第1章計算機與信息化

計算機公共基礎系101計算機與信息化02計算機基礎知識03計算機網絡04信息安全05網頁設計技術06Photoshop圖像處理07視頻編輯08數據庫的基本思維09word2010高級應用10Visio2010高級應用11Excel2010高級應用12PowerPoint20101.1計算機概述計算機是20世紀人類最偉大的科學技術發明之一，對人類的生產和社會生活產生了極大的影響。計算機是一種能夠根據程序指令對信息進行加工、運算、存儲，并迅速而高效地自動完成信息處理的電子集成設備。它和人腦相似，能夠采集、識別、存儲、轉換和處理外界信息，所以也被稱為電腦。1計算機發展歷史手動計算器西周時期的算珠春秋時期的算籌1計算機發展歷史手動計算器納皮爾籌滑動刻度尺1計算機發展歷史機械式計算器帕斯卡加法器萊布尼茲乘法器1計算機發展歷史機械式計算器差分機1計算機發展歷史電子計算機ABC（Atanasoff-BerryComputer，阿塔納索夫-貝瑞計算機）采用真空管，設計用于求解線性方程組1計算機發展歷史電子計算機ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorAndComputer，埃尼阿克計算機）采用電子管，為計算彈道軌跡而研制計算機發展的四個時代（1）電子管計算機（2）晶體管計算機（3）集成電路計算機（4）大規模、超大規模集成電路計算機計算機的發展歷程及應用范圍發展階段年代主要邏輯元器件應用范圍第一代1946年～1958年電子管科學計算、軍事應用第二代1958年～1964年晶體管數據處理、過程控制第三代1964年～1971年集成電路工業控制的各個領域第四代1971年至今大規模、超大規模集成電路電子、化工、科學研究、生物技術等各行各業，多媒體化、網絡化電子管功放2圖靈阿蘭·麥席森·圖靈（1912~1954），英國著名數學家、邏輯學家、密碼學家，被稱為計算機科學之父、人工智能之父。圖靈是計算機邏輯的奠基者。圖靈機圖靈機是指一個抽象的機器。圖靈測試圖靈測試是圖靈提出的一個關于機器人的著名判斷原則，它指的是一種測試機器是否具備人類智能的方法。尤金·古斯特曼程序ACM圖靈獎圖靈獎，由美國計算機協會（ACM）于1966年設立，又叫“A.M.圖靈獎”，專門獎勵那些對計算機事業做出重要貢獻的個人。它是計算機界最負盛名、最崇高的一個獎項，有“計算機界的諾貝爾獎”之稱。3計算機的分類超級計算機超級計算機是計算機中功能最強、運算速度最快、存儲容量最大的一類計算機，主要面向尖端科學和國防科技領域，是一個國家或地區科技發展水平的體現。超級計算機可以完成其他類型計算機不能處理的復雜任務和大量計算的工作，如基因序列測定、大氣模型、宇宙研究等。3計算機的分類大型機大型機體積龐大、價格昂貴，可以同時為成百上千的用戶處理數據，還可以集中存儲、處理和管理大量數據，如銀行和金融行業、企業和政府等機構的數據。3計算機的分類服務器服務器是專門用來進行網絡數據存儲和處理的計算機。在網絡環境下，根據服務器提供的服務類型不同，分為文件服務器、數據庫服務器、應用程序服務器、Web服務器等。3計算機的分類個人計算機個人計算機是面向家庭和個人的計算機，分為桌面計算機、便攜式計算機和各種手持設備（如智能手機、平板電腦等），主要用于日常工作和生活。4計算機的應用領域科學計算科學計算是指為解決科學研究和工程設計過程中的數學問題而進行的計算，也稱為數值計算。利用計算機高速計算、大存儲容量和連續運算的能力，可以解決人工無法解決的各種科學計算問題，如導彈試驗、火箭發射、災情預測、天氣預報、化學實驗分析等。4計算機的應用領域數據處理數據處理（或信息處理）是指對各種數據進行收集、存儲、整理、分類、統計、加工、利用、傳播等一系列活動的統稱。其特點是處理的原始數據量大，而運算比較簡單，有大量的邏輯與判斷運算。4計算機的應用領域過程控制過程控制又稱實時控制，是指利用計算機及時采集檢測數據，按最優值自動調節和控制對象。采用計算機進行過程控制，不僅可以大大提高控制的自動化水平，而且可以提高控制的及時性和準確性，從而改善勞動條件，提高產品質量及合格率，提高經濟和社會效益。4計算機的應用領域計算機輔助工程（1）計算機輔助設計（ComputerAidedDesign，CAD）（2）計算機輔助制造（ComputerAidedManufacture，CAM）（3）計算機輔助教學（ComputerAssistedInstruction，CAI）（4）計算機輔助測試（ComputerAidedTest，CAT）4計算機的應用領域人工智能人工智能（ArtificialIntelligence）是指研究用機器代替和模仿人腦的某些智能功能，通過編寫程序模擬人類的思維活動，諸如感知、判斷、理解、學習、問題求解、圖像識別等。人工智能的應用領域非常廣泛，包括人機對弈、定理證明、翻譯語言文字、診斷疾病、海底作業等。4計算機的應用領域計算機網絡計算機網絡是現代計算機技術與通信技術緊密結合的產物。計算機網絡解決了一個單位、一個地區、一個國家中計算機與計算機之間的通信，實現各種軟、硬件資源的共享，大大促進了國際間的文字、圖像、視頻、聲音等各類數據的傳輸與處理。5計算機的新技術嵌入式技術嵌入式是一種專用的計算機系統，該系統作為裝置或設備的一部分，將硬件系統和軟件系統一體化。嵌入式具有軟件代碼少、系統集成度高、可靠性高和響應速度快等特點。5計算機的新技術集群計算技術集群是使用兩臺或兩臺以上的服務器組成的服務器集合，用以提供高性能的不停機服務，每臺服務器均承擔部分計算任務和容錯任務，但整體仍表現為一個單一系統。5計算機的新技術網格計算技術網格是以Internet技術和分布式計算技術為基礎，將地理上分散的各類計算資源、存儲資源、數據資源、應用資源、儀器設備等構成統一的虛擬環境，采用開放標準的協議，實現資源的有效共享，將這些不在同一地理位置的資源組織成一個“虛擬的超級計算機”，其中每一個參與計算的計算機都是一個“節點”。5計算機的新技術數據挖掘技術數據挖掘是指從大量的數據縱橫提取隱含的、未知的、并具有潛在使用價值的信息的過程。數據挖掘是一種決策支持過程，它基于數據庫、統計學、人工智能、機器學習、模式識別、數據可視化等多種技術，自動化地分析歷史數據，從中挖掘出供決策使用的高層次知識，幫助決策者提高決策質量和效率。6新型計算機展望量子計算機量子計算機是一類遵循量子力學規律進行高速數學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。當某個裝置處理和計算的是量子信息，運行的是量子算法時，它就是量子計算機。6新型計算機展望光子計算機光子計算機是一種由光信號進行數字運算、邏輯操作、信息存貯和處理的新型計算機。它由激光器、光學反射鏡、透鏡、濾波器等光學元件和設備構成，靠激光束進入反射鏡和透鏡組成的陣列進行信息處理，以光子代替電子，光運算代替電運算。6新型計算機展望納米計算機納米計算機指將納米技術運用于計算機領域所研制出的一種新型計算機。納米計算機的運算速度將是硅芯片計算機的1.5萬倍，而且耗費的能量也要減少很多。6新型計算機展望神經網絡計算機從大腦工作的模型中抽取計算機設計模型，用許多處理機模仿人腦的神經元機構，將信息存儲在神經元之間的聯絡中，并采用大量的并行分布式網絡就構成了神經網絡計算機。具有模仿人的大腦判斷能力和適應能力、可并行處理多種數據功能的神經網絡計算機，可以判斷對象的性質與狀態，并能采取相應的行動，而且可同時并行處理實時變化的大量數據，并引出結論。6新型計算機展望超導計算機超導計算機是利用超導技術生產的計算機及其部件，其開關速度達到幾微微秒，運算速度比現在的電子計算機快，電能消耗量少。6新型計算機展望生物計算機生物計算機也稱仿生計算機，主要原材料是生物工程技術產生的蛋白質分子，并以此作為生物芯片來替代半導體硅片，利用有機化合物存儲數據。信息以波的形式傳播，當波沿著蛋白質分子鏈傳播時，會引起蛋白質分子鏈中單鍵、雙鍵結構順序的變化。1.2信息化信息化是當今社會發展的必然趨勢，是推動人類社會進步的重要力量。大力發展信息化，是我國現代化建設的重要戰略舉措。信息化對人們的工作、生活、學習和文化傳播方式產生了深刻影響，促進了國民素質的提高和人的全面發展。1信息化概念信息化是指培養、發展以計算機為主的智能化工具為代表的新生產力，并使之造福于社會的歷史過程（智能化工具又稱信息化的生產工具。它一般必須具備信息獲取、信息傳遞、信息處理、信息再生、信息利用的功能。）。2信息化的作用信息產業的支柱作用信息產業是國民經濟的支柱產業。信息產業是國民經濟新的增長點。2信息化的作用信息產業的基礎作用信息產業是關系國家經濟命脈和國家安全的基礎性和戰略性產業。2信息化的作用信息產業的先導作用信息產業是國家經濟的先導產業。信息產業的發展已經成為世界各國經濟發展的主要動力和社會再生產的基礎。2信息化的作用信息產業的核心作用信息產業是推進國家信息化、促進國民經濟增長方式轉變的核心產業。通信網絡和信息技術裝備是國家信息化的物資基礎和主要動力。3信息化的類型產品信息化企業信息化產業信息化國民經濟信息化社會生活信息化4信息化發展的趨勢20世紀90年代以來，信息技術不斷創新，信息產業持續發展，信息網絡廣泛普及，信息化成為全球經濟社會發展的顯著特征，并逐步向一場全方位的社會變革演進。5社會信息化社會信息化，是以計算機信息處理技術和傳輸手段的廣泛應用為基礎和標志的新技術革命，影響和改造社會生活方式與管理方式的過程。小結本章講述了計算機的發展歷程、計算機的應用領域、計算機的新技術、信息化的相關概念等知識。通過對本章的學習，讀者可以了解計算機的歷史、計算機的新技術以及信息化與社會發展的關系。第2章計算機基礎知識

計算機公共基礎系512.1計算機中數據的表示計算機和其他數字設備要存儲包括文字、聲音、視頻等多種數據，在存儲的時候都是將這些數據轉換為簡單的電脈沖，并以0和1的形式存儲。1進位計數制計數制是指用一組固定的數碼和一套統一的規則表示數值的方法。按進位的原則進行計數的方法稱為進位計數制。計算機中常用的是二進制、八進制、十六進制。1進位計數制

數位，數碼在一個數中所處的位置。

基數，某進制中能使用的數碼個數。例如十進制數中，每位可以使用0-9中的任一數字，基數為10，二進制基數為2，八進制基數為8，十六進制基數為16。

位權，以基數為底的冪，數碼所在的位置不同其位權也不同。例如十進制中，小數點左邊第1位的位權是100，左邊第2位的位權101

，小數點右邊第1位的位權10-1，第2位的位權10-2，依此類推。1進位計數制十進制、二進制十進制數有0～9十個數碼，基數為十，逢十進一二進制有0、1兩個數碼，基數為二，逢二進一十進制二進制八進制十六進制0123456789101112131415160110111001011101111000100110101011110011011110111110000012345671011121314151617200123456789ABCDEF101進位計數制每種進制都有固定基數R，其數碼為0、1、…、R?1。每一種進制都逢R進1。若用K表示不同數位的數碼，則任何一種進制的數均可以表示為(N)R=±［Kn?1×(R)n?1+kn?2×(R)n?2+…+k0×(R)0+k?1×(R)?1+k?2×(R)?2+…］2不同進制數的轉換把任何進制的數轉換為十進制數的方法，即用每個位置上的數碼乘以相應的位權，然后求和。公式計算的結果就是對應的十進制數值。(110010100111.1)2=1×211+1×210+0×29+0×28+1×27+0×26+1×25+0×24+0×23+1×

22+1×21+1×20+1×2?1=(3

239.5)10(6

247.4)8=6×83+2×82+4×81+7×80+4×8?1=(3

239.5)10(CA7.8)16=12×162+10×161+7×160+8×16?1=(3

239.5)102不同進制數的轉換十進制數轉換為對應的二進制，其整數部分和小數部分的轉換方法不同。（1）整數部分轉換規則。將十進制數的整數部分轉換為R進制數，通常采用“除R取余法”，即用十進制整數除以R取余數，將商反復除以R，直至商為零。得到的第一個余數為最低位，最后一個余數為最高位，將所得余數從高位到低位依次排列，就是對應R進制數。2不同進制數的轉換（2）小數部分的轉換規則。將十進制數的小數部分轉換為R進制數，通常采用“乘R取整法”，即將十進制小數乘以R，取乘積的整數部分，然后用乘積的小數部分繼續乘以R，直至最后一次的乘積為1.00…0或達到要求的精確度為止。得到的第一個整數部分為最高位，最后一個整數部分為最低位，將所有整數從高位到低位依次排列，作為小數部分，就是對應R進制數。2不同進制數的轉換二進制、八進制、十六進制數之間的轉換可以借助十進制數完成，也可以通過簡單的方法直接轉換。八進制和十六進制轉化成二進制每一個八進制數對應二進制的三位。每一個十六進制數對應二進制的四位。二進制轉化成八進制和十六進制整數部分：從右向左進行分組。小數部分：從左向右進行分組。轉化成八進制三位一組。轉化成十六進制四位一組，不足補零。3二進制數的算術運算與邏輯運算二進制數的算術運算（1）加法運算。根據“逢二進一”的規則，二進制加法的運算法則為：0＋0＝00＋1＝1＋0＝11＋1＝10（進位為1）3二進制數的算術運算與邏輯運算（2）減法運算。根據“借一當二”的規則，二進制減法的運算法則為：0－0＝01－1＝01－0＝110－1＝1（借位為1）3二進制數的算術運算與邏輯運算（3）乘法運算。二進制乘法與十進制數乘法規則非常接近。但由于二進制數只有0或1兩種可能的乘數位，因此二進制乘法更為簡單。二進制數乘法的法則為：0×0＝00×1＝1×0＝01×1＝13二進制數的算術運算與邏輯運算2．二進制數的邏輯運算二進制數1和0在邏輯上可以代表“真”與“假”、“是”與“否”、“有”與“無”等。這種具有邏輯屬性的變量就稱為邏輯變量。二進制數的邏輯運算主要包括邏輯加法（“或”運算）、邏輯乘法（“與”運算）、邏輯否定（“非”運算）和邏輯“異或”運算。邏輯運算（1）邏輯“或”運算。又稱為邏輯加法，可用符號“＋”或“∨”來表示。邏輯“或”運算的規則為：0＋0＝0或0∨0＝00＋1＝1或0∨1＝11＋0＝1或1∨0＝11＋1＝1或1∨1＝1邏輯運算（2）邏輯“與”運算。又稱為邏輯乘，常用符號“×”或“·”或“∧”表示。邏輯“與”運算的規則為：0×1＝0或0·1＝0或0∧1＝01×0＝0或1·0＝0或1∧0＝01×1＝1或1·1＝1或1∧1＝1邏輯運算（3）邏輯“非”運算。又稱為邏輯否定，實際上是將原邏輯變量的狀態求反，邏輯“非”運算的規則為：邏輯運算（4）邏輯“異或”運算。常用符號“⊕”或“?”表示，邏輯“異或”運算的規則為：0⊕0＝0或0?0＝00⊕1＝1或0?1＝11⊕0＝1或1?0＝11⊕1＝0或1?1＝04信息的數字化編碼信息是音訊、消息、通信系統傳輸和處理的對象，泛指人類社會傳播的一切內容。4信息的數字化編碼為什么計算機中采用二進制？在電子計算機中，使用電子管來表示十種狀態過于復雜，而使用電子管的開和關兩種狀態來表示二進制數據最為合理4信息的數字化編碼101001104信息的數字化編碼硬盤也稱為磁存儲設備，是通過電磁學原理讀寫數據，存儲介質為磁盤或磁帶，通過讀寫磁頭改變存儲介質中每個磁性粒子的磁極為兩個狀態，分別表示0和1光盤利用激光束在光盤表面存儲信息，根據激光束和反射光的強弱不同，可以實現信息的讀寫。在寫入光盤時會在光盤表面形成小凹坑，有坑的地方記錄“1”，反之為“0”4信息的數字化編碼計算機中采用二進制數有以下優點（1）可行性。（2）簡易性。（3）適合邏輯運算。（4）易于轉換。（5）抗干擾能力強、可靠性高。5存儲單位位（bit）。它是計算機中最小的信息單位。一“位”只能表示0和1中的一個，即一個二進制位，或存儲一個二進制數位的單位。字節（Byte）。每8位二進制數為一個單位，稱為字節（簡寫為B）。字節是計算機中數據存儲的最基本單位，以下是計算機中各存儲單位之間的關系。1B=8bits，1KB=1024B，1MB=1024KB，1GB=1024MB，1TB=1024GB6數字在計算機中的表示在計算機中采用固定數目的二進制位數來表示數字，稱為機器數。通常把一個二進制數的最高位作為符號位。規定“0”表示正號，“1”表示負號。由于數值不僅有正負之分，同樣可能有小數部分，因此還需要存儲其小數點的位置。在計算機中采用約定小數點位置的方法，解決小數點的問題。6數字在計算機中的表示定點數定點數是指小數點位置固定的數，它分定點純整數和定點純小數。（1）定點純整數是小數點位置固定在二進制數最低位的后面。6數字在計算機中的表示（2）小數點位置固定在二進制數最高位的前面，稱為定點純小數。6數字在計算機中的表示浮點數浮點數是既包含整數又包含小數的實數。為了便于存儲和表示浮點數，采用類似于科學計數法的方式。任何一個二進制數都可以表示為N=數符×尾數×2階符×階碼01101100116數字在計算機中的表示原碼、反碼、補碼使用補碼可以將符號位和數值域統一處理；同時，加法和減法也可以統一處理，可以將減法運算轉變為加法運算。6數字在計算機中的表示（1）原碼表示法原碼是機器數最簡單的表示方法。用0表示正號、1表示負號，數值部分為真值的絕對值（真值為機器數所代表的數）。6數字在計算機中的表示（2）反碼表示法正數的反碼與原碼相同，負數的反碼由原碼的數值部分按位取反得到（即0變為1，1變為0）。6數字在計算機中的表示（3）補碼表示法正數的補碼與原碼、反碼相同，負數的補碼等于負數的反碼加1。6數字在計算機中的表示0有唯一的補碼，[+0]補=[－0]補=00000000。原碼、反碼對“0”的表示不同。因此，一般采用補碼進行運算。正數的原碼、反碼、補碼都相同，不存在轉換問題；而負數的原碼、反碼、補碼需要進行轉換。6數字在計算機中的表示假設以8個二進制數表示一個數字，要計算數學表達式10-7的結果。首先，10-7可以看做是10+（-7），則計算機需要計算10與-7的和。按照原碼表示方法，10的原碼是00001010，-7的原碼是10000111，10+（-7）的原碼計算表達式如下所示。-17→6數字在計算機中的表示在進行含有負數的運算中使用補碼的形式可以避免符號位參與運算時造成的錯誤結果。按照補碼表示方法，10的補碼是00001010，-7的補碼是11111001，10+（-7）的補碼計算表達式如下所示。3→7計算機中的字符編碼在計算機中還有很多非數值數據，如文本字符等。在計算機中，字符數據也需要轉換為二進制進行存儲和處理。在計算機中，常用的字符有128個，包括10個十進制的數碼0～9、52個大小寫英文字母A～Z及a～z、32個標點符號、運算符、專用符號和34個控制符。為了便于通信，根據應用的不同計算機中采用多種類型的編碼來表示字符數據，如ASCII編碼、EBCDIC編碼、GB2312編碼、Unicode編碼、UTF-8編碼、Base64編碼等。7計算機中的字符編碼微型計算機一般采用ASCII碼，它是通用的國際標準編碼，有7位和8位兩種版本。7位ASCII采用7位二進制數表示一個字符，由于7位二進制數表示的范圍為0～127，恰好包含128個數字，用于表示常用的128個字符。8位ASCII編碼也稱為擴展ASCII（ExtendedBinary_CodedDecimalInterchangeCode，EBCDIC）。最高位為0時，編碼與7位ASCII編碼相同。最高位為1時，形成擴展ASCII。8計算機中的漢字編碼我國于1981年頒布了《信息交換用漢字編碼字符集——基本集》，即國家標準GB2312—80，簡稱國標碼。基本集共收集漢字6763個，其中常用一級漢字3755，二級漢字3008個。GB2312—80編碼用2個字節（16位）表示一個漢字，所以理論上最多可以表示256×256=65

536個漢字。8計算機中的漢字編碼輸入碼通過鍵盤向計算機中輸入漢字所使用的編碼為輸入碼，也稱外碼。拼音類：全拼、雙拼、智能ABC、微軟全拼等字形類：五筆字形碼音形混合：自然碼8計算機中的漢字編碼機內碼機內碼也稱內碼，是漢字在計算機內部存儲、處理和傳輸時使用的編碼。漢字內碼=漢字國標碼+(8080)168計算機中的漢字編碼輸出碼輸出碼也稱漢字字型碼，指漢字字庫中存儲的漢字字型的數字化信息，用于漢字在顯示或打印輸出。用點陣表示字型時，將一個漢字放在一個多行多列的網格中，有筆畫通過的網格用二進制位1表示，沒有筆畫通過的網格用二進制位0表示，這樣就構成漢字的點陣。

48*48點陣，需要（48/8*48）=288B空間2.2計算機系統的組成1946年，美籍匈牙利科學家馮·諾依曼領導的研究小組發表了關于EDVAC計算機的論文，具體地介紹了制造電子計算機和程序設計的新思想，宣告了電子計算機時代的到來。1馮·諾依曼體系結構馮·諾依曼在EDVAC的研究中，提出了計算機的邏輯體系結構和存儲程序的理論，即馮·諾依曼體系結構，主要包括以下內容。（1）計算機由控制器、運算器、存儲器、輸入設備和輸出設備5個部分構成。（2）確定了計算機采用二進制，指令和數據均以二進制數形式存儲在存儲器中。（3）計算機按照程序規定的順序將指令從存儲器中取出，并逐條執行。1馮·諾依曼體系結構2計算機的基本工作原理指令、指令系統和程序（1）指令：也稱機器指令，是指計算機完成某個基本操作的命令，是計算機可以識別的二進制編碼。它通常包括兩部分信息：操作碼和操作數。（2）指令系統：一臺計算機所有機器指令的集合稱為計算機的指令系統。（3）程序：由指令組成，是為解決某一特定問題而設計的有序指令的集合，是為了得到某種結果而由計算機等具有信息處理能力的裝置執行的指令序列。操作碼操作數（地址碼）2計算機的基本工作原理計算機的工作過程（1）取指令階段。（2）分析指令階段。（3）執行指令階段。（4）寫回結果階段。2.3微型計算機發展與硬件組成1微型計算機結構微型計算機沿用馮·諾依曼體系結構，以微處理器為核心，配以內存儲器、輸入/輸出接口和輸入/輸出設備等1微型計算機結構（1）地址總線（AB）：用于傳送程序或數據在內存中的地址或外設的地址編碼。（2）數據總線（DB）：用于傳送數據或程序。（3）控制總線（CB）：用于傳輸指令的操作碼。2主板主板（Mainboard）也稱系統板（Systemboard）或母板（Motherboard），是一塊矩形電路板，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵和面板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。3微處理器微處理器是微型計算機的核心，也稱中央處理單元（CentralProcessingUnit，CPU）微處理器包括控制器、運算器和寄存器三部分，它們相互配合、協調工作，其中寄存器是存放臨時數據的空間。3微處理器在描述微型計算機發展時，一般以微型計算機的最核心部件CPU作為各發展階段的標志發展階段年代主要邏輯元器件代表芯片第一代1971年～1973年4位和低檔8位微處理器Intel4004第二代1973年～1978年8位微處理器Intel8080第三代1978年～1985年16位微處理器Intel8086第四代1985年～1992年32位微處理器Intel386、486第五代1992年～2005年32/64位微處理器Intel奔騰系列第六代2005年至今64位微處理器Intel酷睿系列3微處理器CPU的主要性能指標（1）主頻。CPU時鐘頻率，一般以MHz和GHz為單位。（2）字長。計算機能直接處理的二進制位數。（3）內核數。（4）高速緩存。高速緩存的容量越大越好。一般將高速緩存分為一級、二級、三級緩存。3微處理器CPU的指令系統CPU根據指令集的特點可以分為兩類：復雜指令集（ComplexInstructionSetComputer，CISC）和精簡指令集（ReducedInstructionSetComputer，RISC）。（1）CISC采用微程序控制大型指令系統，結構復雜、單條指令的執行時間長，但微處理器的功能強、執行速度快。（2）RISC則選取使用頻率最高的簡單指令，避免復雜指令。指令的長度固定，指令格式和尋址方式種類減少，系統成本降低、可靠性提高，單條指令的執行時間短。3微處理器CPU的發展CPU的發展已有40多年的歷史，從最早的4位微處理器Intel4004開始，到后來的8位微處理器Intel8080、16位微處理器Intel8086，CPU市場幾乎由Intel公司一統天下。從32位微處理器開始，AMD公司異軍突起，打破了Intel公司的壟斷地位。AMD公司的產品如速龍系列、FX系列也都在世界各地得到認可，占據了相當大的市場份額。3微處理器CPU實例參數Intel酷睿i74790KAMDA10-7850K主頻4GHz3.7GHz字長64位64位內核數四核心四核心緩存8MB4MB生產精度22納米28納米4內部存儲器內存是CPU可以直接讀取的內部存儲器，它是一種半導體芯片。內存分為只讀存儲器（ReadOnlyMemory，ROM）和隨機訪問存儲器（RandomAccessMemory，RAM）。ROM只能讀不能寫，斷電后數據不丟失；而RAM既可以讀也可以寫，斷電后數據會丟失。4內部存儲器ROM分為普通ROM（掩膜ROM）、可編程ROM（PROM）、光可擦除ROM（EPROM）和電可改寫ROM（EEPROM）。主板上的BIOS（BasicInput/OutputSystem，基本輸入/輸出系統）芯片使用的是EEPROM。4內部存儲器RAM分為MOS型半導體存儲器、雙極型半導體存儲器，其中MOS型半導體存儲器又分為靜態RAM（SRAM）和動態RAM（DRAM）。5外部存儲器近年來，信息量爆炸式的增長，促進了對大容量存儲設備的需求。輔助儲存器（AuxiliaryMemory），也稱外儲存器（簡稱外存），用來永久存儲程序和數據，斷電時數據也不會丟失。5外部存儲器硬盤（1）機械硬盤。機械硬盤（HardDiscDrive，HDD）是磁介質存儲器，靠磁化磁盤表面的顆粒來存儲數據，由硬盤和硬盤驅動器組成（2）固態硬盤。目前有一種讀寫速度更快、體積更小、能耗更低的硬盤叫做固態硬盤5外部存儲器磁盤磁盤也稱軟盤，是一張涂有磁性材料的聚酯塑料圓片，質地柔軟。它由軟盤、軟盤驅動器和軟盤控制卡（接口）組成，目前已經淘汰。5外部存儲器光盤高密度光盤（CompactDisc）是使用激光束處理記錄介質的方法存儲和再生信息。光盤分為兩類，一類是只讀型光盤，其中包括CD、DVD等；另一類是可記錄型光盤，包括CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW、DVD-RAM、DoublelayerDVD+R等各種類型。5外部存儲器U盤U盤的稱呼最早來源于中國朗科公司生產的一種新型存儲設備，它使用USB接口連接。U盤還被稱為優盤、閃存、閃盤等，目前U盤容量可達到16GB、32GB、128GB等。U盤具有無需驅動器、無外接電源、容量大、體積小、重量輕、即插即用、帶電插拔、存取速度快、可靠性好等特點。5外部存儲器存儲卡存儲卡是經常用于手機、數碼相機、便攜式電腦和其他數碼產品上的獨立存儲介質，一般是卡片的形態，故統稱為“存儲卡”。市面上常見的存儲卡有MMC型的存儲卡和SD型的存儲卡。MMC型的存儲卡包含MMC、RS-MMC、T-Flash、MMCmicro存儲卡，而SD型的存儲卡則包含SD和MicroSD兩類。6顯卡顯卡又稱為顯示適配器，是計算機的最基本配置，也是最重要的配件之一。衡量顯卡好壞的主要指標包括顯示芯片、顯卡內存、顯卡接口等。7接口SATA接口SATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment）接口即串行硬件驅動器接口，其特點是結構簡單、支持熱插拔、傳輸速度快、執行效率高。與傳統的IDE接口相比，SATA不僅線纜更細并且傳輸距離更遠，其傳輸速率可以達到150MB/s。7接口USB接口USB（UniversalSerialBus）接口即通用串行總線，是一種支持即插即用技術的外部設備接口標準。7接口PCI接口PCI（PeripheralComponentInterconnect）接口是外設部件互連的縮寫，是個人電腦中使用最廣泛的接口，幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。7接口PCI-E接口PCI-E（PCIExpress）接口是英特爾公司推出的用于取代PCI接口的技術，稱為第三代I/O總線技術。7接口HDMI接口HDMI（HighDefinitionMultimediaInterface）接口即高清晰度多媒體接口，是一種數字化視頻/音頻接口技術，適合影像傳輸的專用型數字化接口。8常用的外部設備輸入設備（1）鍵盤。8常用的外部設備（2）鼠標。機械式鼠標。光電式鼠標。軌跡鼠標。8常用的外部設備（3）掃描儀按照掃描方式，掃描儀分為滾筒式掃描儀、平面掃描儀和筆式掃描儀。8常用的外部設備（4）觸摸屏。觸摸屏按照其技術原理可以分為電阻式觸摸屏、電容式觸摸屏、紅外線式觸摸屏、表面聲波觸摸屏等。目前應用最為廣泛的是電容式觸摸屏，其響應速度快、精確度高。8常用的外部設備輸出設備（1）顯示器。按照顯示的原理，顯示器可分為陰極射線（CRT）顯示器、液晶（LCD）顯示器、LED顯示器等。8常用的外部設備（2）打印機。按打印字符結構，分為全形字打印機和點陣字符打印機；按一行字在紙上形成的方式，分為串式打印機與行式打印機；按所采用的技術，分為柱形、球形、噴墨式、熱敏式、激光式、靜電式、磁式、發光二極管式打印機。8常用的外部設備（3）投影儀。投影儀又稱投影機，是一種可以將圖像或視頻投射到幕布上的設備，可以通過不同的接口與計算機、VCD、DVD、BD、游戲機、DV等相連接來播放相應的視頻信號。9各種常用計算機舉例臺式機臺式機也叫桌面機，其主機、顯示器、鍵盤、鼠標、音箱等設備各自獨立，并通過電纜連接起來。它一般需要放置在電腦桌或者專門的工作臺上，因此命名為臺式機9各種常用計算機舉例筆記本電腦筆記本電腦大體上可以分為6類：商務型、時尚型、多媒體應用、上網型、學習型、特殊用途。9各種常用計算機舉例平板電腦平板電腦是一款無需翻蓋、沒有鍵盤、大小不等、形狀各異，但功能完整的電腦。其構成組件與筆記本電腦基本相同，但它是利用觸筆或手指在屏幕上書寫和操作，而不是使用鍵盤和鼠標輸入，并且打破了筆記本電腦鍵盤與屏幕垂直的設計模式。9各種常用計算機舉例智能手機智能手機是指像個人電腦一樣，具有獨立的操作系統，可以由用戶自行安裝軟件、游戲等程序，并可以通過移動通信網絡撥打電話的一類手機的總稱。9各種常用計算機舉例其他數碼產品（1）iPod。iPod是蘋果公司推出的一種大容量MP3播放器9各種常用計算機舉例（2）MP3。MP3播放器是指能存儲、播放MP3音樂文件的播放器。9各種常用計算機舉例（3）電紙書閱讀器。電紙書閱讀器是指將文字、圖片、聲音等數字化出版物的存儲和顯示終端集于一體的手持閱讀器，是一種傳統紙質圖書的可選替代品。9各種常用計算機舉例（4）穿戴式智能設備。穿戴式智能設備是應用可穿戴式技術進行智能化設計、開發的可以穿戴的設備的總稱。如眼鏡、手表、手環。10選購一臺合適的計算機在選購一臺計算機時，首先要明確使用計算機的目的和用途，還要了解計算機各部件的性能指標。要選購一臺適合自己的計算機，主要包括以下步驟。1．準備工作在選購計算機之前，要做好以下幾項準備。（1）確定自己的預算。（2）列出自己的需求和主要用途。（3）選擇需要的外設。10選購一臺合適的計算機2．學習并了解計算機選購的相關知識通過前面的學習，讀者應該已經對計算機組件有了一定了解，另外還可以通過以下途徑對計算機硬件和價格進行進一步學習。（1）搜索網站。（2）閱讀《電腦報》《微型計算機》等雜志。（3）查看中關村在線等網絡平臺。10選購一臺合適的計算機3．合理選擇配置根據個人使用計算機的實際情況來選擇適合自己的計算機，切忌盲目追求高配置。高配置固然可以帶來高性能，但同樣也面臨較高的預算壓力，因此要根據自身情況選擇最適合自己的計算機。10選購一臺合適的計算機4．選擇機型根據用戶使用計算機的環境不同，可以分為以下三種情況。（1）計算機擺放位置基本固定且空間充裕，這種情況可以選擇購買臺式計算機。（2）需要隨時攜帶計算機進行辦公和學習，要求計算機體積小巧、便于攜帶，并且具有一定處理能力，這種情況可以選擇購買筆記本計算機。（3）對計算機的運算性能和存儲空間沒有過多要求，主要用于娛樂和簡單上網操作，便于攜帶，這種情況可以選擇購買平板電腦。10選購一臺合適的計算機5．兼容機還是品牌機根據用戶對計算機了解程度的不同，可以分為以下兩種情況。（1）兼容機的優點如下所述。①靈活性好。可以根據需要自行選擇配件，非常靈活。②價格優勢。由于沒有品牌經營費用，因此價格比品牌機低。③易于升級。由于可以自行選擇配件，因此升級較為方便。兼容機的缺點是無售后服務、需自行安裝操作系統，在后期需要自行維護和修理等。10選購一臺合適的計算機（2）對計算機維修和保養知識了解很少，需要售后服務和保障，可以承擔一定的售后服務費用，這種情況可以選擇購買品牌機。品牌機的優點如下所述。①穩定性好。品牌機采用批量采購的方式，其配件有保障、測試充分，有獨立的組裝車間。②售后服務好。品牌機有獨立的售后服務團隊。③配件豐富。品牌機一般帶有正版操作系統和其他正版軟件。品牌機的缺點是比兼容機的價格貴、配置無法根據需要自行選擇、很多具體配件的型號未知等。10選購一臺合適的計算機6．操作系統的選擇根據用戶對操作系統的要求不同，可以分為以下兩種情況。（1）需要經常進行圖像編輯、視頻剪輯和文字排版等工作，對系統穩定性和安全性要求較高，這種情況可以選擇購買Mac系統的計算機。（2）主要進行辦公處理和娛樂活動（如電腦游戲、觀看網絡視頻等），對系統的兼容性和靈活性要求較高，這種情況可以選擇購買Windows系統的計算機。10選購一臺合適的計算機剛剛入學的你想要購買一臺計算機，便于在大學四年的學習中使用。預算有限，不超過4

000元；主要在宿舍使用，選擇臺式機；學習的專業是財務管理，主要進行日常辦公處理；大學四年的學習和娛樂資料較多，硬盤容量要足夠大。臺式機配置部件型號參數CPUIntel酷睿i3-41603.6GHz，3MB緩存內存4GBDDR3主頻1600MHz顯卡NVIDIAGeForce7051GB顯存硬盤500GBSATA接口，7200r/min顯示器Dell23寸顯示器23寸，LED背光兼容機配置部件型號參數CPUIntel酷睿i545903.3GHz，6MB緩存散熱器九州風神玄冰400

主板技嘉GA-B85-D3V一線大廠，IntelB85芯片內存金士頓8GBDDR3主頻1600MHz顯卡影馳GTX750Ti驍將2GB顯存，128bit位寬硬盤西部數據1TB7200r/min64MBSATA3SATA3接口，7200r/min電源航嘉冷靜王至強版新版

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顯示器三星S22C150N21.5寸，LED背光9選購一臺合適的計算機父母想讓你為他們選購一臺電腦，預算為5

000元以內，主要是瀏覽網頁、觀看電影、進行網上購物等，可以出差攜帶使用。考慮到父母不熟悉計算機知識以及后期的保養維修等因素，要選購一臺筆記本電腦。聯想Y40部件型號參數CPU1.7GHz，3MB緩存內存4GBDDR3

顯卡AMDRadeonR9M2752GB顯存，192bit位寬硬盤1TB5400r/min屏幕14寸分辨率像素數據接口1×USB2.0+2×USB3.02.4著名的信息技術人物與企業克勞德·艾爾伍德·香農克勞德·艾爾伍德·香農（ClaudeElwoodShannon），美國數學家、電子工程師和密碼學家，被譽為信息論的創始人。2.4著名的信息技術人物與企業比爾·蓋茨與微軟比爾·蓋茨（BillGates），全名威廉·亨利·蓋茨（WilliamHenryGates），他是美國微軟公司的董事長。他與保羅·艾倫創辦了微軟公司，曾任微軟CEO和首席軟件設計師，是公司最大的個人股東。2.4著名的信息技術人物與企業特德·霍夫與英特爾特德·霍夫（TedHoff）于1937年出生在美國紐約州的曼徹斯特。他是美國研究微型電子計算機的先驅、微處理器（CPU）之父。2.4著名的信息技術人物與企業史蒂夫·喬布斯與蘋果史蒂夫·喬布斯（SteveJobs），美國發明家、企業家、美國蘋果公司聯合創辦人。2.4著名的信息技術人物與企業任正非與華為任正非出生于貴州省鎮寧縣，他是華為技術有限公司的創始人、總裁。2.4著名的信息技術人物與企業馬云與阿里巴巴馬云出生在浙江省杭州市，是阿里巴巴集團主要創始人，現任阿里巴巴集團董事局主席、日本軟銀董事、TNC（大自然保護協會）中國理事會主席兼全球董事會成員、華誼兄弟董事、生命科學突破獎基金會董事。2.4著名的信息技術人物與企業李彥宏與百度李彥宏出生在山西省陽泉市，是百度公司的創始人、董事長兼首席執行官。2.4著名的信息技術人物與企業馬化騰與騰訊馬化騰出生于廣東省汕頭市，他是騰訊公司主要創辦人之一，現擔任騰訊公司控股董事會主席兼首席執行官、全國青聯副主席。2.5單片機概述單片機（MCU）又稱為單片微控制器或單片微型計算機，是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器（CPU）、隨機存儲器（RAM）、只讀存儲器（ROM）、多種I/O接口和中斷系統、定時器/計時器等功能集成到一塊硅片上而構成的一個小而完善的微型計算機系統。2.5單片機概述目前市面的遙控小車和遙控飛機都是用單片機技術進行設計的，由于單片機體積小、功能強，可以將控制電路和控制芯片集成在一塊芯片中，便于縮小體積。在設計時只需要對單片機進行簡單編程即可實現對設備的控制。2.6軟件與硬件一臺計算機必須將硬件和軟件結合起來才能工作。軟件分為系統軟件和應用軟件。1軟件與硬件計算機系統包括硬件和軟件兩部分。硬件系統和軟件系統相輔相成、缺一不可。硬件只有通過軟件才能發揮作用，而軟件的功能最終必須由硬件來實現。硬件的發展可以促進軟件發展，軟件的發展也可以拉動硬件發展。（1）硬件和軟件互相依存。（2）硬件和軟件無嚴格界限。（3）硬件和軟件協同發展。1662系統軟件系統軟件是管理、監控計算機軟硬件資源，維護計算機運行，支持應用軟件開發和運行的軟件總和。（1）操作系統（2）語言處理程序（3）數據庫管理系統（4）診斷程序（5）服務性程序2.4應用軟件應用軟件是為了利用計算機解決某類問題而設計的程序的集合，是為滿足用戶不同領域、不同問題的應用需求而提供的軟件。有些軟件是為個人用戶設計的，有些軟件則是為企業應用設計的。應用軟件種類繁多，但不同操作系統因為其系統架構不同，所以系統中安裝的軟件也不盡相同。常見的應用軟件主要安裝于Windows、Android、iOS等。1應用軟件的分類1．辦公軟件類辦公軟件是實現辦公自動化的重要組成部分。優秀的辦公軟件使用戶能夠方便、高效地進行文字輸入、編輯、修改和排版；在文章中靈活地使用圖形和圖片，繪制表格和制作演示文稿等。常見的辦公軟件包括微軟Office系列、金山WPS系列、AdobeReaderPDF工具等。1應用軟件的分類2．圖形圖像類使用圖形圖像處理軟件，可以方便地繪制和處理各種圖形、圖像，制作三維動畫等。目前比較流行的有AdobePhotoshop、CorelDraw、AdobeIllustrator、美圖秀秀等。圖像截取類軟件使得用戶可以方便地截取圖像，常見的有HyperSnap-DXPro、CaptureProfessional、SnagIt、PrintKey、ScrTopic等。圖像瀏覽類軟件使用戶能夠高速方便地瀏覽、整理、組織自己的圖像文件，常見的有ACDSee、Picasa、美圖看看等。1應用軟件的分類3．系統管理類系統管理類軟件使用戶的操作系統和系統軟件得到優化，避免系統過慢或出現漏洞。常見的軟件有Windows優化大師、超級兔子、魯大師、Winlock、分區助手等。1應用軟件的分類4．文件管理類文件管理類軟件使用戶的系統文件井井有條，一目了然。常見的文件管理軟件有TurboBrowser、AnyWhere、WhereIsIt、TotalCommander等。1應用軟件的分類5．郵件處理類郵件處理類軟件使得互聯網用戶能夠方便、快捷、輕松地收發和處理電子郵件。常見的軟件有Foxmail、Outlook、TheBat、AdvancedEmailExtractor、網易閃電郵等。1應用軟件的分類6．學習和娛樂類學習和娛樂類軟件是當今軟件業的一個重要領域。由于計算機存儲信息量大、智能化，利用計算機進行學習和娛樂的應用越來越廣泛，有關英語、音樂、計算機的學習軟件種類較多，能滿足人們學習的需要，常見的還有各類游戲軟件、PPLIVE播放軟件、在線學習軟件、有道詞典等。1應用軟件的分類7．壓縮工具類壓縮工具類軟件能夠將用戶文件快速高效地進行壓縮或解壓縮，便于存儲、處理、傳輸等，常見的有WinZip、WinRAR、ZipBackup、ACDZip、7-Zip等。1應用軟件的分類8．即時通信類即時通信類軟件可以使Internet、局域網用戶即時溝通、傳遞信息，多數支持離線留言等功能。常見的有QQ、微信、Skype等。1應用軟件的分類9．音頻、視頻工具類該類軟件使得用戶可以方便快捷地觀看、編輯、管理音頻和視頻等多媒體文件。常見的音頻工具有百度音樂、酷狗音樂、Foobar2000、GoldWave等，常見的視頻工具有WindowsMediaPlayer、暴風影音、QQ影音等。1應用軟件的分類10．瀏覽器類瀏覽器類軟件使得用戶可以方便快捷地瀏覽網絡資源，享受網上沖浪的樂趣，常見的有IE、搜狗瀏覽器、Firefox、Chrome等。習題根據本章內容內，完成選擇題，填空題，簡答題，論述題。179小結通過本章的學習，讀者可以了解：計算機的相關概念計算機的軟硬件設備計算機的基本原理。自行選購計算機1803計算機網絡

計算機公共基礎系181目錄6.1網絡概述 6.2網絡分類 6.3數據通信技術 6.4網絡協議、體系結構

和操作系統6.5網絡硬件設備 6.6Internet概述 6.7IP地址、端口號與域名

6.8局域網接入Internet 6.9WWW服務 6.10電子郵件6.11FTP與文件的上傳和下載6.12遠程登錄與遠程桌面 6.13信息檢索6.14云計算與物聯網6.15互聯網+創新創業6.1網絡概述網絡的定義利用通信設備和傳輸介質，將具有獨立功能的計算機連接起來，在軟件（操作系統、協議等）的支持下，實現計算機之間的資源共享、信息交換和分布式處理的系統，稱為計算機網絡。網絡的主要功能:（1）資源共享。（2）信息交換。（3）分布式處理。3．網絡的發展歷史半自動地面防空系統（Semi-AutomaticGroundEnvironment，SAGE）北美防空司令部信息處理中心的多臺大型計算機，通過通信設備接收各地雷達探測到的飛機方位、距離和高度信息，經過加工處理計算出飛機的航向、速度和位置，并判別是否是入侵的敵機。網絡的發展歷史包括四個階段:（1）終端聯機系統（2）計算機網絡（3）標準化的網絡（4）Internet6.2網絡分類以網絡的地理范圍進行分類，包括局域網、城域網和廣域網從網絡地理范圍劃分1．局域網（LocalAreaNetwork，LAN）一般是指在方圓幾千米范圍內連接計算機系統組成的計算機網絡如一間宿舍、一個辦公室、一棟建筑、一所學校等。從網絡地理范圍劃分2．城域網城域網（MetropolitanAreaNetwork，MAN）是在一個方圓5千米～50千米的城市范圍內建立的計算機通信網，網中傳輸時延較小，主要采用光纖傳輸，速率在100Mbit/s以上。從網絡地理范圍劃分3．廣域網廣域網（WideAreaNetwork，WAN）覆蓋范圍為幾十公里甚至幾千公里，連接多個城市或國家，甚至橫跨幾個洲的網絡，形成國際化的遠程網絡。廣域網具有與局域網不同的特點。6.2.2從網絡使用范圍分類從網絡使用范圍的角度，可以把網絡分為公用網和專用網。1．公用網公用網（PublicNetwork）是由網絡服務提供商組建、管理，供公共用戶使用的通信網絡。從網絡使用范圍分類2．專用網專用網（PrivateNetwork）是由用戶部門自己組建、管理的網絡，這種網絡不向本部門以外的部門和個人提供服務，如軍隊、鐵路、銀行等系統擁有各自的專用網。從網絡使用范圍分類虛擬專用網絡技術（VirtualPrivateNetwork，VPN），在VPN管道中進行加密通信，形成專用網，實現安全的遠程訪問。6.2.3從網絡拓撲結構劃分拓撲（Topology）是從圖論演變而來的，研究與大小、形狀無關的點、線和面特點的方法。采用拓撲學的方法抽象的網絡結構稱為網絡的拓撲結構。網絡的拓撲結構，包括星形結構、樹形結構、總線結構、環形結構、全互連形結構和不規則形結構。網絡拓撲結構1．星形結構星形結構的網絡是由一個中心節點S通過點對點鏈路連接所有從節點組成，如圖6-7（a）所示，任意兩個節點之間的通信必須通過中心節點S完成。網絡拓撲結構2．總線結構總線結構的網絡是以一條高速的公共傳輸介質連接若干節點組成的網絡，如圖6-7（b）所示。總線結構的網絡結構簡單、容易實現、易于擴展。網絡拓撲結構3．樹形結構樹形結構的網絡采用分層結構將各個節點連接成樹形，如圖6-7（c）所示。在樹形結構中，只有上下節點間進行數據交換。它的優點是布線簡單，管理、維護方便，缺點是資源共享能力差，可靠性低。網絡拓撲結構4．環形結構環形結構的網絡中每個節點僅與兩側節點相連，通過通信線路將各節點連接成一個閉合的環路。數據在環路中單向流通，每個節點轉發信息。網絡拓撲結構5．全互連形結構全互連形結構網絡中的每個節點與網絡中的其他所有節點都通過線路連接5個節點的網絡，總共需要10條（即n×(n-1)/2）線路。網絡拓撲結構6．不規則形結構在廣域網中，根據節點間的距離、信息的流量，決定在節點間是否建立連接。網絡拓撲結構【例6.1】某高校的網絡結構如圖6-8所示，分析該網絡的拓撲結構。6.3數據通信技術數據通信技術實現計算機與計算機之間、計算機與終端之間的數據傳遞，是實現復雜結構的網絡的基礎。1．數據通信數據是有意義的實體，涉及事物的形式。信息是數據的內容或解釋。模擬數據在某個區間內以連續變化的值的形式出現，如聲音或視頻等。數字數據以離散值的形式出現，如整數、文本。數據通信數據通信系統是將數據從一個節點傳遞到另一個節點的系統，它包括信源、信道、信宿三個要素數據通信信號是數據在傳輸介質上傳輸時的表示形式，也稱為數據的電子編碼、電磁編碼。信號包括模擬信號和數字信號。模擬信號是在一定的數值范圍內可以連續取值的信號，是一種連續變化的電信號。數字信號是一種離散的脈沖序。2．數據編碼在數據傳輸時，發送方需要將數據編碼為適合在信道中傳輸的信號，接收方接收到信號后將其還原為數據。數據編碼方法可以分為數字信號編碼和模擬信號編碼。數據編碼（1）數字信號編碼數字信號編碼是將二進制數據用不同電平或電壓極性表示，形成矩形脈沖信號的編碼方式。數據編碼（2）模擬信號編碼。它是將二進制數據轉換為模擬信號進行傳輸的編碼方式。3．差錯控制差錯：在數據傳輸過程中，受信道內外的干擾，不可避免地發生接收數據與發送數據不一致的現象。通信系統必須具有檢測差錯和糾正差錯的差錯控制功能。差錯控制的核心是在發送數據中加入能夠在目的地檢查或糾正傳輸差錯的冗余編碼。能自動檢測出錯誤的編碼是檢錯碼；能自動檢測并糾正差錯的編碼是糾錯碼差錯控制（1）奇偶校驗碼。奇偶校驗碼是最常用的檢錯碼。其原理是在7位數據后增加1位，使1的個數為奇數（奇校驗）或偶數（偶校驗）。在目的地，根據1的數目為奇數或偶數，判斷傳輸有無差錯。奇數校驗：原始數據=1001011，8位信號是11001011接收端，如果1的個數為偶數則報錯，否則判正確。當同時錯2位時，校驗會失敗。差錯控制（2）循環冗余校驗（CRC）碼數據表示為f(x)r(x)=f(x)/g(x)發送方發送f(x)+r(x)接收方接收到數據f2(x)+r2(x)r'x=f2(x)/g(x)如果r2(x)=r'(x)，則判斷傳輸無差錯，否則有差錯6.4網絡協議、體系結構和操作系統網絡協議是指為了使網絡中的計算機之間能夠正確傳輸信息而制定的關于信息傳輸的規則、約定與標準。通信雙方必須按照同樣的協議發送和接收信息，才能正確地進行數據通信。常用的網絡協議有TCP/IP、NetBEUI協議和IPX/SPX協議。6.4.2網絡體系結構網絡協議的設計相當復雜，在設計協議時普遍采用層次結構模型，把復雜問題分解為若干簡單、易于處理的問題。在協議層次結構中，每層都以前一層為基礎，相鄰層之間有通信約束的接口。下一層為上一層提供服務，上一層是下一層的用戶。網絡體系結構網絡層次結構模型與各層協議的集合稱為網絡體系結構。國際標準化組織（ISO）制定了OSI（開放式系統互聯模型）開放是指只要遵循OSI標準，一個系統就可以與位于世界上任何地方、同樣遵循同一標準的其他任何系統進行通信；系統則是計算機、外設、終端、傳輸設備、人員以及相應軟件的集合。網絡體系結構OSI是7層結構的模型網絡中各節點具有相同的層次結構；不同節點的同一層功能相同；同一節點內相鄰層之間通過接口通信；每一層可以使用下層提供的服務，并向其上層提供服務；不同節點的同等層通過協議來實現對等層之間的通信。6.4.3網絡操作系統網絡操作系統不僅要管理本機資源，還應具有提供網絡服務的功能。常用的有UNIX/Linux，WindowsNT/2000/2003/2007的Server版等。6.5網絡硬件設備網絡的硬件設備包括三部分：（1）網絡主體設備（2）網絡傳輸介質（3）網絡連接設備6.5.1網絡主體設備網絡主體設備也稱為主機（Host），包括服務器（Server）和客戶機（Client）服務器運行網絡操作系統，提供共享資源，進行網絡控制。客戶機就是用戶接入網絡的計算機，可以共享網絡資源，進行信息交流。6.5.2網絡傳輸介質傳輸介質是指在通信中數據傳輸的載體，是網絡中數據發送者和接收者之間的物理路徑。傳輸介質分為有線介質和無線介質兩大類。1．傳輸速率波特率。用于說明在單位時間傳輸了多少個碼元，它用單位時間內載波調制狀態改變的次數來表示，其單位為波特（Baud）。在數字通信中，用時間間隔相同的符號來表示數字，這個符號稱為碼元每個碼元可以表示一個二進制數、八進制數、十進制數、十六進制數等。電磁光譜圖頻率越來越高，可以調制的波特率也就越來越高，各自適合在對應的介質中傳輸。傳輸速率（2）比特率線路中每秒傳輸的有效二進制位數，稱為比特率，其單位是bit/s（BitPerSecond）傳輸速率可以描述為kbit/s、Mbit/s、Gbit/s在線路的傳輸過程中，如果每個碼元只有兩種狀態即1和0，此時波特率=比特率。10M寬帶，一般指的是10Mbit/s。因為1Byte=8bit，所以該寬帶最大下載速率約為1.25MB/s。2．有線傳輸介質（1）雙絞線一般包括4對絕緣銅線，外部包裹屏蔽層和塑料外皮，每對按照一定距離絞合若干次，可以減少電磁干擾、保護數據和信息傳輸雙絞線經常會使用雙絞線連接交換設備，組織星形網絡同軸電纜（2）同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）的內芯是單股實心銅線，外包一層絕緣材料，再外層是金屬屏蔽線組成的網狀導體，具有屏蔽作用，最外層是絕緣層同軸電纜同軸電纜具有高速率、高抗干擾性的優點，但是價格比雙絞線貴得多，在網絡發展的早期廣泛用于組建總線形局域網，（3）光纖。光纖的中心為一根玻璃或透明塑料制成的光導纖維，周圍包裹保護材料可以將多根光纖合并在一根光纜中光纖以光脈沖的形式傳輸信號，具有頻帶寬、電磁干擾小、傳輸距離遠、損耗低、重量輕、抗干擾能力強、保真度高、性能可靠等優點3．無線傳輸介質無線傳輸不受固定地理位置限制，可以用于實現移動通信和無線網絡，無線傳輸的介質包括無線電波、紅外線和激光等。（1）無線電波（1）無線電波。線電波是指在自由空間（包括空氣和真空）傳播的電磁波，它有兩種傳播方式：一是電波沿著地表面向四周直接傳播；二是靠大氣層中的電離層折射進行傳播無線電波無線局域網（WirelessLAN，WLAN）在室內或室外空間中使用無線電波作為通信介質，使得各種可移動的計算機和設備能隨時隨地接入網絡，不需要連接有線介質，從而滿足人們移動上網的需要。無線電波藍牙是一種支持設備間短距離通信（一般10m內）的無線電通信技術，它工作在2.4GHz頻段，數據傳輸速率為1Mbit/s。主要是在汽車、移動電話、無線耳機、筆記本電腦、計算機之間進行無線通信。無線電波通過藍牙實現手機A和B之間的連接，一般分為以下幾步。①手機A開啟藍牙功能，設定為“對其他藍牙設備可見”。②手機B開啟藍牙功能，設定為“對其他藍牙設備可見”，搜索到手機A。③手機A和手機B確認配對的密鑰，選擇配對對方的手機。④手機A和手機B通過藍牙連接傳輸文件、照片、音頻、視頻、電話簿等數據。（2）紅外線通信紅外線是波長介于微波與可見光之間的電磁波，它不能穿透障礙物（如墻壁）紅外線通信使用不可見的紅外線光源傳輸數據，被廣泛用于室內短距離通信。紅外線數據傳輸標準有兩種：SIR最大傳輸速率為115.2kbit/sFIR的傳輸速率可達4Mbit/s（3）激光通信激光也可以在空氣或太空中傳輸數據。激光通信的帶寬高、容量大、不受電磁干擾、不怕竊聽，設備的結構輕便、價格經濟。激光在空氣中的傳播衰減快，受天氣影響大；激光束有極高的方向性，瞄準困難激光通信激光通信主要用：（1）地面間短距離高速率通信，短距離內傳送高清視頻信號；（2）激光通信作為導彈引導的數據傳輸，地面間的多路通信；（3）通過衛星全球通信和星際通信，以及水下潛艇間的通信等。6.5.3網絡連接設備1．網絡適配器網絡適配器（NetworkInterfaceCard，即NIC，也叫網卡）承擔計算機與網絡之間交換數據的任務，要把計算機接入網絡，必須在計算機的插槽中插入網卡，網卡包括有線網卡和無線網卡。線網卡包括RJ45、BNC、AUI和光纖接口網絡適配器網卡的物理地址（也叫MAC地址）是保存在網卡中的全球唯一地址，通常由網卡生產廠燒入網卡的EPROM中。物理地址由48bit（6字節）的十六進制數組成，如E8-9A-8F-F3-20-2D。2．交換機交換機也稱為交換式集線器，如圖6-34所示。它工作在OSI參考模型的數據鏈路層，它能根據發送數據包的源地址和目的地址，接通源端口與目的端口電路，為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的信號通路。交換機縱橫式交換機原理：8接口交換機的每個接口包括一對輸入和輸出線路，5．路由器路由器（Router）是在廣域網中進行數據包轉發的設備，工作在OSI參考模型的網絡層。在廣域網中，路由器接受并存儲數據包，根據信道速率、擁塞等情況自動選擇路由，以最佳路徑將數據包從源IP地址向目的IP地址轉發數據包6.6Internet概述Internet（因特網，是一個國際互聯網）是指把世界各地已有的各種網絡，如計算機網絡、電話網、有線電視網等連接起來，組成的國際范圍的網絡。Internet的核心協議是TCP/IP。客戶機/服務器工作模式客戶機/服務器模式包括以下過程。（1）客戶機向服務器發出服務請求。（2）服務器收到請求后，對請求進行處理。（3）服務器將處理結果傳送給客戶機。客戶機/服務器工作模式【例6.1】

QQ登錄過程（1）客戶機輸入賬號和密碼，請求登錄。（2）服務器驗證用戶信息（3）如果賬號和密碼正確，則向客戶端返回通過驗證結果，客戶端進入QQ；否則返回錯誤結果，提示“密碼錯誤”。6.7IP地址、端口號與域名IP地址是標識計算機在Internet中位置的唯一地址。在Internet中，不允許有兩臺計算機的IP地址相同。IP地址長32bit，分為4字節，每個字節對應0～255的十進制整數，數字間用“．”隔開。例如，09總共有43億多個IP地址IP地址的分層結構IP地址包括網絡地址和主機地址兩部分網絡地址表明主機所在網絡的Internet地址，因此IP地址中包含了位置信息，網絡中的每一臺主機獲得一個主機地址。網絡號不空而主機號為0的是網絡地址，如。IP地址【例6.3】主機1向主機4發送數據包的操作過程。4．特殊IP地址（1）是本機地址，主要用于測試本計算機的連接是否正常。（2）私有地址，如10.x.x.x、172.16.x.x～172.31.x.x、192.168.x.x。私有網絡獨立于外部互連，因此可以隨意使用私有IP地址，私有地址不會與外部公共地址沖突。IP地址【例6.5】通過設置，配置本機的靜態IP地址。5．Ping命令Ping命令用于檢測本機到目的IP主機之間的網絡是否連通，以及主機之間的連接速率。Ping目的主機IP地址

或

域名Ping命令向目的主機發送32字節消息，并計算目的主機的響應時間。Ping命令【例6.4】使用Ping命令，測試本計算機的網絡連接的TCP/IP配置是否正常。6.7.2IPv6Internet在IPv4的基礎上運行，IP地址的長度為32位，總共能提供43億多個地址。但是隨著Internet應用的迅猛增長，IP地址逐漸耗盡，成為稀缺資源。IPv6是下一個版本的Internet協議，它采用128位地址長度，幾乎可以不受限制地提供IP地址。IPv6還采用分級地址模式、高效的IP報頭、服務質量、主機地址自動配置、認證和加密等許多新技術。6.7.3端口號一臺擁有IP地址的主機可以提供許多服務，服務通過同一個IP地址來實現。通過“IP地址+端口號”來區分不同服務，TCP/IP協議的服務端口號的范圍是