軟件）能夠正常安裝并運行。計算思維與算法概述OverviewofComputationalThinkingandAlgorithms7003中國第五大發(fā)明——算盤71光量子計算原型機“九章”核心技術(shù)骨干——鄧宇皓721.3.1計算思維概述73美國卡內(nèi)基·梅隆大學計算機科學系主任周以真（JeannetteM.Wing）教授在2006年3月，在美國計算機權(quán)威期刊《CommunicationsoftheACM》雜志上給出并定義的計算思維（ComputationalThinking）周教授認為計算思維是運用計算機科學的基礎概念進行問題求解、系統(tǒng)設計、以及人類行為理解等涵蓋計算機科學之廣度的一系列思維活動。提出“像計算機科學家一樣思考問題”1.3.2計算思維求解問題74模式識別通過觀察數(shù)據(jù)的模式、趨勢和規(guī)律，發(fā)現(xiàn)或者洞察出隱藏在事物背后的聯(lián)系，尋找事物共同點，利用事物間的相似性，找尋問題的求解方法，并為后續(xù)的預測提供依據(jù)。2算法設計與開發(fā)針對相似的問題撰寫一系列詳細步驟，由機器自動化的執(zhí)行這些步驟，并將其處理結(jié)果轉(zhuǎn)換成人類能夠接受的形式。41分解問題利用分層思想可以把數(shù)據(jù)、過程或問題分解成更小的、易于管理的部分。通過解決小問題從而解決復雜的問題，使問題求解變得簡單。3抽象/模式歸納利用抽象思維將某一類事物的重要信息提取出來，識別模式形成背后的一般原理，并將該解決方案應用于其他事物中，從而制定出一類方案的總體解決思路。1.3.3算法概述75算法的概念追溯于古代公元前1世紀在我國古代

算法被稱為“演算法”主要闡述古代中國的蓋天說和四分歷法記載了勾股定理、開平方問題、等差級數(shù)等問題其中用到了相當復雜的分數(shù)算法和開平方算法等1.3.3算法概述76算法的概念西方：算法（algorithm）一詞最早來源于9世紀波斯數(shù)學家花拉子米，他是代數(shù)與算術(shù)的創(chuàng)立人，被譽為“代數(shù)之父”。所著《代數(shù)學》，最早給出了一次和二次方程的一般解法，花拉子米的拉丁文譯名是“Algoritmi”，英文對“算法”原譯為“algorism”，意思是花拉子米的運算法則，指的是用阿拉伯數(shù)字進行算術(shù)運算的過程。1.3.3算法概述77算法的概念“幾何之父”歐幾里得提出了人類史上第一個算法——歐幾里得算法，又稱輾轉(zhuǎn)相除法，是求最大公約數(shù)的一種方法。1.3.3算法概述78算法的概念世界上第一位程序員阿達·洛芙萊斯（AdaLovelace）寫作了第一份“程序設計流程圖”，編寫了世界上第一個算法程序。算法是指完成一個任務所需要的具體步驟和方法。也就是說給定初始狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算機程序的有限次運算，能夠得出所要求或期望的終止狀態(tài)或輸出數(shù)據(jù)。79算法的特點CharacteristicsoftheAlgorithms指算法的每一步驟必須有確切的定義，不能模棱兩，在閱讀時不應產(chǎn)生歧義。確定性02每個計算步驟都可以在有限時間內(nèi)完成（也稱之為有效性）。可行性03一個算法有0個或多個輸入，以刻畫運算對象的初始情況輸入項04指算法必須能在執(zhí)行有限個步驟之后終止有窮性011.3.3算法概述一個算法有一個或多個輸出，一個完整的算法至少有一個輸出，以反映對輸入數(shù)據(jù)加工后的結(jié)果。輸出項051.3.3算法概述80指算法編寫成程序后基本語句執(zhí)行的次數(shù)問題規(guī)模逐漸增大，算法中重復執(zhí)行的次數(shù)越多，算法的執(zhí)行時間也就越長。時間復雜度指算法編寫成程序后，在計算機中運行時所需存儲空間大小的度量?？臻g復雜度算法的復雜度算法復雜性的程度與運行該算法所需要的計算機資源的多少有關(guān)，所需要的資源越多，表明該算法的復雜度越高，所需要的資源越少，表明該算法的復雜度越低。新一代技術(shù)Cutting-edgeTechnologies81041.4.1大數(shù)據(jù)82你認為什么是大數(shù)據(jù)？思考1.4.1大數(shù)據(jù)83“大數(shù)據(jù)摩爾定律”數(shù)據(jù)量大Volume處理速度快Velocity結(jié)合用戶需求利用算法和數(shù)據(jù)處理能力盡可能挖掘出數(shù)據(jù)的最大價值價值密度低Value

數(shù)據(jù)類型繁多Variety2萬條微博6萬件商品90萬次查詢1MIN1.4.1大數(shù)據(jù)的關(guān)鍵技術(shù)84大數(shù)據(jù)技術(shù)是指使用工具對大量的結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進行采集和存儲從而獲得分析和預測結(jié)果的一系列數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)。01數(shù)據(jù)安全與隱私保護構(gòu)建數(shù)據(jù)保護體系和數(shù)據(jù)安全體系，保護個人隱私和注重數(shù)據(jù)安全02數(shù)據(jù)處理與分析利用分布式并行編程模型和計算框架MapReduce、Spark等，結(jié)合機器學習和數(shù)據(jù)挖掘算法，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的分析和處理。利用信息圖表工具對數(shù)據(jù)進行可視化呈現(xiàn)，幫助人們更好地理解分析數(shù)據(jù)。04數(shù)據(jù)采集與處理可利用ETL工具將這些數(shù)據(jù)抽取、清理、轉(zhuǎn)換、集成、加載到數(shù)據(jù)倉庫或數(shù)據(jù)集市中利用分布式文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)倉庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫、云數(shù)據(jù)庫等，實現(xiàn)對海量數(shù)據(jù)的存儲和管理操作。03數(shù)據(jù)存儲與管理1.4.1大數(shù)據(jù)的應用85環(huán)境智慧城市醫(yī)療農(nóng)業(yè)金融教育零售86云計算的特點CharacteristicsofCloudComputing通過云計算的方式可以隨時獲得IT資源隨時服務02基本上滿足各種不同類型的用戶需求通用性03采用冗余備份機制，實現(xiàn)非?？煽康臄?shù)據(jù)存儲高可靠性04根據(jù)用戶實際的需求動態(tài)的增加或減少計算資源。按需服務011.4.2云計算把底層的相關(guān)資源統(tǒng)一的放在資源池當中去進行調(diào)配和使用用戶在任意位置使用終端設備獲取服務虛擬化06可以根據(jù)整個云計算底層所承受的負載，向整個集群當中動態(tài)的增加結(jié)點以擴展集群服務的性能?？蓴U展性07目前常見的Google、Amazon、微軟、IBM和Yahoo等公司的云計算擁有至少十幾萬臺服務器超大規(guī)模051.4.2云計算87云計算的服務基礎設施即服務IaaS平臺即服務PaaS軟件即服務SaaS云計算平臺邏輯架構(gòu)1.4.2云計算88云計算的數(shù)據(jù)中心云計算數(shù)據(jù)中心是一整套復雜的設施，包括刀片服務器、寬帶網(wǎng)絡連接、環(huán)境控制設備、監(jiān)控設備以及各種安全裝置等。最典型的就是貴州，僅一個貴州省就承建了五個大型數(shù)據(jù)中心華為七星湖數(shù)據(jù)存儲中心、騰訊貴安七星綠色數(shù)據(jù)中心、蘋果亞洲數(shù)據(jù)中心、螞蜂窩自由行大數(shù)據(jù)聯(lián)合實驗室、阿里云的全球備案中心和技術(shù)支持中心。1.4.3物聯(lián)網(wǎng)89物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)射頻識別技術(shù)識別技術(shù)光敏傳感器、聲敏傳感器、氣敏傳感器、溫度傳感器感知技術(shù)短距離無線通信技術(shù)包括Zigbee、藍牙、Wi-Fi、RFID遠程通信技術(shù)網(wǎng)絡包括互聯(lián)網(wǎng)、4G/5G移動通信網(wǎng)絡、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡等技術(shù)網(wǎng)絡和通信技術(shù)二維碼1.4.3物聯(lián)網(wǎng)90物聯(lián)網(wǎng)的應用智能家居智能交通智慧物流1.4.4人工智能91主要包括計算機實現(xiàn)智能的原理，制造類似于人腦智能的計算機，也被認為是21世紀三大尖端技術(shù)（基因工程、納米科學、人工智能）之一?；靖拍钊斯ぶ悄軐W科包括知識工程、機器學習、模式識別、自然語言處理、智能機器人、圖形圖像識別和神經(jīng)網(wǎng)絡等多方面的研究。學科研究人工智能的概念研究使計算機模擬人的某些思維過程和智能行為，如學習、推理、思考、規(guī)劃等的學科。1.4.4人工智能92人工智能的關(guān)鍵技術(shù)機器學習（MachineLearning）是一種讓計算機通過數(shù)據(jù)自動學習的技術(shù)。它可以讓計算機從數(shù)據(jù)中自動學習規(guī)律和模式,并根據(jù)這些規(guī)律和模式進行預測和決策。1.4.4人工智能93人工智能的關(guān)鍵技術(shù)知識圖譜（KnowledgeGraph）又稱為科學知識圖譜，在圖書情報界稱為知識域可視化或知識領域映射地圖是顯示知識發(fā)展進程與結(jié)構(gòu)關(guān)系的一系列各種不同的圖形，用可視化技術(shù)描述知識資源及其載體，挖掘、分析、構(gòu)建、繪制和顯示知識及它們之間的相互聯(lián)系。1.4.4人工智能94人工智能的關(guān)鍵技術(shù)自然語言處理（NaturalLanguageProcessing）：研究能實現(xiàn)人與計算機之間用自然語言進行有效通信的各種理論和方法。自然語言處理的應用包羅萬象。機器翻譯、手寫體和印刷體字符識別、語音識別、信息檢索、信息抽取與過濾、文本分類與聚類、輿情分析和觀點挖掘等。1.4.4人工智能的應用95智能零售智能技術(shù)服務1.4.5區(qū)塊鏈96區(qū)塊鏈核心要點分布式賬本、去中心化、不可篡改、共識機制、透明性、智能合約、加密安全性比特幣2009年1月3日，在位于芬蘭赫爾辛基的服務器上，至今匿名的神秘技術(shù)極客中本聰生成了第一個比特幣區(qū)塊，即所謂的比特幣“創(chuàng)世區(qū)塊”。應用場景金融服務

例如：跨境支付可以變得更加快速且費用更低，因為不需要通過多個中介機構(gòu)。供應鏈管理

例如：IBM的FoodTrust項目就使用區(qū)塊鏈來追蹤食品從農(nóng)場到餐桌的全過程，幫助提高食品安全。基本原理一個分布式的、不可篡改的、由多個區(qū)塊組成的鏈式數(shù)據(jù)庫。971.4.6“提高零售銷售額”案例討論北美零售商百思買在北美的銷售活動非常活躍，產(chǎn)品總數(shù)達到3萬多種，產(chǎn)品的價格也隨地區(qū)和市場條件而異。由于產(chǎn)品種類繁多，成本變化比較頻繁，一年之中，變化可達四次之多。結(jié)果，每年的調(diào)價次數(shù)高達12萬次。最讓高管頭疼的是定價促銷策略。公司組成了一個11人的團隊，希望透過分析消費者的購買記錄和相關(guān)信息，提高定價的準確度和響應速度。1.4.6“提高零售銷售額”案例討論98定價團隊的分析圍繞著三個關(guān)鍵維度：（1）數(shù)量：團隊需要分析海量信息。他們收集了上千萬的消費者的購買記錄，從客戶不同維度分析，了解客戶對每種產(chǎn)品種類的最高接受能力，從而為產(chǎn)品定出最佳價位。（2）多樣性：團隊除了分析了購買記錄這種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)外，他們也利用社交媒體發(fā)帖這種新型的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。由于消費者需要在零售商專頁上點贊或留言以獲得優(yōu)惠券，團隊利用情感分析公式來分析專頁上消費者的情緒，從而判斷他們對于公司的促銷活動是否滿意，并微調(diào)促銷策略。（3）速度：為了實現(xiàn)價值最大化，團隊對數(shù)據(jù)進行實時或近似實時的處理。他們成功地根據(jù)一個消費者既往的麥片購買記錄，為身處超市麥片專柜的他/她即時發(fā)送優(yōu)惠券，為客戶帶來便利性和驚喜。第二章

計算機網(wǎng)絡與信息安全大學計算機基礎教研室計算機基礎與應用（一）100本章內(nèi)容概要計算機網(wǎng)絡概述ComputerNetworkOverview01Internet概述及其應用InternetanditsApplication02計算機信息安全與病毒防治ComputerInformationSecurityandVirusPrevention03本章內(nèi)容概要計算機網(wǎng)絡概述ComputerNetworkOverview10101討論分享你了解的互聯(lián)網(wǎng)+的應用領域?qū)嵗?022.1.1計算機網(wǎng)絡的發(fā)展103階段一：面向終端的第一代計算機網(wǎng)絡面向終端的第一代計算機網(wǎng)絡是以單個主機為中心，若干個終端通過通信線路連接到主機的網(wǎng)絡除主機具有獨立的數(shù)據(jù)處理功能外，系統(tǒng)中所連接的終端設備均無獨立處理數(shù)據(jù)的功能終端設備與主機之間不提供相互的資源共享，網(wǎng)絡功能以數(shù)據(jù)通信為主。該階段的計算機網(wǎng)絡還不是真正的計算機網(wǎng)絡。計算機網(wǎng)絡的發(fā)展可以總結(jié)為4個階段面向終端的第一代計算機網(wǎng)絡2.1.1計算機網(wǎng)絡的發(fā)展104階段二：以分組交換網(wǎng)為中心的第二代計算機網(wǎng)絡1969年由美國國防部高級研究計劃署建的ARPANET是以分組交換網(wǎng)為中心的第二代計算機網(wǎng)絡是以CCP（CommunicationControlProcessor，通信控制處理器）和通信線路構(gòu)成網(wǎng)絡的通信子網(wǎng)，以網(wǎng)絡外圍的主機和終端設備構(gòu)成網(wǎng)絡的資源子網(wǎng)，以存儲轉(zhuǎn)發(fā)/分組交換的方式實現(xiàn)網(wǎng)絡中的信息傳遞。以分組交換網(wǎng)為中心的第二代計算機網(wǎng)絡計算機網(wǎng)絡的發(fā)展可以總結(jié)為4個階段2.1.1計算機網(wǎng)絡的發(fā)展105階段三：體系結(jié)構(gòu)標準化的第三代計算機網(wǎng)絡國際標準化組織（InternationalStandardOrganization，ISO）在1985年提出了著名的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OpenSystemInterconnectionReferenceModel，OSI參考模型），使各種計算機能夠在全世界范圍內(nèi)相互互聯(lián)，該模型使計算機網(wǎng)絡走上了標準化的軌道。該體系結(jié)構(gòu)標準定義了網(wǎng)絡互連的七層框架：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層計算機網(wǎng)絡的發(fā)展可以總結(jié)為4個階段2.1.1計算機網(wǎng)絡的發(fā)展106階段四：以網(wǎng)絡互連為核心的第四代計算機網(wǎng)絡隨著網(wǎng)絡需求的不斷增長，局域網(wǎng)的數(shù)量也隨之迅速增加，如果將全世界各地分散的網(wǎng)絡連接起來，就可以使用戶在更大范圍內(nèi)實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享。通常使用路由器等互聯(lián)設備將若干個不同的網(wǎng)絡相互連接在一起，就構(gòu)成了可以相互訪問的“互聯(lián)網(wǎng)”。目前Internet是世界上最大的一個國際互聯(lián)網(wǎng)。計算機網(wǎng)絡的發(fā)展可以總結(jié)為4個階段2.1.2計算機網(wǎng)絡的定義和功能107計算機網(wǎng)絡是指一群具有獨立功能的計算機，通過通信線路和通信設備互聯(lián)起來，在網(wǎng)絡軟件的支持下實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和資源共享獨立功能的計算機是指包括了服務器、工作站、微型機、智能手機、傳感器、以及智能家電等硬件上安裝各種軟件，能夠獨立運行。計算機網(wǎng)絡并非只用來傳送數(shù)據(jù)，而是能夠基于數(shù)據(jù)傳送，進而實現(xiàn)各種各樣的應用。計算機網(wǎng)絡的定義2.1.2計算機的分類、特點與應用108計算機網(wǎng)絡的組成從邏輯功能上看，計算機網(wǎng)絡由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成。通信子網(wǎng)是由通信設備和通信線路組成，主要負責網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸、加工和變換等，位于計算機網(wǎng)絡內(nèi)層。資源子網(wǎng)由主機、終端設備和其他能夠提供資源共享服務的設備組成，主要負責網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)處理和存儲，位于計算機網(wǎng)絡的外圍。2.1.2計算機的分類、特點與應用109計算機網(wǎng)絡的功能數(shù)據(jù)通信計算機網(wǎng)絡最基本的功能，分散在不同地理位置上的用戶通過利用網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸和信息交換等。資源共享指網(wǎng)絡中所有的計算機不受地理位置的限制，共享軟件和硬件資源，如傳輸圖片、觀看在線影視節(jié)目、遠程打印文稿、遠程控制計算機。資源共享是如今計算機網(wǎng)絡最重要的功能。2.1.3計算機網(wǎng)絡的分類110通常是由電信公司出資建造的大型網(wǎng)絡，公眾只要按照電信公司的規(guī)定交納費用，就可以使用這種網(wǎng)絡。通常是由某個部門為滿足本單位特殊業(yè)務的需要而建造的網(wǎng)絡這種網(wǎng)絡不向本單位以外的人提供服務。2.1.3計算機網(wǎng)絡的分類111有線網(wǎng)絡通過電纜或光纜將設備連接到路由器或網(wǎng)絡交換機。包括雙腳線網(wǎng)絡、光纖網(wǎng)絡等。無線網(wǎng)絡無線網(wǎng)絡利用射頻技術(shù)，使用電磁波在空中進行通信連接。目前無線局域網(wǎng)所使用的Wi-Fi技術(shù)應用較為普遍。2.1.3計算機網(wǎng)絡的分類112廣域網(wǎng)WideAreaNetwork，WAN覆蓋范圍通常為幾十到幾千千米，可以覆蓋一個國家、地區(qū)，甚至橫跨幾個州城域網(wǎng)MetropolitanAreaNetwork，MAN覆蓋范圍一般為5到50千米，可以跨越幾個街區(qū)，甚至整個城市局域網(wǎng)LocalAreaNetwork，LAN覆蓋范圍一般為1000米左右，例如一個學生宿舍、一棟樓或一個校園個域網(wǎng)PersonalAreaNetwork，PAN是個人區(qū)域網(wǎng)的簡稱，其覆蓋范圍一般為10米。主要用于在個人工作的地方，把屬于個人使用的筆記本電腦、鍵盤、鼠標、耳機以及打印機等電子設備用Wi-Fi或藍牙等無線技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡，因此也常稱為無線個域網(wǎng)2.1.4計算機網(wǎng)絡協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)113網(wǎng)絡協(xié)議：計算機網(wǎng)絡中進行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或約定的集合在計算機網(wǎng)絡中，只有配置相同的網(wǎng)絡協(xié)議的計算機才能夠進行通信。思考：網(wǎng)絡上的計算機是如何交換信息的？網(wǎng)絡協(xié)議2.1.4計算機網(wǎng)絡協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)114物理層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層應用層會話層表示層OSI參考模型法律標準網(wǎng)絡接口層運輸層網(wǎng)際層應用層TCP/IP參考模型事實標準02常見的兩種計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)物理層運輸層網(wǎng)絡層數(shù)據(jù)鏈路層應用層會話層表示層OSI參考模型法律標準網(wǎng)絡接口層運輸層網(wǎng)際層應用層TCP/IP參考模型事實標準專家沒有實際經(jīng)驗完成標準時沒有商業(yè)驅(qū)動力01協(xié)議實現(xiàn)過分復雜運行效率很低02標準的制定周期太長產(chǎn)品無法及時進入市場03層次劃分不太合理有些功能在多個層次中重復出現(xiàn)04OSI標準失敗的原因合并合并02常見的兩種計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.1.4計算機網(wǎng)絡協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)01在局域網(wǎng)中多臺電腦共享文件2.1.5“共享文件和創(chuàng)建家庭組”實戰(zhàn)演練步驟1配置相關(guān)信息在第一臺電腦中，鼠標右擊需要共享的文件夾，單擊“屬性”或直接使用快捷鍵“Alt+Enter”。在屬性對話框中單擊“共享”，單擊“高級共享”，勾選“共享此文件夾”選項，單擊“權(quán)限”，勾選“完全控制、更改、讀取”選項，單擊“確定”，跳出當前設置，再次單擊“確定”。步驟2訪問共享文件夾此時，可以直接復制網(wǎng)絡路徑來訪問共享文件夾，也可以通過IP地址訪問。按“Win+R”組合鍵，在“運行”打開輸入框中輸入“CMD/Kipconfig”命令回車。在命令執(zhí)行結(jié)果中查看IP地址02創(chuàng)建家庭組2.1.5“共享文件和創(chuàng)建家庭組”實戰(zhàn)演練步驟1連接無線路由器將運營商寬帶網(wǎng)線連接到路由器的WAN口或WAN/LAN口。線路連好后，如果WAN口對應的指示燈不亮，則表明線路連接有問題，請檢查確認網(wǎng)線連接牢固或嘗試換一根網(wǎng)線。步驟2配置無線路由器在路由器的底部標貼上查看路由器出廠的無線信號名稱，打開手機的無線設置，連接路由器出廠的無線信號。連接Wi-Fi后，手機會自動彈出路由器的設置頁面。若未自動彈出請打開瀏覽器，在地址欄輸入或者。在彈出的窗口中路由器的登錄密碼為admin（注意不是Wi-Fi密碼），登錄進入管理后臺在高級設置欄可修改管理員登錄密碼，修改完后請妥善保管。01創(chuàng)建家庭組2.1.5“共享文件和創(chuàng)建家庭組”實戰(zhàn)演練步驟2配置無線路由器登錄成功后，路由器可以選擇上網(wǎng)方式。若上網(wǎng)方式選擇為自動聯(lián)網(wǎng)（DHCP），則在選擇后的局域網(wǎng)設置欄進行IP分配范圍、租約時間、RA設置等相應參數(shù)配置若上網(wǎng)方式選擇為寬帶撥號上網(wǎng)，則需要輸入運營商提供的寬帶賬號和密碼，輸入完成后點擊應用進行網(wǎng)絡連接01創(chuàng)建家庭組2.1.5“共享文件和創(chuàng)建家庭組”實戰(zhàn)演練步驟2配置無線路由器設置路由器的無線名稱和無線密碼，設置完成后，點擊“應用”保存配置，請一定記住路由器的無線名稱和無線密碼，在后續(xù)連接路由器無線時需要用到。注意：無線名稱建議設置為字母或數(shù)字，盡量不要使用中文、特殊字符，避免部分無線客戶端不支持中文或特殊字符而導致搜索不到或無法連接。步驟3連接手機和電腦上網(wǎng)手機搜索設置后的無線名稱，并輸入無線密碼，重新連接無線。重連后即可上網(wǎng)。有線電腦使用網(wǎng)線連接到路由器的LAN或WAN/LAN口，確認指示燈亮起，無需其他操作即可上網(wǎng)。Internet概述及其應用InternetanditsApplication12002什么是因特網(wǎng)？1212.2.1Internet概述12201互連網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）與因特網(wǎng)的區(qū)別與關(guān)系對比VSinternetInternet通用名詞互連網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)）任意通信協(xié)議專用名詞因特網(wǎng)TCP/IP協(xié)議族2.2.1Internet概述12301Internet的產(chǎn)生和發(fā)展因特網(wǎng)發(fā)展的三個階段1969ARPANET向互連網(wǎng)發(fā)展1985三級結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)1993多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)2.2.1

Internet概述12401Internet的產(chǎn)生和發(fā)展ARPANET向互連網(wǎng)發(fā)展三級結(jié)構(gòu)因特網(wǎng)多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)1969年，第一個分組交換網(wǎng)ARPANET70年代中期，研究多種網(wǎng)絡的互連1983年，TCP/IP協(xié)議成為ARPANET的標準協(xié)議（因特網(wǎng)誕生時間）1985年，NSFNET（主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)）1990年，ARPANET任務完成，正式關(guān)閉1991年，因特網(wǎng)初步商業(yè)化，開始收費1993年，NSFNET被替代，由各種ISP運營1994年，WWW技術(shù)推動因特網(wǎng)迅速發(fā)展1995年，NSFNET停止運作，因特網(wǎng)徹底商業(yè)化因特網(wǎng)發(fā)展的三個階段1969198519931252.2.1Internet概述02IP地址與域名網(wǎng)際協(xié)議（InternetProtocol，IP）是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)際層中的核心協(xié)議。網(wǎng)際協(xié)議IP、傳輸控制協(xié)議TCP、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)是由“因特網(wǎng)之父”RobertKalm和VintCerf二人共同研發(fā)的，1974年5月發(fā)布了TCP/IP的第一個版本。VintCerfRobertKalm這兩位學者在2005年獲得圖靈獎（相當于計算機科學領域的諾貝爾獎）。1262.2.1Internet概述02IP地址與域名IP地址（InternetProtocolAddress）是指互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議地址，又譯為網(wǎng)際協(xié)議地址。IP地址是一種統(tǒng)一的地址格式，用于標識連接到網(wǎng)絡中每一個終端，根據(jù)IP地址的版本號不同，IP地址有IPv4和IPv6兩個版本。IPv4地址是給因特網(wǎng)（Internet）上的每一個主機（或路由器）的每一個接口分配的一個在全世界范圍內(nèi)唯一的32比特的標識符。1272.2.1

Internet概述02IP地址與域名IPv4地址共32位，二進制數(shù)字分為4段，每段8位用十進制數(shù)字表示，每段數(shù)字范圍為0~255，段與段之間用點“.”隔開?！九e例】00001010111100000000111110101010某個32比特IPv4地址每8位分為一組寫出每組的十進制數(shù)1024015170寫成點分十進制形式10240151702.2.1Internet概述128IPv4是在20世紀70年代末期設計的，其IPv4地址的設計存在以下缺陷：IPv4的設計者最初并沒有想到該協(xié)議會在全球范圍內(nèi)廣泛使用，因此將IPv4地址的長度規(guī)定為他們認為足夠長的32比特。IPv4地址早期的編址方法（分類的IPv4地址和劃分子網(wǎng)的IPv4地址）也不夠合理，造成IPv4地址資源的浪費。因特網(wǎng)經(jīng)過幾十年的飛速發(fā)展，到2011年2月3日，因特網(wǎng)號碼分配管理局IANA宣布IPv4地址已經(jīng)分配完畢，因特網(wǎng)服務提供者ISP已經(jīng)不能再申請到新的IPv4地址塊。VintCerfRobertKalm因特網(wǎng)之父我國在2014至2015年也逐步停止向新用戶和應用分配IPv4地址，同時全面開展商用部署IPv6。02IP地址與域名2.2.1Internet概述12902IP地址與域名IPv6將IPv4的32比特地址空間增大到了128比特，在采用合理編址方法的情況下，在可預見的未來是不會用完的?？蓜澐譃楦嗟膶哟危@樣可以更好地反映出因特網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)，使得對尋址和路由層次的設計更具有靈活性。與IPv4首部并不兼容。IPv6定義了許多可選的的擴展首部，不僅可提供比IPv4更多的功能，而且還可以提高路由器的處理效率，因為路由器對逐跳擴展首部外的其他擴展首部都不進行處理。IPv6允許分組包含有選項的控制信息，因而可以包含一些新的選項。然而IPv4規(guī)定的選項卻是固定不變的。這一點很重要，因為技術(shù)總是在不斷地發(fā)展，而新的應用也會層出不窮。然而IPv4的功能卻是固定不變的。IPv6支持主機或路由器自動配置IPv6地址及其他網(wǎng)絡配置參數(shù)。因此IPv6不需要使用DHCP。IPv6能為實時音視頻等要求保證一定帶寬和時延的應用，提供更好的服務質(zhì)量保證。更大的地址空間擴展的地址層次結(jié)構(gòu)靈活的首部格式改進的選項允許協(xié)議繼續(xù)擴充支持即插即用（即自動配置）支持資源的預分配2.2.1Internet概述130128比特的某個IPv6地址0010000000000001000011011011100001000000000001000000000000010000000000000000000000000000000000000110010101000011000011111111110100100000000000010000110110111000010000000000010000000000000100000000000000000000000000000000000001100101010000110000111111111101每16比特分為1組，共8組每組之間使用冒號“：”分割：：：：：：：將每組中的每4個比特轉(zhuǎn)換為1個十六進制數(shù)00100000000000010000110110111000010000000000010000000000000100000000000000000000000000000000000001100101010000110000111111111101：：：：：：：2001：0db8：400400100000000065430ffd：：：：：2001:0db8:4004:0010:0000:0000:6543:0ffd冒號十六進制記法：注意：不區(qū)分大小寫02IP地址與域名131由于IP地址是數(shù)字形式，難以被大眾記憶和理解，所以使用域名標識Internet上的服務器。域名采用層次結(jié)構(gòu)，整個域名空間像一棵倒置的樹，樹上每個節(jié)點上都有一個名字，一臺主機的域名就是從樹葉到樹根，路徑上各個節(jié)點名字的序列中間用點分隔。因此，在上網(wǎng)的時候通常輸入的是網(wǎng)址，而不是IP地址。Internet上的計算機只能通過IP地址才能相互識別，因此需要一個記錄IP地址與域名對應關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，DNS就誕生了。域名系統(tǒng)DNS（DomainNameSystem）是由解析器和域名服務器組成，當訪問互聯(lián)網(wǎng)上某個網(wǎng)址時，需通過域名解析系統(tǒng)找到該網(wǎng)址對應的IP地址，才能夠訪問。2.2.1Internet概述02IP地址與域名1322.2.1Internet概述02IP地址與域名cctvibmti…shbjedugovcomorgnetac……tsinghuaynufudanpku…maillibmailregjwc…mailnetcomorgintedugovmilcnjpukus……頂級域名二級域名三級域名四級域名這種按等級管理的命名方法便于維護名字的唯一性，并且也容易設計出一種高效的域名查詢機制。需要注意的是，域名只是個邏輯概念，并不代表計算機所在的物理地點。樹根1332.2.2

Internet提供的基本服務01WWW萬維網(wǎng)萬維網(wǎng)（WorldWideWeb，WWW）并非某種特殊的計算機網(wǎng)絡。它是一個大規(guī)模的、聯(lián)機式的信息儲藏所，是運行在因特網(wǎng)上的一個分布式應用。萬維網(wǎng)利用網(wǎng)頁之間的超鏈接將不同網(wǎng)站的網(wǎng)頁鏈接成一張邏輯上的信息網(wǎng)。萬維網(wǎng)是歐洲粒子物理實驗室的TimBerners-Lee最初于1989年3月提出的。2.2.2

Internet提供的基本服務134用戶主機因特網(wǎng)滇池學院萬維網(wǎng)服務器01WWW萬維網(wǎng)2.2.2

Internet提供的基本服務用戶主機因特網(wǎng)滇池學院萬維網(wǎng)服務器請求報文響應報文/01WWW萬維網(wǎng)2.2.2

Internet提供的基本服務13601WWW萬維網(wǎng)為了方便地訪問在世界范圍的文檔，萬維網(wǎng)使用統(tǒng)一資源定位符URL來指明因特網(wǎng)上任何種類“資源”的位置。URL的一般形式由以下四個部分組成：<協(xié)議>://<主機>:<端口>/<路徑>http://:80/news/article/202408/1724729735561//news/article/202408/1724729735561/2.2.2

Internet提供的基本服務02FTP文件傳輸協(xié)議將某臺計算機中的文件通過網(wǎng)絡傳送到可能相距很遠的另一臺計算機中，是一項基本的網(wǎng)絡應用，即文件傳送。文件傳送協(xié)議（FileTransferProtocol，F(xiàn)TP）是因特網(wǎng)上使用得最廣泛的文件傳送協(xié)議。作用是將本地計算機上的用戶文件傳送到FTP服務器上，簡稱上傳，或者將FTP服務器上的文件傳送到本地計算機中，簡稱下載2.2.2

Internet提供的基本服務03電子郵件電子郵件E-mail是因特網(wǎng)上最早流行的一種應用，并且仍然是當今因特網(wǎng)上最重要、最實用的應用之一。電子郵件系統(tǒng)采用客戶/服務器方式。電子郵件系統(tǒng)的三個主要組成構(gòu)件：用戶代理，郵件服務器，以及電子郵件所需的協(xié)議。用戶代理是用戶與電子郵件系統(tǒng)的接口，又稱為電子郵件客戶端軟件。因特網(wǎng)發(fā)送方接收方郵件服務器是電子郵件系統(tǒng)的基礎設施。因特網(wǎng)上所有的因特網(wǎng)服務提供者ISP都有郵件服務器，其功能是發(fā)送和接收郵件，同時還要負責維護用戶的郵箱。發(fā)送方郵件服務器接收方郵件服務器2.2.3“搜索資料和發(fā)送電子郵件”實戰(zhàn)演練139任務一使用Internet搜索學習資料任務二使用電子郵件發(fā)送作業(yè)2.2.3“搜索資料和發(fā)送電子郵件”實戰(zhàn)演練140任務一使用Internet搜索學習資料（1）瀏覽器目前比較流行的瀏覽器如下：ChromeFireFoxSafariOpera鼠標雙擊瀏覽器圖標即可打開瀏覽器使用瀏覽器瀏覽信息時，只需在瀏覽器的地址欄中輸入相應的URL或IP地址即可，如使用瀏覽器瀏覽云南大學滇池學院，只需在瀏覽器的地址欄中輸入/，然后通過單擊主頁上的超鏈接，就可以瀏覽相關(guān)內(nèi)容。2.2.3“搜索資料和發(fā)送電子郵件”實戰(zhàn)演練141任務一使用Internet搜索學習資料（2）搜索引擎搜索引擎是用來搜索網(wǎng)上資源的工具，目前常用的搜索引擎有百度、谷歌、搜搜、搜狗、必應等。搜索引擎并不真正的搜索Internet，它搜索的是預先整理好的網(wǎng)頁索引數(shù)據(jù)庫。當用戶以某個關(guān)鍵詞查找時，所有在頁面內(nèi)容中包含了該關(guān)鍵詞的網(wǎng)頁，都將被作為搜索結(jié)果展示出來。在經(jīng)過復雜的算法排序后，將這些結(jié)果按照與搜索關(guān)鍵字的相關(guān)程度大小依次排列，呈現(xiàn)給用戶的是這些網(wǎng)頁的鏈接2.2.3“搜索資料和發(fā)送電子郵件”實戰(zhàn)演練142（3）文獻檢索任務一使用Internet