第一章計(jì)算機(jī)及信息技術(shù)概述（了解）
1、計(jì)算機(jī)發(fā)展歷史上的重要人物和思想
1、法國(guó)物理學(xué)家帕斯卡(1623-1662)：在1642 年發(fā)明了第一臺(tái)機(jī)械式加法機(jī)。該機(jī)由齒輪組成，靠發(fā)條驅(qū)動(dòng)，用專用
的鐵筆來(lái)?yè)軇?dòng)轉(zhuǎn)輪以輸入數(shù)字。
2、德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨：在1673 年發(fā)明了機(jī)械式乘除法器。基本原理繼承于帕斯卡的加法機(jī)，也是由一系列齒輪組
成，但它能夠連續(xù)重復(fù)地做加減法，從而實(shí)現(xiàn)了乘除運(yùn)算。
3、英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇：1822 年，在歷經(jīng)10 年努力終于發(fā)明了“差分機(jī)”。它有3 個(gè)齒輪式寄存器，可以保存3 個(gè)5 位
數(shù)字，計(jì)算精度可以達(dá)到6 位小數(shù)。巴貝奇是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)思想的奠基人。
英國(guó)科學(xué)家阿蘭圖靈(理論計(jì)算機(jī)的奠基人)
圖靈機(jī)：這個(gè)在當(dāng)時(shí)看來(lái)是紙上談兵的簡(jiǎn)單機(jī)器，隱含了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中“存儲(chǔ)程序”的基本思想。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)學(xué)
家們提出的各種各樣的計(jì)算模型都被證明是和圖靈機(jī)等價(jià)的。
美籍匈牙利數(shù)學(xué)家馮諾依曼(計(jì)算機(jī)鼻祖)
計(jì)算機(jī)應(yīng)由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、
輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部件組成；
應(yīng)采用二進(jìn)制簡(jiǎn)化機(jī)器的電路設(shè)計(jì)；
采用“存儲(chǔ)程序”技術(shù),以便計(jì)算機(jī)能保存和自動(dòng)依次執(zhí)行指令。
七十多年來(lái)，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)仍然是“馮?諾依曼計(jì)算機(jī)”。
2、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程
1、1946 年2 月由賓夕法尼亞大學(xué)研制成功的ENIAC 是世界上第一臺(tái)電子數(shù)字計(jì)算機(jī)?！罢Q生了一個(gè)電子的大腦” 致
命缺陷：沒(méi)有存儲(chǔ)程序。
2、電子技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了電子計(jì)算機(jī)的更新?lián)Q代：電子管、晶體管、集成電路、大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路
3、計(jì)算機(jī)的類型
按計(jì)算機(jī)用途分類：通用計(jì)算機(jī)和專用計(jì)算機(jī)
按計(jì)算機(jī)規(guī)模分類：巨型機(jī)、大型機(jī)、小型機(jī)、微型機(jī)、工作站、服務(wù)器、嵌入式計(jì)算機(jī)
按計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)分類：數(shù)字計(jì)算機(jī)、模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字模擬混合計(jì)算機(jī)
1.1.4 計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
計(jì)算機(jī)是一種能按照事先存儲(chǔ)的程序，自動(dòng)、高速地進(jìn)行大量數(shù)值計(jì)算和各種信息處理的現(xiàn)代化智能電子設(shè)備。（含
義）
1、運(yùn)算速度快
2、計(jì)算精度高
3、存儲(chǔ)容量大
4、具有邏輯判斷能力
5、按照程序自動(dòng)運(yùn)行
應(yīng)用領(lǐng)域：科學(xué)計(jì)算、數(shù)據(jù)處理、過(guò)程與實(shí)時(shí)控制、人工智能、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、遠(yuǎn)程通訊與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、多媒
體與虛擬現(xiàn)實(shí)
1.1.5 計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)：巨型化、微型化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化
1、光計(jì)算機(jī)2、生物計(jì)算機(jī)3、量子計(jì)算機(jī)
1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成
. 一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成
. 硬件系統(tǒng)是指能夠收集、加工、處理數(shù)據(jù)以及輸出數(shù)據(jù)所需的設(shè)備實(shí)體，是看得見(jiàn)、摸得著的部件總和。
. 軟件系統(tǒng)是指為了充分發(fā)揮硬件系統(tǒng)性能和方便人們使用硬件系統(tǒng)，以及解決各類應(yīng)用問(wèn)題而設(shè)計(jì)的程序、數(shù)據(jù)、
文檔總和，它們?cè)谟?jì)算機(jī)中體現(xiàn)為一些觸摸不到的二進(jìn)制狀態(tài)，存儲(chǔ)在內(nèi)存、磁盤(pán)、閃存盤(pán)、光盤(pán)等硬件設(shè)備上。
1.3.1 信息技術(shù)概念
信息是一種知識(shí)，是接受者事先不知道不了解的知識(shí)。
數(shù)據(jù)是信息的載體。數(shù)值、文字、語(yǔ)言、圖形、圖像等都是不同形式的數(shù)據(jù)。
4 次信息革命：文字、造紙和印刷術(shù)、電報(bào)電話廣播電視、計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)
現(xiàn)代信息技術(shù)：計(jì)算機(jī)技術(shù)＋微電子技術(shù)＋通信技術(shù)
1.3.1 信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)與人才
信息產(chǎn)業(yè)是信息社會(huì)的支柱，主要包括：計(jì)算機(jī)硬件制造業(yè)、計(jì)算機(jī)軟件業(yè)、信息服務(wù)業(yè)以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)中傳統(tǒng)行業(yè)的
信息化
信息產(chǎn)業(yè)屬資本密集型、知識(shí)密集型、人才密集型的產(chǎn)業(yè)。
信息技術(shù)教育包括：
. 對(duì)信息科學(xué)的理解
. 對(duì)信息應(yīng)用的實(shí)踐能力
. 對(duì)信息社會(huì)的認(rèn)識(shí)和態(tài)度
第二章計(jì)算機(jī)信息基礎(chǔ)
2.1.1 數(shù)制的概念
數(shù)制也稱計(jì)數(shù)制，是指用一組固定的符號(hào)和統(tǒng)一的規(guī)則來(lái)表示數(shù)值的方法。
常用數(shù)制十進(jìn)制二進(jìn)制八進(jìn)制十六進(jìn)制
數(shù)字符號(hào)0～9 0，1 0～7 0～9,A,B,C,D,E,F
基數(shù)10 2 8 16
基數(shù)：R 進(jìn)制的基數(shù)=R
位權(quán)：在數(shù)制中，各位數(shù)字所表示值的大小不僅與該數(shù)字本身的大小有關(guān)，還與該數(shù)字所在的位置有關(guān)，我們稱這關(guān)
系為數(shù)的位權(quán)。
位權(quán)：一個(gè)與數(shù)字位置有關(guān)的常數(shù)，位權(quán)=Rn
2.1.3 二進(jìn)制和其它進(jìn)制的轉(zhuǎn)換
十進(jìn)制轉(zhuǎn)二進(jìn)制：整數(shù)部分除以2 取余，直至商為0；小數(shù)部分乘以2 取整，直至小數(shù)部分為0 或達(dá)到所需精度為止。
十進(jìn)制轉(zhuǎn)八進(jìn)制：方法同上。整數(shù)部分除以8，小數(shù)部分乘以8。
十進(jìn)制轉(zhuǎn)十六進(jìn)制：方法同上。整數(shù)部分除以16，小數(shù)部分乘以16。
2.2 計(jì)算機(jī)中的數(shù)據(jù)單位
位(bit)：計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最小單元(0、1)
字節(jié)(Byte)：處理數(shù)據(jù)的基本單位(8bit/Byte)
常用的字節(jié)計(jì)數(shù)單位：
1KB＝1024 Byte (210B) 1MB＝1024 KB (220B)
1GB＝1024 MB (230B) 1TB＝1024 GB (240B)
字長(zhǎng)：CPU 一次處理數(shù)據(jù)的二進(jìn)制位數(shù)。
2.3 信息表示與編碼
所謂編碼，就是利用數(shù)字串來(lái)標(biāo)識(shí)所處理對(duì)象的不同個(gè)體。
2.3.1 整數(shù)的表示
在數(shù)學(xué)中，數(shù)值是用“＋”和“－”表示正數(shù)和負(fù)數(shù)的，而在計(jì)算機(jī)中只有0 和1，所以正負(fù)號(hào)也用0 和1 表示，即數(shù)
值符號(hào)數(shù)字化。
補(bǔ)碼的概念是怎么來(lái)的？
“?！笔侵敢粋€(gè)系統(tǒng)所能表示的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。按模運(yùn)算是指運(yùn)算結(jié)果超過(guò)模時(shí)，模（或模的整數(shù)倍）將溢出而只剩
下余數(shù)。
假設(shè)M 為模，若數(shù)a，b 滿足a＋b＝M，則稱a，b 互為補(bǔ)數(shù)。
在有模運(yùn)算中，減去一個(gè)數(shù)等于加上這個(gè)數(shù)對(duì)模的補(bǔ)數(shù)。
2.3.2 實(shí)數(shù)的表示
定點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置固定的數(shù)稱為定點(diǎn)數(shù)。
浮點(diǎn)數(shù)：小數(shù)點(diǎn)位置不固定的數(shù)稱為浮點(diǎn)數(shù)
與漢字有關(guān)的編碼：
（1）、輸入碼
(2) 國(guó)標(biāo)碼和區(qū)位碼：每個(gè)漢字占兩個(gè)字節(jié)的編碼，且每個(gè)字節(jié)最高位均為0。所有漢字分94 個(gè)區(qū)，每個(gè)區(qū)94 個(gè)漢
字。由此構(gòu)成區(qū)位碼。而區(qū)位碼的區(qū)碼和位碼各加32 就得到國(guó)標(biāo)碼。
（3）機(jī)內(nèi)碼
（4）字型碼：漢字存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)采用機(jī)內(nèi)碼，但輸出時(shí)必須轉(zhuǎn)換成字形碼，再根據(jù)字形碼輸出漢字。字形碼又稱漢
字字模，用于在顯示器或打印機(jī)上輸出各種文字和符號(hào)。點(diǎn)陣漢字：每一個(gè)漢字以點(diǎn)陣形式存儲(chǔ)，有點(diǎn)的地方為“1”，
空白的地方為“0”。有16×16、24×24、48×48 點(diǎn)陣等。點(diǎn)陣越大，字形分辨率越好，字形也越美觀，但漢字存儲(chǔ)的
字節(jié)數(shù)就多，字庫(kù)也就越龐大。
2.3.6 多媒體信息的數(shù)字化
數(shù)字化就是對(duì)模擬世界的一種量化，表示信息的最小單位是位(bit)——“0”或“1”。多媒體信息在計(jì)算機(jī)中也要轉(zhuǎn)換為0
和1，因此也需要進(jìn)行編碼。
第三章計(jì)算機(jī)硬件體系結(jié)構(gòu)
3.1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成
一個(gè)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是由硬件和軟件組成。
硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備五部分組成。其中：
中央處理器(簡(jiǎn)稱CPU)=運(yùn)算器+控制器
主機(jī)=中央處理器+主存儲(chǔ)器
軟件是指各類程序和數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)軟件包括計(jì)算機(jī)本身運(yùn)行所需要的系統(tǒng)軟件和用戶完成任務(wù)所需要的應(yīng)用軟件。
3.1.2 馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)
馮?諾依曼型計(jì)算機(jī)是將程序和數(shù)據(jù)事先存放在外存儲(chǔ)器中，在執(zhí)行時(shí)將程序和數(shù)據(jù)先從外存裝入內(nèi)存中，然后使計(jì)算
機(jī)在工作時(shí)自動(dòng)地從內(nèi)存中取出指令并加以執(zhí)行，這就是存儲(chǔ)程序概念的基本原理。
馮?諾依曼計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：
(1) 采用二進(jìn)制形式表示程序和數(shù)據(jù)。
(2) 計(jì)算機(jī)硬件是由運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備五大部分組成。
(3) 程序和數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存放在存儲(chǔ)器中。
(4) 控制器根據(jù)存放在存儲(chǔ)器中的指令(程序) 工作。
3.1.3 微型計(jì)算機(jī)的誕生與發(fā)展
微型機(jī)屬于第四代電子計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，即大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。微機(jī)的核心部件是CPU
3.2 微型計(jì)算機(jī)主機(jī)結(jié)構(gòu)
微型機(jī)基本是由顯示器、鍵盤(pán)和主機(jī)構(gòu)成。在主機(jī)箱內(nèi)有CPU、主板、內(nèi)存、硬盤(pán)、光驅(qū)、電源等。
3.2.1 中央處理器CPU
CPU：運(yùn)算器部件、寄存器部件和控制器部件。
CPU 從存儲(chǔ)器取出指令，放入CPU 內(nèi)部的指令寄存器，并對(duì)指令譯碼。它把指令分解成一系列的微操作，然后發(fā)出各
種控制命令，執(zhí)行微操作系列，從而完成一條指令的執(zhí)行。
CPU 的主要性能指標(biāo)：
(1) 主頻/外頻（主頻=外頻×倍頻，即CPU 工作頻率）
(2) 數(shù)據(jù)總線寬度（即字長(zhǎng)，指CPU 傳輸數(shù)據(jù)的位數(shù)）
(3) 地址總線寬度（決定了CPU 可訪問(wèn)的地址空間）
(4) 工作電壓（低電壓可減少CPU 過(guò)熱，降低功耗）
(5) 高速緩存Cache（加速CPU 與其它設(shè)備間數(shù)據(jù)交換）
(6) 運(yùn)算速度（CPU 每秒能處理的指令數(shù)）
1. 運(yùn)算器
運(yùn)算器是完成算術(shù)和邏輯運(yùn)算的部件，又稱算術(shù)和邏輯運(yùn)算單元。計(jì)算機(jī)所完成的全部運(yùn)算都是在運(yùn)算器中進(jìn)行的。
運(yùn)算器的核心部件是:
(1) 運(yùn)算邏輯部件
(2) 寄存器部件
2. 控制器
控制器負(fù)責(zé)從存儲(chǔ)器中取出指令，并對(duì)指令進(jìn)行譯碼，并根據(jù)指令譯碼的結(jié)果，按指令先后順序，負(fù)責(zé)向其
它各部件發(fā)出控制信號(hào)，保證各部件協(xié)調(diào)一致地完成各種操作。
控制器主要由以下部件組成：
① 程序計(jì)數(shù)器。存放下一條將要執(zhí)行的指令在內(nèi)存中的地址；
② 指令寄存器。保存現(xiàn)在正在執(zhí)行的指令；
③ 指令譯碼器。用來(lái)識(shí)別指令的功能，分析指令的操作要求；
④ 時(shí)序部件。產(chǎn)生計(jì)算機(jī)工作中所需的各種定時(shí)控制信號(hào)，對(duì)各種微操作控制信號(hào)進(jìn)行定時(shí)控制。以協(xié)調(diào)各
部件的工作順序；
⑤ 微操作控制電路。一條指令的執(zhí)行可以分解為一系列不可再分的微操作命令信號(hào)，即微命令，以指揮整個(gè)
計(jì)算機(jī)有條不紊地工作。
3.2.2 高級(jí)CPU 技術(shù)
1、超線程技術(shù)
2、雙核心CPU 技術(shù)：由于組建雙CPU 系統(tǒng)的高成本和復(fù)雜性，桌面電腦上并未得到普及。用“雙核”技術(shù)，就是在單
個(gè)CPU 中真正集成兩個(gè)物理運(yùn)行核心，因此在實(shí)際使用中，這種“雙核心處理器”和使用兩個(gè)獨(dú)立CPU 組建的系統(tǒng)在工
作原理和性能上基本沒(méi)有區(qū)別。目前，CPU 已從雙核向4 核、8 核和多核方向發(fā)展。
3.2.3 主板
主板是電腦中各種設(shè)備的連接載體。它提供CPU、各種接口卡、內(nèi)存條和硬盤(pán)、軟驅(qū)、光驅(qū)的插槽，其它的外部設(shè)備
也會(huì)通過(guò)主板上的I/O 接口連接到計(jì)算機(jī)上。早期的PC 機(jī)主板是將快速的CPU、中速的內(nèi)存、慢速的外設(shè)都連接在一
條總線上，使系統(tǒng)的總體性能得不到優(yōu)化。
3.2.4 內(nèi)存儲(chǔ)器
內(nèi)存儲(chǔ)器(簡(jiǎn)稱內(nèi)存)，由半導(dǎo)體材料構(gòu)成。內(nèi)存分為只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)讀寫(xiě)存儲(chǔ)器。
1. 只讀存儲(chǔ)器ROM
. 特點(diǎn)：存儲(chǔ)的信息只能讀出，不能隨機(jī)改寫(xiě)或存入，斷電后信息不會(huì)丟失，可靠性高。
. ROM 分類
(1) 掩膜式ROM(Mask ROM)
(2) 可編程PROM(Programmable ROM)
(3) 可擦除EPROM (Erasable PROM)
(4) 電可擦EEPROM(Electrically EPROM)
(5) 快擦寫(xiě)ROM(Flash ROM)
2. 隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM
特點(diǎn)：用于存放原始數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、最終結(jié)果。開(kāi)機(jī)前是空的，斷電后數(shù)據(jù)消失。
RAM 分類:
(1) SRAM：靜態(tài)RAM。不需要充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性，成本高且集成低，一般做高速緩沖存儲(chǔ)器。
(2) DRAM：動(dòng)態(tài)RAM。需要定時(shí)充電來(lái)保持?jǐn)?shù)據(jù)的完整性，通常所說(shuō)的“內(nèi)存”主要由它構(gòu)成。一般指以下兩
種類型：
① SDRAM---同步動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器
② DDR---雙倍速率內(nèi)存
(DDR2---四倍速率內(nèi)存\DDR3)
3. Cache(高速緩存)
Cache 是一種高速緩沖存儲(chǔ)器，是為了解決CPU 與主存之間速度不匹配而采用的一種重要技術(shù)。其中片內(nèi)
Cache 是集成在CPU 芯片中，片外Cache 是安插在主板上。高速緩沖存儲(chǔ)器的存取速度比主存要快一個(gè)數(shù)量級(jí)，大體
與CPU 的處理速度相當(dāng)。
4.多級(jí)緩存
最早的CPU 緩存容量很低。當(dāng)集成在CPU 內(nèi)核中的緩存已不能滿足CPU 的需求，而制造工藝上的限制又不
能大幅度提高緩存的容量時(shí)，出現(xiàn)了集成在與CPU 同一塊主板上的緩存，此時(shí)把CPU 內(nèi)核集成的緩存稱為一級(jí)緩存，
而外部的稱為二級(jí)緩存。
現(xiàn)在多數(shù)CPU 內(nèi)部也有二級(jí)緩存，于是二級(jí)緩存又可分為內(nèi)部二級(jí)緩存和外部二級(jí)緩存。較高端的CPU 中
還會(huì)帶有三級(jí)緩存。
6. 存儲(chǔ)器的層次結(jié)構(gòu)
既要速度快，又要求容量大，同時(shí)價(jià)格又要求合理，在目前技術(shù)條件下這三項(xiàng)指標(biāo)很難用單一種類的存儲(chǔ)器
來(lái)實(shí)現(xiàn)。折衷的方法是采用層次結(jié)構(gòu)。
3.2.5 總線
總線：是一組連接各個(gè)部件的公共通信線路，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸指令、數(shù)據(jù)和各種控制信息的高速通道，是計(jì)算機(jī)硬
件的一個(gè)重要組成部分。
① 地址總線。傳輸?shù)氖堑刂沸盘?hào)，一般是單向傳輸。當(dāng)CPU 需要訪問(wèn)某個(gè)外設(shè)時(shí)，它向地址總線發(fā)出相應(yīng)外設(shè)的地
址信號(hào)，以選擇某個(gè)外設(shè)。
② 數(shù)據(jù)總線。傳輸?shù)氖菙?shù)據(jù)，一般是雙向傳輸。CPU 進(jìn)行“讀”時(shí)，數(shù)據(jù)由外設(shè)流向CPU，當(dāng)CPU 進(jìn)行“寫(xiě)”時(shí)，數(shù)據(jù)
由CPU 流向外設(shè)。
③ 控制總線。有的是CPU 向內(nèi)存或外部設(shè)備發(fā)出的信號(hào)；有的是內(nèi)存或外部設(shè)備向CPU 發(fā)出的信號(hào)。對(duì)每條控制線
而言信號(hào)是單向傳送，但作為整體是雙向的。
總線按處于計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)中的位置來(lái)分：
① 片內(nèi)總線(又稱內(nèi)部總線)。是指CPU 芯片內(nèi)部的總線。
② 片間總線(又稱局部總線)。是主板上各外圍芯片與CPU 之間的總線，用于芯片一級(jí)互連。
③ 系統(tǒng)總線(又稱輸入/輸出總線)。是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)主板之間的總線，用于插件板一級(jí)的互連。
④ 外部總線(又稱通信總線)。是微機(jī)和外部中低速外部設(shè)備之間或外設(shè)與主機(jī)連接的總線。
系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)
系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)大致可分為ISA 總線、PCI 總線、PCI Express 三個(gè)階段。
① ISA 總線。是最早的8 位系統(tǒng)總線。后來(lái)擴(kuò)展到16 位。ISA 是現(xiàn)代個(gè)人計(jì)算機(jī)的基礎(chǔ)。
② PCI 總線。主要特點(diǎn)是傳輸速度高，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代微機(jī)中。
③ AGP 總線。專為系統(tǒng)中一塊圖形顯示卡設(shè)計(jì)的總線。
④ PCI Express 總線。是新一代的總線接口。
外部總線標(biāo)準(zhǔn)
常見(jiàn)的I/O 總線：
① USB 總線
屬高速串行接口總線。該總線最多可連接127 個(gè)設(shè)備，支持熱拔插，支持即插即用，所以USB 接口已經(jīng)成為
許多外設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)接口。USB 有兩個(gè)規(guī)范，即USB1.1 和USB2.0。
② IEEE1394 總線
屬高速串行接口總線，主要用于連接DV 產(chǎn)品。
3.2.6 接口
I/O 接口是連接主機(jī)和外部設(shè)備之間的邏輯部件，由I/O 接口電路、連接器(一般為連接電纜)和接口軟件(即設(shè)
備驅(qū)動(dòng)程序)組成。
根據(jù)I/O 接口是否內(nèi)嵌在主板中，可將I/O 接口分為內(nèi)置I/O 接口和外置I/O 接口兩類。
(1) 內(nèi)置I/O 接口
將I/O 接口電路內(nèi)嵌在主板中，由主板提供外設(shè)接口電路插座，如鍵盤(pán)接口、鼠標(biāo)接口、USB 接口、串口、
并口及軟硬盤(pán)接口等。
(2) 外置I/O 接口
將I/O 接口集成到一塊獨(dú)立的電路板(接口卡)上，接口卡必須插在總線擴(kuò)展插槽上(如PCI、PCI Express 插槽等) 。
3.3 外部存儲(chǔ)器
外部存儲(chǔ)器通常用來(lái)存放需要長(zhǎng)期保存的各種程序和數(shù)據(jù)。當(dāng)需要執(zhí)行或處理這些程序和數(shù)據(jù)時(shí)，必須將其先調(diào)入到
內(nèi)存中然后再被CPU 處理， 所以外存實(shí)際上屬于輸入／輸出設(shè)備。
目前微機(jī)常用的外存儲(chǔ)器主要有軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)、U 盤(pán)等。
3.3.2 硬盤(pán)
硬盤(pán)是微機(jī)最重要的外部存儲(chǔ)器，常用于安裝微機(jī)運(yùn)行所需的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，以及存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)。
(1) 硬盤(pán)存儲(chǔ)格式
硬盤(pán)是由多個(gè)涂有磁性物質(zhì)的金屬圓盤(pán)盤(pán)片組成，盤(pán)片的每一面都有一個(gè)讀寫(xiě)磁頭，在對(duì)硬盤(pán)進(jìn)行格式化時(shí)，
將對(duì)盤(pán)片進(jìn)行劃分磁道和扇區(qū)，對(duì)于大容量的硬盤(pán)還將多個(gè)扇區(qū)組織起來(lái)成為一個(gè)塊——“簇”，簇成為磁盤(pán)讀寫(xiě)的基
本單位。有的簇是一個(gè)扇區(qū)，有的有好幾個(gè)扇區(qū)，可以在格式化的參數(shù)中給定。
(2) 硬盤(pán)性能指標(biāo)
① 硬盤(pán)的容量?，F(xiàn)在微機(jī)上所配置的硬盤(pán)一般在200GB 以上。
② 硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速。硬盤(pán)的轉(zhuǎn)速越快，硬盤(pán)尋找文件的速度也就越快。現(xiàn)在的主流硬盤(pán)轉(zhuǎn)速一般為7200rpm 以
上。
③ 緩存。硬盤(pán)自帶的緩存，緩存越多，越能提高硬盤(pán)的訪問(wèn)速度。
(3) 硬盤(pán)接口
硬盤(pán)接口分為IDE、SATA、SCSI 和光纖通道四種，IDE 接口硬盤(pán)多用于家用產(chǎn)品中，SATA 是種新生的硬盤(pán)
接口類型。
(4) 硬盤(pán)格式化
① 硬盤(pán)低級(jí)格式化。主要是對(duì)一個(gè)新硬盤(pán)劃分磁道和扇區(qū)。
② 硬盤(pán)分區(qū)。把硬盤(pán)劃分為成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的邏輯分區(qū)。
③ 硬盤(pán)高級(jí)格式化。高級(jí)格式化主要是對(duì)指定的硬盤(pán)分區(qū)進(jìn)行初始化，建立文件分配表以便系統(tǒng)按指定格式
存儲(chǔ)文件。。
3.3.3 光盤(pán)存儲(chǔ)器
光盤(pán)簡(jiǎn)稱CD(Compact Disc)是利用塑料盤(pán)片表面凹凸不平的特征，通過(guò)光的反射來(lái)記錄和識(shí)別二進(jìn)制的0、1
信息。
光盤(pán)的分類:
1．只讀型光盤(pán)
只讀光盤(pán)中的數(shù)據(jù)是在制作時(shí)寫(xiě)入的，用戶只能讀數(shù)據(jù)，而不能寫(xiě)入或修改光盤(pán)中的數(shù)據(jù)。音頻光盤(pán)CD-DA、
數(shù)據(jù)光盤(pán)CD-ROM、VCD、DVD 等都屬于只讀光盤(pán)。
2．一次寫(xiě)入光盤(pán)
這種光盤(pán)允許一次寫(xiě)入數(shù)據(jù)，但不能修改和擦除數(shù)據(jù)， 如CD-R。
3．可擦寫(xiě)光盤(pán)
這種光盤(pán)可多次寫(xiě)入或修改數(shù)據(jù)，如CD-RW。
從光盤(pán)中讀取數(shù)據(jù)的設(shè)備我們稱之為光驅(qū)。光驅(qū)把經(jīng)過(guò)聚焦后的激光投射到光盤(pán)上，利用光盤(pán)的凹坑或非凹坑邊
緣反射的激光強(qiáng)度不同而將其表示為不同的電信號(hào)。
光驅(qū)倍數(shù)是指光盤(pán)的數(shù)據(jù)傳輸率（150KB/s 為單倍，以此類推）。CD-ROM 光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器能讀除DVD 以外的所有光盤(pán)。
而DVD 光盤(pán)要用DVD 驅(qū)動(dòng)器才能讀，DVD 驅(qū)動(dòng)器兼容CD-ROM 所能讀的光盤(pán)。
DVD 光盤(pán)
DVD 盤(pán)片的物理規(guī)格與CD 盤(pán)片是一樣的，CD 盤(pán)只使用一個(gè)面記錄一層的信息，而DVD 盤(pán)可分為單面單層、
單面雙層、雙面單層以及雙面雙層4 種結(jié)構(gòu)。
DVD 按用途可分為以下幾類：
應(yīng)用最廣的是DVD-Video 格式，用于存儲(chǔ)影音信息。此外還有DVD-ROM(只讀DVD)、DVD-Audio(音頻DVD)、DVD
±R(可寫(xiě)DVD)、DVD-RAM 或DVD±RW (可擦寫(xiě)DVD)。
另外，還有藍(lán)光高清DVD 光盤(pán)。
光盤(pán)刻錄機(jī)
是指可讀寫(xiě)的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器。包括CD 和DVD 兩種刻錄機(jī)。
① CD 刻錄機(jī)既有CD-ROM 光驅(qū)的功能，也能夠向刻錄CD 光盤(pán)。其傳輸速率一般標(biāo)注為A/B/C 的形式（如20/10/40），
其中A 表示寫(xiě)CD-R 盤(pán)的倍速，B 表示寫(xiě)CD-RW 盤(pán)的倍速，C 表示讀盤(pán)的倍速。
② DVD 刻錄機(jī)既具有DVD-ROM 光驅(qū)的功能，也能夠刻錄DVD 光盤(pán)和CD 光盤(pán)。
3.3.4 USB 盤(pán)
通過(guò)USB 接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用，具有小巧、可靠、易于操作等特點(diǎn)。閃存盤(pán)中無(wú)任何機(jī)械式裝置，抗震性
能強(qiáng)。U 盤(pán)中的存儲(chǔ)模塊其實(shí)就是Flash-ROM。
移動(dòng)硬盤(pán)一般由筆記本硬盤(pán)和硬盤(pán)盒組成。
3.4.1 輸入設(shè)備
(1) 鍵盤(pán)
(2) 鼠標(biāo)
(3) 掃描儀
3.4.2 輸出設(shè)備
(1) 顯示器
(2) 打印機(jī)
(1) 顯示器
CRT 顯示器在工作時(shí)，電子槍發(fā)出電子束轟擊熒光粉層上的某一點(diǎn)，使該點(diǎn)發(fā)光，每個(gè)像素有紅、綠、藍(lán)三基
色組成，通過(guò)對(duì)三基色的強(qiáng)度的控制就能合成各種不同顏色。
液晶顯示器LCD 的優(yōu)點(diǎn)在于：
① 圖像穩(wěn)定。由于只有在畫(huà)面內(nèi)容發(fā)生變化時(shí)才需要刷新，因此沒(méi)有閃爍感；
② 液晶底板整體發(fā)光，真正的完全平面；
③ LCD 顯示器基本上沒(méi)有輻射；
④ 能耗低。約為CRT 顯示器的三分之一。
(2) 打印機(jī)
常用的有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)等。
① 針式打印機(jī)特點(diǎn)。利用鋼針擊打色帶把色帶上的墨打印在紙上形成文本或圖形。缺點(diǎn)是打印質(zhì)量差、速度
慢、噪聲大；優(yōu)點(diǎn)是可以打多聯(lián)紙，耗材相對(duì)較便宜。
② 噴墨打印機(jī)特點(diǎn)。打印頭上有若干個(gè)噴頭，打印時(shí)，墨水以每秒近萬(wàn)次的頻率噴射到紙上。與其它兩類打
印機(jī)相比，在打印質(zhì)量、速度、噪聲及成本方面處于中等層次。
③ 激光打印機(jī)特點(diǎn)。利用激光可以形成很細(xì)的光點(diǎn)，將碳粉固著在紙上，加熱后碳粉固定在紙上，最后印出
文字和圖片。優(yōu)點(diǎn)是打印速度快、噪音低、質(zhì)量好，缺點(diǎn)是價(jià)格及打印成本較高。
對(duì)三種打印機(jī)的打印效果對(duì)比來(lái)說(shuō)，激光最好，噴墨其次，而針式相對(duì)較差。
3.4.3 其他外部設(shè)備
(1) 多媒體設(shè)備（第七章）
(2) 調(diào)制解調(diào)器
3.5.1 計(jì)算機(jī)指令系統(tǒng)
指令：是指計(jì)算機(jī)執(zhí)行特定操作的命令。是程序設(shè)計(jì)的最小語(yǔ)言單位。
指令構(gòu)成：操作碼+地址碼
指令系統(tǒng)：是指一臺(tái)計(jì)算機(jī)所能執(zhí)行的全部指令的集合。不同型號(hào)的計(jì)算機(jī)有不同的指令系統(tǒng)。它反映了計(jì)算
機(jī)的處理能力。
可分為以下四個(gè)步驟：
開(kāi)始執(zhí)行程序時(shí)，先給程序計(jì)數(shù)器PC 賦以第一條指令的首地址0100H。
①取指令按照計(jì)數(shù)器中的地址從內(nèi)存中取出指令(070270H)，并送往指令寄存器。然后計(jì)數(shù)器PC 自動(dòng)加1
指向下一指令地址。
②分析指令對(duì)指令寄存器中存放的指令(070270H)進(jìn)行分析，由譯碼器對(duì)操作碼(07H)進(jìn)行譯碼，由地址碼(0270H)
確定操作數(shù)地址。
③執(zhí)行指令取出操作數(shù)，去完成該指令所要求的操作。例如做加法指令，取內(nèi)存單元(0270H)的值和累加器
的值相加，結(jié)果還是放在累加器。
④一條指令執(zhí)行完成，再回到①取指令階段開(kāi)始下一指令的執(zhí)行。
3.5.3 計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的性能指標(biāo)
(1) CPU 的主頻。主頻越高，單位時(shí)間內(nèi)完成的指令數(shù)也越多，CPU 工作的速度也就越快。
(2) 字長(zhǎng)。字長(zhǎng)越長(zhǎng)，計(jì)算機(jī)一次所能處理信息的位數(shù)就越多，表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度越快。
(3) 運(yùn)算速度。它是一項(xiàng)綜合性的性能指標(biāo)。是指計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行的指令數(shù)，單位是MIPS，即每秒百萬(wàn)條指
令。
(4) 內(nèi)存容量。內(nèi)存容量越大，一次讀入的程序、數(shù)據(jù)就越多，計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度也就越快。
(5) 內(nèi)存存取速度。內(nèi)存連續(xù)啟動(dòng)兩次獨(dú)立的“讀”或“寫(xiě)”操作所需的最短時(shí)間，稱為存取周期。
(6) I/O 速度。I/O 的速度是指CPU 與外部設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的速度。目前系統(tǒng)性能的瓶頸越來(lái)越多地體現(xiàn)在I/O
速度上。
第四章計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)
操作系統(tǒng)是配置在計(jì)算機(jī)硬件上的第一層軟件，是控制計(jì)算機(jī)所有操作的軟件。
4.1.1 操作系統(tǒng)的概念
操作系統(tǒng)：是管理計(jì)算機(jī)軟硬件資源的程序，同時(shí)它又是用戶與計(jì)算機(jī)硬件的接口。
4.1.2 操作系統(tǒng)的構(gòu)成
進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、文件管理、輸入/輸出系統(tǒng)管理、二級(jí)存儲(chǔ)管理、聯(lián)網(wǎng)、保護(hù)系統(tǒng)、命令解釋程序
4.2.1 操作系統(tǒng)的類別
經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，操作系統(tǒng)多種多樣。為提高大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的資源利用率，操作系統(tǒng)從批處理，多道程序
發(fā)展為分時(shí)操作系統(tǒng)。為了滿足計(jì)算機(jī)處理實(shí)時(shí)事件的需要，就有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。為適應(yīng)個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的需要又出
現(xiàn)了桌面操作系統(tǒng)。為適應(yīng)并行系統(tǒng)的需要，就有了多處理器操作系統(tǒng)。為滿足網(wǎng)絡(luò)和分布計(jì)算的需要，就有了網(wǎng)絡(luò)
操作系統(tǒng)和分布式操作系統(tǒng)。此外，還有為支持嵌入式計(jì)算機(jī)的嵌入式操作系統(tǒng)。
4.2.2 計(jì)算環(huán)境
從計(jì)算機(jī)誕生至今，操作系統(tǒng)總是與具體的計(jì)算環(huán)境相聯(lián)系，它總是在某種計(jì)算環(huán)境中設(shè)置和使用，就目前
來(lái)看計(jì)算環(huán)境可分為以下幾類：
1. 傳統(tǒng)計(jì)算環(huán)境
指普通意義下的獨(dú)立或聯(lián)網(wǎng)工作的通用計(jì)算機(jī)所形成的計(jì)算環(huán)境。
2.基于Web 的計(jì)算環(huán)境
互聯(lián)網(wǎng)的普及使得計(jì)算被延伸到Web 環(huán)境。
3.嵌入式計(jì)算環(huán)境
嵌入式計(jì)算機(jī)就是安裝在某些設(shè)備上的計(jì)算部件，其計(jì)算相對(duì)比較簡(jiǎn)單。
4.3.1 進(jìn)程的概念
什么是進(jìn)程？它與程序有什么區(qū)別？
程序：用戶為完成某一個(gè)特定問(wèn)題而編寫(xiě)的操作步驟。
進(jìn)程：可以簡(jiǎn)單地被看作是正在執(zhí)行的程序。但是進(jìn)程需要一定的資源來(lái)完成它的任務(wù)(例如CPU 時(shí)間、內(nèi)存、
文件和I/O 設(shè)備) 。
進(jìn)程與程序的區(qū)別在于進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的、有生命力的，而程序是靜態(tài)的。一個(gè)程序加載到內(nèi)存，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程，
程序執(zhí)行結(jié)束后，該進(jìn)程也就消亡了。
在計(jì)算機(jī)中，由于多個(gè)程序共享系統(tǒng)資源，就必然引發(fā)對(duì)CPU 的爭(zhēng)奪。如何有效地利用CPU 資源，如何在
多個(gè)請(qǐng)求CPU 的進(jìn)程中選擇取舍，這就是進(jìn)程管理要解決的問(wèn)題。
4.3.3 進(jìn)程控制塊PCB(略)
為了控制進(jìn)程，操作系統(tǒng)就必須知道進(jìn)程存儲(chǔ)在哪里，以及進(jìn)程的一些屬性。
進(jìn)程控制塊是進(jìn)程實(shí)體的一部分，是操作系統(tǒng)中記錄進(jìn)程的專用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。一個(gè)新的進(jìn)程創(chuàng)建時(shí)，操作系統(tǒng)
就會(huì)為該進(jìn)程建立一個(gè)進(jìn)程控制塊。操作系統(tǒng)根據(jù)進(jìn)程控制塊對(duì)并發(fā)進(jìn)程進(jìn)行控制。
4.3.4 進(jìn)程調(diào)度及隊(duì)列圖
計(jì)算機(jī)采用多道程序的目的是使得計(jì)算機(jī)系統(tǒng)無(wú)論何時(shí)都有進(jìn)程運(yùn)行，單處理器的計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻CPU 只能運(yùn)行一
個(gè)進(jìn)程，如果存在多個(gè)進(jìn)程，其它進(jìn)程就需要等待CPU 空閑時(shí)才能被調(diào)度執(zhí)行。
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程處于等待或CPU 時(shí)間片用完時(shí)，操作系統(tǒng)就會(huì)從該進(jìn)程中拿走CPU 控制權(quán)，然后再交給其它進(jìn)
程使用，這就是進(jìn)程的調(diào)度。
4.3.5 CPU 調(diào)度及其準(zhǔn)則
在設(shè)計(jì)CPU 調(diào)度程序時(shí)主要應(yīng)該考慮的準(zhǔn)則包括：
(1) CPU 使用率。讓CPU 盡可能地忙。
(2) 吞吐量。讓CPU 在一定時(shí)間內(nèi)完成的進(jìn)程數(shù)盡可能多。
(3) 周轉(zhuǎn)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交到運(yùn)行完成的時(shí)間盡可能短。
(4) 等待時(shí)間。讓進(jìn)程在就緒隊(duì)列中等待所花時(shí)間之和盡可能短。
(5) 響應(yīng)時(shí)間。讓進(jìn)程從提交請(qǐng)求到產(chǎn)生第一響應(yīng)之間的時(shí)間盡可能短。
主要的CPU 調(diào)度算法
1、先到先服務(wù)
2、最短作業(yè)優(yōu)先
3、優(yōu)先權(quán)
4、輪轉(zhuǎn)
5、多級(jí)隊(duì)列
6、多級(jí)反饋隊(duì)列
4.3.7 進(jìn)程的同步與互斥
進(jìn)程的同步就是指相互協(xié)作的進(jìn)程不斷調(diào)整它們之間的相對(duì)速度，以實(shí)現(xiàn)共同有序地推進(jìn)。
換句話說(shuō),在操作系統(tǒng)中，允許多個(gè)進(jìn)程并發(fā)運(yùn)行。然而，有些進(jìn)程之間本身存在某種聯(lián)系，它們?cè)谙到y(tǒng)中需要一
種協(xié)作，以保證進(jìn)程能正確有序地執(zhí)行并維護(hù)數(shù)據(jù)的一致性。
在操作系統(tǒng)中，可能存在著多個(gè)進(jìn)程。而系統(tǒng)中一些資源一次只允許一個(gè)進(jìn)程使用，這類資源被稱為臨界資源。在進(jìn)
程中訪問(wèn)臨界資源的那段程序稱為臨界區(qū)。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行時(shí)，其它進(jìn)程就不允許進(jìn)入臨界區(qū)執(zhí)行，否則
就會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)果。由此得出:
多個(gè)進(jìn)程并發(fā)執(zhí)行時(shí)，只允許一個(gè)進(jìn)程進(jìn)入臨界區(qū)運(yùn)行，這就是進(jìn)程的互斥。
例如：多個(gè)進(jìn)程在競(jìng)爭(zhēng)使用打印機(jī)時(shí)表現(xiàn)為互斥。
一個(gè)文件可供多個(gè)進(jìn)程共享，其中有一個(gè)進(jìn)程在寫(xiě)操作時(shí)，其它進(jìn)程則不允許同時(shí)寫(xiě)或讀，表現(xiàn)為互斥。
4.3.8 進(jìn)程的死鎖及處理方法
在多道程序設(shè)計(jì)中，多個(gè)進(jìn)程可能競(jìng)爭(zhēng)一定數(shù)量的資源。一個(gè)進(jìn)程在申請(qǐng)資源時(shí)，如果所申請(qǐng)資源不足，該進(jìn)程
就必須處于等待狀態(tài)。如果所申請(qǐng)的資源被其它進(jìn)程占有，那么進(jìn)程的等待狀態(tài)就可能無(wú)法改變，從而形成進(jìn)程之間
相互一直等待的局面，這就是死鎖。
競(jìng)爭(zhēng)資源引起死鎖
引起死鎖的四個(gè)必要條件：
. 互斥：任一時(shí)刻只能有一個(gè)進(jìn)程獨(dú)占某一資源，若另一進(jìn)程申請(qǐng)?jiān)撡Y源則需延遲到該資源釋放為止。
. 占有并等待：即該進(jìn)程占有部分資源后還在等待其它資源，而該資源被其它進(jìn)程占有。
. 非搶占：某進(jìn)程已占用資源且不主動(dòng)放棄它所占有的資源時(shí)，其它進(jìn)程不能強(qiáng)占該資源，只有等其完成任務(wù)并
釋放資源。
. 循環(huán)等待：在出現(xiàn)死鎖的系統(tǒng)中，一定存在這樣一個(gè)進(jìn)程鏈，其中每個(gè)進(jìn)程至少占有其它進(jìn)程所必需的資源，
從而形成一個(gè)等待鏈。
處理死鎖問(wèn)題的三種方式：
. 可使用協(xié)議預(yù)防和避免死鎖，確保系統(tǒng)從不會(huì)進(jìn)入死鎖狀態(tài)。
. 可允許系統(tǒng)進(jìn)入死鎖狀態(tài)，然后檢測(cè)出死鎖狀態(tài)，并加以恢復(fù)。
. 可忽略進(jìn)程死鎖問(wèn)題，并假裝系統(tǒng)中死鎖從來(lái)不會(huì)發(fā)生。即沒(méi)有必要把精力花在小概率事件上。
處理死鎖優(yōu)先考慮的順序：先預(yù)防和避免再檢測(cè)和恢復(fù)
4.4 內(nèi)存管理
內(nèi)存是現(xiàn)代操作系統(tǒng)的核心。內(nèi)存用于容納操作系統(tǒng)和各種用戶進(jìn)程，是可以被CPU 和I/O 設(shè)備所共同訪問(wèn)的數(shù)據(jù)倉(cāng)
庫(kù)。計(jì)算機(jī)的所有程序運(yùn)行時(shí)都要調(diào)入內(nèi)存。
內(nèi)存管理的主要工作是：為每個(gè)用戶進(jìn)程合理地分配內(nèi)存，以保證各個(gè)進(jìn)程之間在存儲(chǔ)區(qū)不發(fā)生沖突；當(dāng)內(nèi)存不足時(shí)，
如何把內(nèi)存和外存結(jié)合起來(lái)，給用戶提供一個(gè)比實(shí)際內(nèi)存大得多的虛擬內(nèi)存，使得程序能順利執(zhí)行。內(nèi)存管理包括內(nèi)
存分配、地址映射、內(nèi)存保護(hù)和擴(kuò)充。
4.4.1 用戶程序執(zhí)行與地址映射
用戶編寫(xiě)程序在執(zhí)行前，需要多個(gè)處理步驟，這些步驟可將源程序轉(zhuǎn)變?yōu)槎M(jìn)制機(jī)器代碼，然后在內(nèi)存中等待執(zhí)行。
當(dāng)然有時(shí)并非每個(gè)步驟都是必需的。
通常，將指令和數(shù)據(jù)的地址映射成內(nèi)存地址可以發(fā)生在以下三個(gè)執(zhí)行階段。(了解)
1.編譯階段:如果在編譯時(shí)就知道進(jìn)程將在內(nèi)存中的什么位置駐留，那么編譯器就可以直接以生成絕對(duì)地址代碼。
2.加載階段: 不知道進(jìn)程將駐留在什么位置，那么編譯器就必須生成程序的邏輯地址，在加載階段再轉(zhuǎn)變成內(nèi)
存的絕對(duì)地址。
3.執(zhí)行階段:如果進(jìn)程在執(zhí)行時(shí)可以從一個(gè)內(nèi)存段移動(dòng)到另一個(gè)內(nèi)存段，那么進(jìn)程的絕對(duì)地址映射工作只能延遲
到執(zhí)行時(shí)進(jìn)行。
4.4.2 物理地址空間與邏輯地址空間
物理地址:是計(jì)算機(jī)內(nèi)存單元的真實(shí)地址。
物理地址空間:由物理地址所構(gòu)成的地址范圍。
邏輯地址:用戶程序地址，從0 開(kāi)始編址。
邏輯地址空間:由邏輯地址所構(gòu)成的地址范圍。
地址映射:用戶程序在運(yùn)行時(shí)要裝入內(nèi)存，這就需要將邏輯地址變換成物理地址，這個(gè)過(guò)程稱為地址映射，也稱重定位。
用戶編寫(xiě)的源程序是不考慮地址的，源程序經(jīng)CPU 編譯后產(chǎn)生邏輯地址。從CPU 產(chǎn)生的邏輯地址轉(zhuǎn)換為內(nèi)存中
的物理地址的映射是由計(jì)算機(jī)中被稱為內(nèi)存管理單元的硬件設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)的，將邏輯地址與內(nèi)存管理單元中存放的內(nèi)存
基址相加就得到了物理地址。
4.4.3 進(jìn)程使用內(nèi)存的交換技術(shù)
為了更加有效地使用內(nèi)存，進(jìn)程在不運(yùn)行時(shí)，可以暫時(shí)從內(nèi)存移至外存上，直到需要再運(yùn)行時(shí)再重新調(diào)回到內(nèi)
存中。也就是說(shuō)內(nèi)存管理程序可將剛剛運(yùn)行過(guò)的進(jìn)程從內(nèi)存中換出以釋放出占用的內(nèi)存空間，然后將另一個(gè)要運(yùn)行的
進(jìn)程占據(jù)前者釋放的內(nèi)存空間。
計(jì)算機(jī)工作時(shí)，為了將多個(gè)進(jìn)程放入到內(nèi)存就必須考慮在內(nèi)存中如何放置這些進(jìn)程。
4.4.4 內(nèi)存分配方案-連續(xù)
對(duì)于連續(xù)內(nèi)存分配方案，開(kāi)始時(shí)所有內(nèi)存是一個(gè)大的孔，隨著內(nèi)存分配的進(jìn)行就會(huì)形成位置上不連續(xù)的大小
不一的孔。在連續(xù)內(nèi)存分配方案中，當(dāng)新進(jìn)程需要內(nèi)存時(shí)，為其尋找合適的孔，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配。該方案為每個(gè)進(jìn)程所
分配的內(nèi)存物理地址空間在位置上是連續(xù)的。
4.4.5 內(nèi)存分配方案-分頁(yè)式
分頁(yè)管理基本思想：
o 內(nèi)存物理地址空間劃分為若干個(gè)大小相等的塊(頁(yè)框)
o 進(jìn)程的邏輯地址空間也劃分為同樣大小的塊(頁(yè)面)
o 內(nèi)存分配時(shí)每個(gè)頁(yè)面對(duì)應(yīng)地分配一個(gè)頁(yè)框，而一個(gè)進(jìn)程所分得頁(yè)框在位置上不必是連續(xù)的。
頁(yè)表：操作系統(tǒng)為每個(gè)用戶程序建立一張頁(yè)表，該表記錄用戶程序的每個(gè)邏輯頁(yè)面存放在哪一個(gè)內(nèi)存物理頁(yè)框。
4.5 虛擬內(nèi)存方案
虛擬內(nèi)存是一個(gè)容量很大的存儲(chǔ)器的邏輯模型，它不是任何實(shí)際的物理存儲(chǔ)器，它一般是借助硬盤(pán)來(lái)擴(kuò)大主存的
容量。
虛擬內(nèi)存：對(duì)于一個(gè)進(jìn)程來(lái)講，如果僅將當(dāng)前要運(yùn)行的幾個(gè)頁(yè)面裝入內(nèi)存便可以開(kāi)始運(yùn)行，而其余頁(yè)面可暫時(shí)留
在磁盤(pán)上，待需要時(shí)再調(diào)入內(nèi)存，并且調(diào)入時(shí)也不占用新的內(nèi)存空間，而是對(duì)原來(lái)運(yùn)行過(guò)的頁(yè)面進(jìn)行置換。這樣，就
可以在計(jì)算機(jī)有限的內(nèi)存中同時(shí)駐留多個(gè)進(jìn)程并運(yùn)行。而對(duì)用戶來(lái)講感覺(jué)到系統(tǒng)提供了足夠大的物理內(nèi)存，而實(shí)際上
并非真實(shí)的，這就是虛擬內(nèi)存。
4.5.2 頁(yè)面請(qǐng)求與頁(yè)面置換算法
頁(yè)面請(qǐng)求:在虛擬內(nèi)存技術(shù)中，進(jìn)程運(yùn)行時(shí)并沒(méi)有將所有頁(yè)面裝入到內(nèi)存，在運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)程會(huì)不斷地請(qǐng)求頁(yè)面，如果
訪問(wèn)的頁(yè)面已在內(nèi)存，就繼續(xù)執(zhí)行下去；但如果要訪問(wèn)的頁(yè)面尚未調(diào)入到內(nèi)存，便請(qǐng)求操作系統(tǒng)將所缺頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存，
以便進(jìn)程能繼續(xù)運(yùn)行下去。
頁(yè)面置換:如果請(qǐng)求頁(yè)面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，分配給該進(jìn)程的頁(yè)框已用完，就無(wú)法立即裝入所請(qǐng)求頁(yè)面。此時(shí)，
必須將進(jìn)程中的某個(gè)頁(yè)面從內(nèi)存的頁(yè)框調(diào)出到磁盤(pán)上，再?gòu)拇疟P(pán)上將所請(qǐng)求的頁(yè)面調(diào)入到內(nèi)存的該頁(yè)框中。這個(gè)過(guò)程
叫做頁(yè)面置換。
4.6 文件管理
文件管理是操作系統(tǒng)最常見(jiàn)的組成部分。文件管理主要提供目錄及其文件的管理。
4.6.1 文件的概念
文件：保存在外部存儲(chǔ)設(shè)備上的相關(guān)信息的集合。
文件命名：文件主名+擴(kuò)展名
文件存取屬性：
. 只讀：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀操作。
. 讀寫(xiě)：只允許授權(quán)用戶進(jìn)行讀和寫(xiě)的操作。
. 文檔：允許任何用戶進(jìn)行讀寫(xiě)操作。
. 隱藏：不允許用戶直接看到文件名。
文件系統(tǒng)：是對(duì)文件進(jìn)行操作和管理的軟件，是用戶與外存之間的接口。這個(gè)系統(tǒng)將所有文件組織成目錄結(jié)構(gòu)保存在
外存，一個(gè)文件對(duì)應(yīng)其中的一個(gè)目錄條。目錄條記錄有文件名、文件位置等信息。
操作系統(tǒng)對(duì)文件的基本操作包括：
創(chuàng)建文件、文件寫(xiě)、文件讀、文件重定位、文件刪除、文件截短。
對(duì)文件的其它操作包括：文件復(fù)制、重命名、更改屬性等。
4.6.2 文件的物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)
文件結(jié)構(gòu)分物理和邏輯結(jié)構(gòu)。其中物理結(jié)構(gòu)是文件在外存上的存儲(chǔ)組織形式，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備有關(guān)。文件邏
輯結(jié)構(gòu)是指用戶能直接感受到的文件組織結(jié)構(gòu)，它與具體的存儲(chǔ)設(shè)備無(wú)關(guān)。
文件的邏輯結(jié)構(gòu)
無(wú)結(jié)構(gòu)文件
有結(jié)構(gòu)文件
流式文件
索引順序文件
順序文件
索引文件
無(wú)結(jié)構(gòu)的流式文件：是一維的、連續(xù)的、無(wú)結(jié)構(gòu)的字符序列，可以看成是由一條無(wú)結(jié)構(gòu)的記錄組成的文件。
有結(jié)構(gòu)的記錄式文件：是帶有結(jié)構(gòu)的、性質(zhì)相同的記錄的集合。
順序文件：文件所包含的一系列記錄按照某種順序依次連續(xù)存儲(chǔ)。
索引文件：由主文件和索引表構(gòu)成?？梢詫?shí)現(xiàn)快速訪問(wèn)。
(1) 按輸入記錄的先后次序建立數(shù)據(jù)區(qū)和索引表。
(2) 待全部記錄輸入完畢后對(duì)索引表進(jìn)行排序，排序后的索引表和主文件一起就形成了索引文件。
索引順序文件：順序文件和索引文件特點(diǎn)的結(jié)合。順序文件是按主關(guān)鍵字有序排列的，將順序文件的所有記錄分組，
索引表中為每組的首記錄建立一索引項(xiàng)，組與組之間按關(guān)鍵字大小有序排列，組內(nèi)記錄順序查找。
4.6.3 文件的訪問(wèn)方式
1. 順序訪問(wèn)方式
順序訪問(wèn)方式主要適合于對(duì)順序文件的訪問(wèn)。其訪問(wèn)的位置是由指針定位的。讀操作是讀取指針?biāo)甘疚恢玫膬?nèi)容，
并自動(dòng)將指針向后移動(dòng)，以指示下一次讀的位置。而對(duì)寫(xiě)操作，所寫(xiě)的內(nèi)容總是添加到文件的尾部。
順序訪問(wèn)方式是基于磁帶的模型，不僅適合順序存儲(chǔ)設(shè)備(如磁盤(pán))，對(duì)直接存儲(chǔ)設(shè)備(如磁盤(pán))也適合。
2. 直接訪問(wèn)方式
直接訪問(wèn)也稱隨機(jī)訪問(wèn)，它指的是允許跳躍式地隨意存取文件中的任何記錄，而不需要任何順序限制。直接
訪問(wèn)是最為常見(jiàn)和高效的文件訪問(wèn)方式。直接訪問(wèn)方式是基于磁盤(pán)的模型。
3.索引訪問(wèn)方式
在進(jìn)行文件訪問(wèn)時(shí)，首先對(duì)索引文件按關(guān)鍵字進(jìn)行檢索，查找到指向數(shù)據(jù)記錄的指針，根據(jù)該指針實(shí)現(xiàn)對(duì)具
體數(shù)據(jù)記錄的訪問(wèn)。
4.6.4 文件的目錄結(jié)構(gòu)
通常，一個(gè)磁盤(pán)至少應(yīng)包含一個(gè)分區(qū)，每個(gè)分區(qū)用來(lái)保存文件和目錄結(jié)構(gòu)。
文件目錄的組成：每個(gè)文件有一個(gè)文件控制塊FCB，它是文件存在的標(biāo)志，存放了為管理文件所需的所有有關(guān)信息。
把所有的文件控制塊組織在一起，就構(gòu)成了文件目錄，每個(gè)文件控制塊就是其中的一個(gè)目錄項(xiàng)。
文件的目錄系統(tǒng)可以組織成單層目錄結(jié)構(gòu)、雙層目錄結(jié)構(gòu)、樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)、無(wú)環(huán)路目錄結(jié)構(gòu)和通用圖目錄結(jié)構(gòu)。
樹(shù)型目錄結(jié)構(gòu)是目前使用最為廣泛的一種目錄結(jié)構(gòu)。這種目錄結(jié)構(gòu)在邏輯上的構(gòu)成是一棵樹(shù)，子目錄是樹(shù)枝，
而文件是樹(shù)葉。一個(gè)用戶所擁有的子目錄位置不需要統(tǒng)一，在一個(gè)子目錄下可以再創(chuàng)建子目錄。
4.7 輸入／輸出系統(tǒng)管理
每臺(tái)計(jì)算機(jī)都配備了許多外部設(shè)備，它們的性能和操作方式都不一樣。操作系統(tǒng)對(duì)設(shè)備(即輸入/輸出系統(tǒng))管
理的主要目標(biāo)是：方便用戶使用外部設(shè)備，提高CPU 和設(shè)備的利用率。
4.7.1 基本概念
1.端口（port）：I/O 設(shè)備與計(jì)算機(jī)通信的連接點(diǎn)被稱為端口。
2.控制器(controller)：用于操作端口、總線和設(shè)備的一組電子器件，是設(shè)備與總線的連接裝置。
4.7.2 輸入/輸出控制方式
CPU 通過(guò)端口對(duì)外設(shè)進(jìn)行控制的方式有以下幾種：
(1) 程序控制方式
早期計(jì)算機(jī)采用的方式。CPU 向設(shè)備控制器發(fā)出一條I/O 指令啟動(dòng)設(shè)備進(jìn)行一個(gè)字節(jié)的輸入或輸出，然后CPU 就
等待I/O 設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，直到一個(gè)字節(jié)傳送完畢。接下來(lái)，CPU 按以上方式處理下一個(gè)字節(jié)的輸入或輸出。
CPU 絕大部分時(shí)間都用于循環(huán)等待及測(cè)試I/O 是否完成，造成CPU 資源的極大浪費(fèi)。CPU 和外圍設(shè)備只能串行工
作。
(2) 中斷驅(qū)動(dòng)方式
當(dāng)某進(jìn)程要啟動(dòng)某個(gè)I/O 設(shè)備工作時(shí)，首先由CPU 向相應(yīng)設(shè)備的控制器發(fā)出一條I/O 命令，然后CPU 立即返回繼
續(xù)執(zhí)行原來(lái)的任務(wù)，設(shè)備控制器則按照命令的要求去控制I/O 設(shè)備工作。這時(shí)，CPU 與I/O 設(shè)備并行工作。
這種方式CPU 的利用率較高。但這種方式的缺點(diǎn)是在一次數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，發(fā)生中斷次數(shù)較多(每次只傳送一個(gè)字
節(jié))，這將耗去大量CPU 處理時(shí)間。
(3) 直接存儲(chǔ)器訪問(wèn)方式
引入設(shè)備DMA 控制器，在其控制下，以數(shù)據(jù)塊為單位，將數(shù)據(jù)從設(shè)備直接送入內(nèi)存或相反，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)
塊傳送完畢時(shí)才需要CPU 干預(yù)。該方式CPU 的利用率高。
(4) 通道控制方式
通道控制方式是DMA 的發(fā)展，它把對(duì)每一塊數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)變成對(duì)一組數(shù)據(jù)塊的讀寫(xiě)，可以進(jìn)一步減少CPU 的干預(yù)。
更大程度地提高了系統(tǒng)資源的利用率。
4.7.3 I/O 緩沖管理
現(xiàn)代操作系統(tǒng)中，I/O 設(shè)備與CPU(實(shí)際指內(nèi)存)交換數(shù)據(jù)時(shí)，需要使用緩沖技術(shù)。也就是為I/O 設(shè)備設(shè)置緩沖區(qū)暫存數(shù)
據(jù)，等到數(shù)據(jù)積累到一定程度時(shí)，再做批量處理。
引入緩沖：
(1) 緩和CPU 與I/O 設(shè)備間速度不匹配的矛盾；
(2) 減少對(duì)CPU 中斷頻率；
(3) 提高CPU 與I/O 設(shè)備間的并行性。
4.7.4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序
設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與具體設(shè)備有關(guān)，用戶安裝好硬件后還要再安裝驅(qū)動(dòng)程序，計(jì)算機(jī)才能識(shí)別和使用該設(shè)備。每個(gè)外部設(shè)
備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，它也是硬件的身份識(shí)別標(biāo)志，負(fù)責(zé)完成設(shè)備具體的各種動(dòng)作(輸入/輸出操作)。
一旦為I/O 設(shè)備安裝了驅(qū)動(dòng)程序，那么應(yīng)用程序在使用I/O 設(shè)備時(shí)，就不必關(guān)心設(shè)備的特性、I/O 控制方式，
這樣就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序與設(shè)備的無(wú)關(guān)性。
4.8 典型操作系統(tǒng)
4.8.1 Unix
Unix 是一個(gè)通用、交互式、分時(shí)多用戶并支持網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)，是可以運(yùn)行在各種機(jī)型(從微機(jī)到巨型機(jī)在內(nèi))上的通
用操作系統(tǒng)。主要適用于網(wǎng)絡(luò)、大中小型機(jī)。
缺點(diǎn)：軟件少，價(jià)格貴，難掌握。
4.8.2 DOS
DOS 是單用戶、單任務(wù)和字符界面的操作系統(tǒng)，主要為16 位微型計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)，DOS 目前仍在一些微型計(jì)
算機(jī)上運(yùn)行， 但屬于淘汰產(chǎn)品。
4.8.3 Windows
. 界面圖形化，操作便捷
. 采用多任務(wù)機(jī)制
. 支持網(wǎng)絡(luò)功能
. 出色的多媒體功能
. 硬件更容易使用
. 具有眾多應(yīng)用程序的支持
4.8.4 Linux
Linux 是一個(gè)免費(fèi)、源代碼開(kāi)放、自由傳播、類似于Unix 的操作系統(tǒng)。它既可以做各種服務(wù)器操作系統(tǒng)，也
可以安裝在微機(jī)上，并提供上網(wǎng)軟件、文字處理軟件、繪圖軟件、動(dòng)畫(huà)軟件等，它除了命令操作外還提供了類似Windows
風(fēng)格的圖形界面，我國(guó)自行開(kāi)發(fā)的有紅旗、藍(lán)點(diǎn)Linux、麒麟Linux 等。缺點(diǎn)是兼容性差，應(yīng)用軟件安裝困難，操作性
差，使用不習(xí)慣。
4.8.5 Mac OS
Mac OS 是一運(yùn)行于蘋(píng)果系列微型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)。蘋(píng)果機(jī)多用于圖形領(lǐng)域，它往往代表了潮流和時(shí)尚，
代表精美的工業(yè)設(shè)計(jì)，但它不兼容Windows 軟件，所以叫好不叫座。
第七章多媒體技術(shù)
7.1 多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)概述
7.1.1 多媒體計(jì)算機(jī)的概念
從一般意義上講，在計(jì)算機(jī)或通訊領(lǐng)域，媒體是指信息的載體或者信息的存儲(chǔ)實(shí)體，信息載體包括數(shù)字、文字、聲音、
圖形、圖像、視頻，信息的存儲(chǔ)實(shí)體包括磁盤(pán)、磁帶、光盤(pán)、U 盤(pán)等。而就多媒體計(jì)算機(jī)而言，媒體則是指信息載體。
根據(jù)國(guó)際電信聯(lián)盟的定義，媒體可分為5 種：感覺(jué)媒體、表示媒體、顯示媒體存儲(chǔ)媒體、傳輸媒體
多媒體：通常所指的多媒體就是文字、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫(huà)、視頻等各種媒體在計(jì)算機(jī)統(tǒng)一管理下的有機(jī)結(jié)
合。
多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)：計(jì)算機(jī)綜合處理多種媒體信息(文本、圖形、圖像、音頻、視頻和動(dòng)畫(huà))，使多種信息建立
邏輯連接，集成為一個(gè)系統(tǒng)且具有交互性。
7.1.2 多媒體技術(shù)的發(fā)展歷史
1984 年，Apple 公司推出Machintosh 圖形操作系統(tǒng)。
1985 年，世界上第一臺(tái)多媒體計(jì)算機(jī)問(wèn)世。
1986 年，推出光盤(pán)系統(tǒng)。
1990 年，多媒體個(gè)人計(jì)算機(jī)協(xié)會(huì)制定MPC1 標(biāo)準(zhǔn)。
1995 年，Windows95 操作系統(tǒng)問(wèn)世。
7.1.3 多媒體技術(shù)的特點(diǎn)和關(guān)鍵技術(shù)
多媒體特點(diǎn)是：
(1) 多樣性：多媒體不只處理一種媒體，而是綜合處理多種媒體，包括圖文聲像信息。
(2) 集成性：多媒體不是多種媒體簡(jiǎn)單的收集，而是被有機(jī)地集成為系統(tǒng)。
(3) 交互性：多種媒體系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，用戶可以根據(jù)需要來(lái)使用系統(tǒng)。
關(guān)鍵技術(shù)，包括：
① 音頻視頻信號(hào)的獲取技術(shù)
② 多媒體數(shù)據(jù)的壓縮編碼和解碼技術(shù)
③ 音頻視頻數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理和特技
④ 音頻視頻數(shù)據(jù)的輸出技術(shù)
多媒體信息的主要元素
1．文本：包含字母、數(shù)字、漢字等基本元素。
2．圖形：又稱矢量圖。
3．圖像：又稱位圖或像素圖。
4. 動(dòng)畫(huà)：采用編程或動(dòng)畫(huà)軟件創(chuàng)作的連續(xù)畫(huà)面。
5. 音頻：指人耳能聽(tīng)到的連續(xù)變化的音波。
6. 視頻：動(dòng)態(tài)的影視圖像。
7.1.5 未來(lái)多媒體技術(shù)的發(fā)展
(1) 多媒體技術(shù)智能化
把人工智能領(lǐng)域某些研究課題與多媒體計(jì)算機(jī)技術(shù)結(jié)合。
(2) 多媒體信息實(shí)時(shí)處理和壓縮編碼算法芯片化
把多媒體信息實(shí)時(shí)處理和壓縮編碼算法直接放置到CPU 芯片中，從而大大改善多媒體計(jì)算機(jī)的性能指標(biāo)。
(3) 虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
是指運(yùn)用多種技術(shù)綜合形成一種模擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境的人造環(huán)境，用戶在該環(huán)境中通過(guò)五官和大腦的親自體驗(yàn)并參與到該
虛擬環(huán)境中，可以與之交互。讓用戶感覺(jué)到如同置身于真實(shí)世界一樣，它是多媒體技術(shù)的最高境界。
7.2.1 多媒體計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)
(1) 基本硬件設(shè)備:
① 光盤(pán)存儲(chǔ)器
光盤(pán)存儲(chǔ)器由光盤(pán)和光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。
② 音頻卡
又名“聲卡”，主要用于處理聲音，是多媒體計(jì)算機(jī)的基本配置。目前許多計(jì)算機(jī)的主板上都集成了聲卡的功能，
聲卡不再以單獨(dú)形式存在。
聲卡的作用主要有：
① A/D(模/數(shù))轉(zhuǎn)換——將作為模擬量的自然聲音轉(zhuǎn)化成數(shù)字化的聲音，然后以文件形式保存在計(jì)算機(jī)中。
② D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換——把數(shù)字化的聲音轉(zhuǎn)換成模擬量的自然聲音并輸出到聲音還原設(shè)備(例如耳機(jī)、有源音箱、音
箱放大器等)中。
③ 輸入、輸出功能——利用聲卡的輸入/輸出端口可以將模擬信號(hào)引入聲卡并轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)；也可以將數(shù)字信號(hào)
轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)送到輸出端口驅(qū)動(dòng)音響設(shè)備發(fā)出聲音。
聲卡的主要接口：
①總線(Bus)
② 線路輸入(Line in)
③話筒輸入(Mic in)
④線路輸出(Line out)
⑤揚(yáng)聲器輸出(Speaker Out)
⑥游戲棒/MIDI(Joystick/MIDI)
聲卡中的關(guān)鍵部件
(1) 數(shù)字信號(hào)處理器DSP：聲卡的核心部件，用于管理聲音的輸入輸出以及音頻信號(hào)的模/數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)/模轉(zhuǎn)換。
(2) 混音器：可以將幾個(gè)不同聲源進(jìn)行混合錄音。
(3) 音樂(lè)合成器：主要用于MIDI 音樂(lè)文件的播放。
(2) 擴(kuò)展設(shè)備:
具有代表性的擴(kuò)展設(shè)備有：觸摸屏、視頻卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、各種彩色打印機(jī)、彩色投影儀等。
① 觸摸屏：屬于輸入設(shè)備，可通過(guò)手指直接觸及屏幕上的菜單、光標(biāo)、接鈕等。
系統(tǒng)主要由傳感器、控制部件、驅(qū)動(dòng)程序組成。
當(dāng)用手指或其它設(shè)備觸摸顯示器前面的觸摸屏?xí)r，所摸到的位置以坐標(biāo)形式被觸摸屏控制器檢測(cè)到，并通過(guò)接口
送到CPU，從而確定用戶所輸入的信息。
② 視頻卡：插在主機(jī)板的擴(kuò)展槽內(nèi)，可以對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換、編輯和處理，以及保存數(shù)字化文件。
通常使用的視頻采集卡可接收模擬視頻源的信號(hào)(如錄像機(jī)、電視機(jī)、LD 影碟機(jī)等)，并對(duì)該類信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，
然后再壓縮編碼成數(shù)字視頻信號(hào)。
此外，還有一種比較流行的視頻采集卡，我們稱之為IEEE1394 數(shù)字視頻采集卡。它主要的作用是將數(shù)碼攝像
機(jī)中存放在數(shù)碼攝像帶上的視頻數(shù)據(jù)傳送到電腦硬盤(pán)中，和模擬采集不同的是它在傳送數(shù)據(jù)的過(guò)程中沒(méi)有任何質(zhì)量損
失
③ 掃描儀：是一種圖形輸入設(shè)備。配合適當(dāng)?shù)膽?yīng)用軟件后，掃描儀還可以進(jìn)行中、英文智能識(shí)別。
掃描儀工作原理：把原件面朝下放在掃描儀的玻璃臺(tái)上，掃描儀內(nèi)發(fā)出光照射原件，反射光線經(jīng)光學(xué)鏡面導(dǎo)向后，照
射到CCD 的光敏器件上。CCD 將不同顏色光的強(qiáng)度轉(zhuǎn)換成等價(jià)的電信號(hào)，再送到模數(shù)轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換成代表每個(gè)像素
色調(diào)或顏色的數(shù)字值。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)掃描頭沿平臺(tái)作微增量運(yùn)動(dòng),每移動(dòng)一步，即獲得一行像素值。
④ 數(shù)碼照相機(jī)
數(shù)碼相機(jī)采用CCD 作為記錄圖像的介質(zhì)，CCD 實(shí)際上是一塊布滿光敏元件的感光板， 它通過(guò)光照的不同引起
的電荷分布的不同來(lái)記錄被攝入的物體。
幾個(gè)技術(shù)指標(biāo)(簡(jiǎn)介)
1、CCD 和像素：CCD 上感光元件越多則像素就越多，像素越多則圖像越清晰。
2、存儲(chǔ)卡：數(shù)碼相機(jī)攝入的像片直接存儲(chǔ)在相機(jī)存儲(chǔ)卡中。
3、對(duì)焦和變焦：對(duì)焦，是指將透過(guò)鏡頭折射后的影像準(zhǔn)確投射到CCD 感光板上，形成清晰的影像。
7.2.2 多媒體計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)
1.多媒體設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，用于在啟動(dòng)操作系統(tǒng)時(shí)把設(shè)備的狀態(tài)、型號(hào)、工作模式等信息提供給操作系統(tǒng)，并駐留在內(nèi)存
中供系統(tǒng)調(diào)用。
2.多媒體產(chǎn)品制作軟件，主要包括圖像、視頻、音頻的編輯制作。
3.多媒體平臺(tái)軟件，用于多媒體素材的組合。
4.工具軟件，用于加工和處理數(shù)據(jù)，如壓縮、加密等。
5.應(yīng)用軟件包括，Windows 系統(tǒng)提供的多媒體軟件、動(dòng)畫(huà)播放軟件、聲音播放軟件、光盤(pán)刻錄軟件等。
7.3 音頻信息的獲取和處理
7.3.1 數(shù)字音頻基本概念
聲音是一種機(jī)械振動(dòng)。模擬音頻技術(shù)把這種機(jī)械振動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并以模擬電壓的幅度表示聲音強(qiáng)弱。
模擬音頻信號(hào):聲音波形在時(shí)間和幅度上都是連續(xù)的，一般用不同的電壓表示。由于模擬音頻信號(hào)是連續(xù)的，
所以不能由計(jì)算機(jī)直接處理。
數(shù)字音頻信號(hào):是把表示聲音強(qiáng)弱的模擬電壓用數(shù)字表示。
7.3.2 音頻信息的數(shù)字化
數(shù)字音頻信號(hào)是由模擬聲音經(jīng)采樣、量化和編碼得來(lái)的。其信號(hào)在時(shí)間和幅度上都用離散的數(shù)字序列表示。
(1) 采樣—— 時(shí)間上的離散
其過(guò)程是每隔一個(gè)時(shí)間間隔在模擬聲音的波形上取一個(gè)幅度值，把時(shí)間上的連續(xù)信號(hào)變成時(shí)間上的離散信號(hào)。
采樣頻率是指計(jì)算機(jī)每秒鐘采集多少個(gè)聲音樣本。
奈奎斯特(Nyquist)采樣定理：采樣頻率≥聲音信號(hào)最高頻率× 2
采樣頻率越高，單位時(shí)間所得到的振幅值就會(huì)越多，因而對(duì)于原聲音曲線的模擬也就越精確。
主流聲卡的采樣頻率一般可分為22.05KHz、44.1KHz、48KHz 三個(gè)等級(jí)，22.05 只能達(dá)到FM 廣播的聲質(zhì)，
44.1KHz 則是理論上的CD 音質(zhì)界限，48KHz 則更加精確一些。
(2) 量化— 幅度上的離散
量化的過(guò)程是將采樣后的信號(hào)按整個(gè)聲波的幅度劃分成有限個(gè)區(qū)段(量化間距) ，然后把落入某個(gè)間距內(nèi)的值
歸為一類，并賦予相同的量化值。
失真在采樣過(guò)程中是不可避免的，從下面兩幅圖我們可以直觀地看出，當(dāng)采用更高的采樣頻率、量化精度，
就可以減少失真。但由此得到的數(shù)字音頻信號(hào)數(shù)據(jù)量也就越大。
(3) 編碼
由于經(jīng)采樣和量化后的音頻信號(hào)數(shù)據(jù)量很大，所以一般要先對(duì)數(shù)字化的音頻信息進(jìn)行壓縮和編碼后再在計(jì)算
機(jī)內(nèi)傳輸和存儲(chǔ)。在播放這些聲音時(shí)，還需要經(jīng)解碼器將二進(jìn)制編碼恢復(fù)成原來(lái)的模擬聲音信號(hào)播放。
7.3.3 數(shù)字音頻文件格式
(1) WAV 文件格式：來(lái)源于對(duì)聲音模擬波形采樣，量化、編碼。這種文件最大的缺點(diǎn)是占用存儲(chǔ)空間大。適用
領(lǐng)域：音頻原始素材保存。該格式是通用音頻格式。
未壓縮的波形音頻文件WAV 和CD 音頻光盤(pán)的存儲(chǔ)容量計(jì)算如下：
存儲(chǔ)量=采樣頻率×采樣量化位數(shù)×聲道數(shù)×?xí)r間/8
舉例：采樣頻率為44.1KHz，采樣數(shù)據(jù)量化位數(shù)(或稱采樣精度)為16 位、雙聲道，一張60 分鐘的CD 唱片所占存
儲(chǔ)容量為： (44.1×1000×16×2×3600)/8=635040000(B)≈606(M)
(2) MP3 文件格式：采用1:10～1:20 壓縮率制作的數(shù)字音頻文件。必須經(jīng)過(guò)解壓縮才能播放，數(shù)據(jù)量小。
(3) RA 文件格式：最早的因特網(wǎng)流媒體音頻，音質(zhì)相對(duì)較差。特點(diǎn)是可在低的帶寬下在網(wǎng)上實(shí)時(shí)播放。
(4) WMA 文件格式：因特網(wǎng)流媒體音頻，用于在互聯(lián)網(wǎng)上播放的壓縮音頻文件。質(zhì)量?jī)?yōu)于RA。
(5) MID 文件格式：是一種通過(guò)電子樂(lè)器彈奏，數(shù)字化合成的音頻文件，占用空間很小。
(6) APE 文件格式：是一種音頻無(wú)損壓縮格式，可壓縮到傳統(tǒng)無(wú)損格式WAV 文件的一半；而在音質(zhì)上超越一
般的MP3，達(dá)到和CD 相同的音質(zhì)。
(7) AIF 文件格式：Apple 計(jì)算機(jī)的音頻文件格式。
7.4 圖像信息的獲取和處理
7.4.1 圖像與圖形的區(qū)別
圖像由像素構(gòu)成，像素是組成圖像最基本的元素，每個(gè)圖像點(diǎn)用若干個(gè)二進(jìn)制位進(jìn)行描述。圖像通常用于表現(xiàn)自然景
觀、人物、動(dòng)物、植物等復(fù)雜的場(chǎng)景。
圖形是由具有方向和長(zhǎng)度的矢量線段構(gòu)成。圖形使用坐標(biāo)、運(yùn)算關(guān)系以及顏色數(shù)據(jù)進(jìn)行描述，因此把圖形叫
做“矢量圖”。圖形的數(shù)據(jù)量小，常用于表現(xiàn)直線、曲線以及由各種線段圍成的圖形，不適于描述色彩豐富、復(fù)雜的自
然影像。
7.4.2 顏色的基本概念
(1) 顏色的基本描述
彩色可用亮度、色調(diào)和飽和度來(lái)描述，人眼看到任意彩色光都是這三個(gè)特性的綜合效果。亮度是光作用于人
眼時(shí)所引起的明亮程度的感覺(jué)。色調(diào)是反映的是顏色的種類。飽和度是指顏色的純度，飽和度越深顏色越鮮明。
自然界常見(jiàn)的各種彩色光都可以由紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三種顏色光按不同比例相配而成，這就是色彩學(xué)中最基本的原
理——三基色原理。
把三種基色光按不同比例結(jié)合時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)完整的光譜，包含所有的色彩。通常稱之為相加混色。
(2) 顏色空間表示
顏色通常用三個(gè)獨(dú)立的屬性來(lái)描述，三個(gè)獨(dú)立的變量綜合就構(gòu)成了一個(gè)空間坐標(biāo)，這就是顏色空間。顏色空
間可分為兩大類：基色顏色空間(RGB、CMY 等) 和色、亮分離顏色空間(YUV、HSL 等)。
① RGB 色彩空間：由紅、綠、藍(lán)3 種顏色光按不同比例相配而成，主要用于計(jì)算機(jī)顯示。
② CMY 色彩空間：三基色是青、品紅和黃，簡(jiǎn)稱為CMY，適用于彩色印刷或彩色打印。
③ YUV 和YIQ 色彩空間：適用于彩色電視系統(tǒng)，其中Y 表示亮度信號(hào)，UV 表示色差信號(hào)。美國(guó)、日本采
用YIQ 彩色系統(tǒng)，Y 仍為亮度信號(hào)，IQ 表示色差信號(hào)。
④ HSL 色彩空間:H 表示色調(diào)，S 表示顏色的飽和度，L 表示光的亮度。
7.4.3 圖像信息的數(shù)字化
一幅圖像在用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理之前必須先轉(zhuǎn)化為數(shù)字形式。圖像數(shù)字化過(guò)程可分為采樣、量化和編碼。
(1) 采樣：圖像采樣就是對(duì)圖像在水平方向和垂直方向上等間隔地分割成矩形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每個(gè)矩形網(wǎng)格稱為像
素點(diǎn)。像素總數(shù)就是圖像的分辨率。
(2) 量化：是將采樣值劃分成各種等級(jí)，用一定位數(shù)的二進(jìn)制數(shù)來(lái)表示采樣的值。量化位數(shù)越大，則越能真實(shí)地反映原
有圖像的顏色，但得到的數(shù)字圖像容量也越大。
在量化時(shí)表示量化的色彩值(或灰度值)所需的二進(jìn)制位數(shù)稱為量化字長(zhǎng)。一般可用8 位、16 位、24 位或更高
的量化字長(zhǎng)來(lái)表示圖像的顏色。
(3) 編碼：圖像編碼是按一定的規(guī)則，將量化后的數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式存儲(chǔ)在文件中。
7.4.4 圖像的屬性
(1) 圖像分辨率
是指打印圖像時(shí)，在每英寸上打印的像素?cái)?shù)。(圖像的像素大小是指位圖在高、寬兩個(gè)方向的像素?cái)?shù)相乘的
結(jié)果。)
(2) 顏色數(shù)量和深度
顏色深度是指在某一顏色系統(tǒng)中圖像的每個(gè)顏色所用的二進(jìn)制位數(shù)，而顏色數(shù)量是指該顏色系統(tǒng)中共有多少
種顏色。
顏色深度小于24bit 的圖像稱為索引彩色圖像，其像素顏色取自一個(gè)顏色查找表中最接近的顏色，這種方法顯示的顏色
不是圖像本身真正的顏色，稱為偽彩色。
當(dāng)某個(gè)圖像的顏色深度達(dá)到或高于24bit 時(shí)，其顏色數(shù)量已經(jīng)足夠多，且圖像的色彩和表現(xiàn)力非常強(qiáng)，基本上
還原了自然影像，習(xí)慣上把這種圖像叫做“真彩色圖像”。
真彩色的每個(gè)像素的顏色由RGB 基色分量的數(shù)值直接決定。每個(gè)基色分量占一個(gè)字節(jié)，共有3 個(gè)字節(jié)即24bit，
可生成的顏色數(shù)為224=16777216，即1600 萬(wàn)種顏色。
而32 位真彩色是用其中的24 位描述顏色部分，另外8 位記錄256 級(jí)灰度，用以加強(qiáng)真彩色的質(zhì)量。
7.4.6 圖像信息的獲取方法
(1) 使用數(shù)碼相機(jī)拍照
利用數(shù)碼相機(jī)或者數(shù)碼攝像機(jī)直接拍攝自然影像，是最簡(jiǎn)單的獲取圖像的手段。
(2) 使用掃描儀掃描
在掃描圖像時(shí)，應(yīng)根據(jù)圖像的使用場(chǎng)合，選擇合適的掃描分辨率。分辨率越大，圖像的細(xì)節(jié)部分越清晰，但
是圖像的數(shù)據(jù)量也會(huì)越大。
(3) 使用現(xiàn)成圖像
可從正式出版的圖片庫(kù)光盤(pán)或互聯(lián)網(wǎng)上獲得。
7.5.1 動(dòng)畫(huà)的概念和發(fā)展歷史
動(dòng)畫(huà)由多幅畫(huà)面組成，當(dāng)畫(huà)面快速連續(xù)地播放時(shí)，由于人類眼睛存在“視覺(jué)滯留效應(yīng)”而產(chǎn)生動(dòng)感。所謂“視覺(jué)滯留效應(yīng)”
是指當(dāng)被觀察的物體消失后，物體仍在大腦視覺(jué)神經(jīng)中停留的時(shí)間約為1/24s。換句話說(shuō)，如果每秒快速更換24 個(gè)畫(huà)
面或更多的畫(huà)面，那么，前一個(gè)畫(huà)面在腦海中消失之前，下一個(gè)畫(huà)面已經(jīng)映入眼簾，大腦感受的影像是連續(xù)的。
7.5.2 電腦動(dòng)畫(huà)
電腦動(dòng)畫(huà)有兩大類，一類是幀動(dòng)畫(huà)，另一類是矢量動(dòng)畫(huà)。
幀動(dòng)畫(huà)以幀作為動(dòng)畫(huà)構(gòu)成的基本單位，很多幀組成一部動(dòng)畫(huà)片。幀動(dòng)畫(huà)借鑒傳統(tǒng)動(dòng)畫(huà)的概念，一幀對(duì)應(yīng)一個(gè)
畫(huà)面，每幀的內(nèi)容不同。當(dāng)連續(xù)演播時(shí)，形成動(dòng)畫(huà)視覺(jué)效果。
矢量動(dòng)畫(huà)是經(jīng)過(guò)電腦計(jì)算而生成的動(dòng)畫(huà)，其畫(huà)面只有一幀，主要表現(xiàn)變化的圖形、線條、文字和圖案。矢量動(dòng)畫(huà)通常
采用編程或矢量動(dòng)畫(huà)制作軟件來(lái)完成。
7.5.3 制作動(dòng)畫(huà)的設(shè)備和軟件
制作動(dòng)畫(huà)應(yīng)盡可能采用高速CPU，足夠大的內(nèi)存容量，以及大的硬盤(pán)空間，制作三維動(dòng)畫(huà)時(shí)最好配置較高檔的顯示卡。
常用的動(dòng)畫(huà)制作軟件：
Flash——網(wǎng)頁(yè)動(dòng)畫(huà)軟件。
3D Studio Max——三維造型和動(dòng)畫(huà)軟件。
7.5.4 視頻處理
視頻與動(dòng)畫(huà)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。視頻來(lái)自于數(shù)碼攝像機(jī)拍攝和經(jīng)數(shù)字化的模擬攝像資料等，常用于表現(xiàn)真實(shí)場(chǎng)景。動(dòng)畫(huà)
則是借助于編程或動(dòng)畫(huà)制作軟件生成一系列景物畫(huà)面。
常用的視頻編輯軟件：
Premiere——視頻編輯軟件。
繪聲繪影——視頻編輯軟件。
7.5.4 動(dòng)畫(huà)和視頻常見(jiàn)的文件格式
(1) GIF 格式：有兩種類型，一種是固定畫(huà)面的圖像文件；另一種是多畫(huà)面動(dòng)畫(huà)文件，均采用256 色。
(2) SWF 格式：用Flash 軟件制作的動(dòng)畫(huà)文件格式。該格式的動(dòng)畫(huà)主要在網(wǎng)絡(luò)上演播，特點(diǎn)是數(shù)據(jù)量小，動(dòng)畫(huà)
流暢，但不能進(jìn)行修改和加工。
(3) AVI 格式(標(biāo)準(zhǔn))：通用的視頻文件格式。兼容好、調(diào)用方便、圖像質(zhì)量好，但缺點(diǎn)是文件體積過(guò)于龐大。
(4) DV AVI 格式：數(shù)碼AVI 格式。它不同于傳統(tǒng)AVI 格式，數(shù)碼攝像機(jī)就是使用這種格式記錄視頻數(shù)據(jù)的。
(5) DivX 格式：采用DivX 編碼的AVI 格式。它可把DVD 視頻壓縮為原來(lái)的10%，質(zhì)量接近DVD 視頻光盤(pán)的
效果。經(jīng)壓縮后的視頻文件擴(kuò)展名也是.avi。
(6) MPEG 格式：用MPEG 算法壓縮得到的視頻文件。VCD 是用MPEG-1 格式壓縮的，DVD 則是用MPEG-2 格式壓
縮的。
(7) RM 格式：視頻流媒體技術(shù)始創(chuàng)者。圖像質(zhì)量較差。特別適合帶寬較小的網(wǎng)絡(luò)用戶在網(wǎng)上實(shí)時(shí)觀看。
(8) RMVB 格式：它是RM 格式的升級(jí)。它的文件大小比DivX 影片減少了近45%，而視聽(tīng)覺(jué)效果與其相當(dāng)。
(9) ASF 格式：微軟開(kāi)發(fā)的適合在網(wǎng)頁(yè)中插播的流格式視頻文件。
(10) WMV：也是微軟開(kāi)發(fā)的一種可在網(wǎng)上實(shí)時(shí)播放流格式視頻文件。效果好于ASF 和RM 格式的視頻文件。
7.6.1 多媒體數(shù)據(jù)壓縮概述
嚴(yán)格意義上的數(shù)據(jù)壓縮起源于人們對(duì)概率的認(rèn)識(shí)。當(dāng)我們對(duì)文字信息進(jìn)行壓縮編碼時(shí)，如果為出現(xiàn)概率較高的字母賦
予較短的編碼，為出現(xiàn)概率較低的字母賦予較長(zhǎng)的編碼，總的編碼長(zhǎng)度就能縮短不少。
壓縮就是去掉信息中的冗余，即保留不確定的信息，去除確定的信息(可推知的)。
(1) 多媒體數(shù)據(jù)壓縮的必要性
圖像（30 萬(wàn)像素，真彩色）
(640×480×24)÷8÷1024=900KB
視頻（PAL 制式,每秒25 幀）
(900×25)÷1024 ≈22MB /s
聲音（采樣頻率44.1KHz， 16 位量化，雙聲道）
(44.1×1000×16×2) ÷8 ÷ 1024=172KB/s
(2) 多媒體數(shù)據(jù)壓縮的可能性
多媒體數(shù)據(jù)可以被壓縮，是因?yàn)槠渲写嬖谥哂嘈畔ⅰ?br>1.空間冗余：圖像中的某個(gè)區(qū)域相鄰像素的顏色信息相同，則該相鄰像素在數(shù)字化圖像中就表現(xiàn)為空間冗余。
2.時(shí)間冗余：在一個(gè)圖像序列的兩幅相鄰圖像中，后一幅圖像與前一幅圖像之間有著較大的相關(guān)。
3. 結(jié)構(gòu)冗余：有些圖像的紋理區(qū)，圖像的像素值存在著明顯的分布模式。于是，已知分布模式，可以通過(guò)某一過(guò)程生
成圖像。
4.知識(shí)冗余：有些圖像的理解與某些基礎(chǔ)知識(shí)有相當(dāng)大的相關(guān)性。例如，人臉的圖像有固定的結(jié)構(gòu)。
5.視覺(jué)冗余：是指人的視覺(jué)分辯率要低于實(shí)際圖像而產(chǎn)生的冗余。
例如，人的視覺(jué)對(duì)灰度的分辯率為26，而一般圖像量化采用的灰度等級(jí)為28。
7.6.2 多媒體數(shù)據(jù)壓縮的主要方法
多媒體數(shù)據(jù)壓縮的主要方法可分為統(tǒng)計(jì)編碼、預(yù)測(cè)編碼、變換編碼等。
7.6.3 多媒體的主要壓縮標(biāo)準(zhǔn)
(1) JPEG 標(biāo)準(zhǔn)：適合靜態(tài)彩色和灰度圖像。一般對(duì)單色和彩色圖像的壓縮比通常分別為10:1 和15:1。以JPEG 方式壓
縮的文件擴(kuò)展名為.JPG。
JPEG2000：JPEG 的升級(jí)版，其壓縮率比JPEG 高約30％左右。
(2) MPEG 標(biāo)準(zhǔn)：針對(duì)運(yùn)動(dòng)圖像設(shè)計(jì)的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
MPEG-1 是一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)。VCD 采用MPEG-1 壓縮標(biāo)準(zhǔn)。
MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)適合HDTV 高清電視的視頻及伴音信號(hào)壓縮，DVD 采也用MPEG-2 標(biāo)準(zhǔn)。
MPEG-4 可利用很窄的帶寬壓縮和傳輸數(shù)據(jù)，以求用最少數(shù)據(jù)獲得最佳圖像質(zhì)量。它的目的是用來(lái)做互聯(lián)網(wǎng)
視像傳送、交互式視頻游戲，實(shí)時(shí)可視通信等。
MPEG-7 主要用于多媒體信息檢索服務(wù)，本質(zhì)上說(shuō)就是我們常常在網(wǎng)上使用的搜索引擎，只不過(guò)它提供的是
多媒體的信息查詢服務(wù)。
(3) H.261 視聽(tīng)通信編碼
H.261 是國(guó)際電聯(lián)為可視電話和電視會(huì)議制定的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。其主要缺點(diǎn)是圖像質(zhì)量較差。
第八章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
網(wǎng)絡(luò)主要有三種：電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，其中發(fā)展最快并起核心作用的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
(Computer Network)。
7.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展
第1 階段：網(wǎng)絡(luò)誕生階段
(一臺(tái)主機(jī)聯(lián)接多個(gè)終端)
第2 階段：網(wǎng)絡(luò)形成階段
(用通信線路將若干臺(tái)主機(jī)互連,實(shí)現(xiàn)資源共享)
. 第3 階段：互聯(lián)互通階段
. (計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)得到普及化的階段,網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化)
第4 階段：大型高速網(wǎng)絡(luò)階段
(全球以美國(guó)為核心的高速計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)即Internet 已經(jīng)形成，并迅速普及。)
8.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與分類
定義:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備和線路將分布在不同地理位置的、功能獨(dú)立的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中
資源共享和通信的系統(tǒng)。
從系統(tǒng)功能的角度來(lái)看，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)包括三個(gè)組成部分：
(1) 通信子網(wǎng)：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信，是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的設(shè)備及其軟件的集合。(如傳輸線路、通信設(shè)備)
(2) 資源子網(wǎng)：實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的設(shè)備和軟件集合。(如計(jì)算機(jī)、軟件、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)等)
(3) 通信協(xié)議：通信雙方共同遵守的規(guī)則和約定。
分類---- 從規(guī)模上可以分為以下幾種：局域網(wǎng)→城域網(wǎng)→廣域網(wǎng)→互聯(lián)網(wǎng)
接入網(wǎng)在一般意義上是指骨干網(wǎng)到用戶終端之間的所有設(shè)備，其長(zhǎng)度一般為幾百米到幾公里，因而被形象地稱為“最后
一公里”。由于骨干網(wǎng)一般采用光纖結(jié)構(gòu)，傳輸速度快，因此接入網(wǎng)便成了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的瓶頸。
局域網(wǎng):通常指覆蓋距離小于10km 以內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)， 其應(yīng)用場(chǎng)合有：同一房間內(nèi)的所有主機(jī)、同一樓內(nèi)的所有主機(jī)、同一
校園內(nèi)或企業(yè)園區(qū)內(nèi)的所有主機(jī)(如大學(xué)校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、智能小區(qū)網(wǎng)等等)。
城域網(wǎng):指所有主機(jī)分布在同一城市內(nèi)，覆蓋范圍大約在10～100km?？梢詾橐粋€(gè)或幾個(gè)單位所擁有，用來(lái)將多個(gè)局域
網(wǎng)進(jìn)行互連。城域網(wǎng)往往由許多大型局域網(wǎng)組成，是局域網(wǎng)或個(gè)人用戶與Internet 連接的一個(gè)中間層次，是一個(gè)電信運(yùn)
營(yíng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)，如中國(guó)電信下屬的各個(gè)城市電信網(wǎng)絡(luò)。
廣域網(wǎng)：指網(wǎng)絡(luò)中所有主機(jī)與工作站點(diǎn)分布的地理范圍覆蓋幾十到幾千公里的范圍，比如同一個(gè)大城市，同一個(gè)國(guó)家
或同一個(gè)洲甚至跨越幾個(gè)洲等。一般將城域網(wǎng)以上的骨干網(wǎng)稱為廣域網(wǎng)。如中國(guó)電信骨干網(wǎng)就是由多個(gè)城域網(wǎng)互聯(lián)，
它通過(guò)北京、上海、廣州3 個(gè)國(guó)際出口接入到全球Internet 中。
互聯(lián)網(wǎng): Internet 是遍布全球的聯(lián)絡(luò)各個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的總網(wǎng)絡(luò)。
8.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能
. 數(shù)據(jù)通信(這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能。)
. 資源共享(網(wǎng)絡(luò)的軟硬件資源可為多個(gè)用戶所共享。)
. 并行和分布式處理(將任務(wù)分散到不同的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行并行和分布處理，均衡各計(jì)算機(jī)的負(fù)載。)
. 提高系統(tǒng)可靠性(一旦某臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，網(wǎng)絡(luò)上其它的計(jì)算機(jī)馬上上可以承擔(dān)原先由該故障機(jī)所承擔(dān)的
任務(wù)。)
8.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，人把計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備抽象為“點(diǎn)”，把網(wǎng)絡(luò)中的電纜等通信介質(zhì)抽
象為“線”，這樣就可以將一個(gè)復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)抽象為由點(diǎn)和線組成的幾何圖形。人們稱這種圖形為網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)?br>結(jié)構(gòu)。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型：
(1) 總線型網(wǎng)絡(luò)
將所有的節(jié)點(diǎn)都連接到一條電纜上布線方式。
設(shè)備：網(wǎng)卡、同軸電纜、連接頭。
特點(diǎn): 安裝簡(jiǎn)便，成本低，但故障診斷較困難。
說(shuō)明：該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本被淘汰。
(2) 星型網(wǎng)絡(luò)
由中央節(jié)點(diǎn)與各個(gè)計(jì)算機(jī)連接組成的網(wǎng)絡(luò)。
設(shè)備：網(wǎng)卡、雙絞線、交換機(jī)。
特點(diǎn)：控制簡(jiǎn)單、故障診斷容易、容易在網(wǎng)絡(luò)中增加新的站點(diǎn)。缺點(diǎn)是中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重。
說(shuō)明：該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在局域網(wǎng)中應(yīng)用最廣。
(3) 環(huán)型網(wǎng)絡(luò)
環(huán)型網(wǎng)絡(luò)各個(gè)結(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中形成一個(gè)閉合的環(huán)，信息在環(huán)中作單向流動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)任意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)之間的通信。
說(shuō)明：該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本被淘汰。
(4) 樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)
樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)是星型網(wǎng)絡(luò)的一種變體，它是一個(gè)樹(shù)形層次結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br>(5) 網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)狀型網(wǎng)絡(luò)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都與其他節(jié)點(diǎn)有一條專業(yè)線路相連。
在上述5 種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，前3 種主要用于局域網(wǎng)。另外，在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中，特別是大型的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
一般是上述幾種網(wǎng)絡(luò)相互連接而成，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
8.1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)
. 帶寬：網(wǎng)絡(luò)上能夠同時(shí)傳輸信息的最大容量。
. 時(shí)延：指一個(gè)數(shù)據(jù)分組從網(wǎng)絡(luò)的一端傳輸?shù)侥繕?biāo)端所需要的時(shí)間。
. 網(wǎng)絡(luò)容量：指一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中所能容納的最大的網(wǎng)絡(luò)終端數(shù)目。
. 支持的協(xié)議與服務(wù)：網(wǎng)絡(luò)所支持的協(xié)議越多，則能提供的服務(wù)也越多。
8.2.1 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述
在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中為進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一個(gè)協(xié)議定義了通信內(nèi)容是什么，通信如
何進(jìn)行以及何時(shí)進(jìn)行。
相互通信的兩個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須高度協(xié)調(diào)地工作，而這種“協(xié)調(diào)”是相當(dāng)復(fù)雜的。采用“分層”的方式可將復(fù)雜的問(wèn)題轉(zhuǎn)化
為若干比較易于研究和處理的局部問(wèn)題。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是指網(wǎng)絡(luò)所劃分的各層及在這些層上所使用的協(xié)議的集合。
分層是一種很有用的思想，它簡(jiǎn)化了協(xié)議的設(shè)計(jì)，每一層完成一定的功能。網(wǎng)絡(luò)功能分層的好處是這些層次可以各司
其職，由不同廠家開(kāi)發(fā)的各層軟硬件設(shè)備可以配合使用。一個(gè)層次的設(shè)備更新或軟件重寫(xiě)不會(huì)影響到其它層次。
8.2.2 ISO OSI/RM 模型
OSI 是一個(gè)七層網(wǎng)絡(luò)模型，包括物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層。每一層
均有自己的一套功能集，并與緊鄰的上層和下層交互作用。
需要指出的是OSI 參考模型僅僅是一個(gè)為制定標(biāo)準(zhǔn)而提供的概念性框架。
在所有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)參考模型中OSI 參考模型和TCP/IP 參考模型最重要的兩個(gè)。
物理層：該層負(fù)責(zé)原始的比特流數(shù)據(jù)信號(hào)的傳送以及定義計(jì)算機(jī)和通訊設(shè)備之間的接口標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)據(jù)鏈路層：負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的幀傳輸，用于建立、維護(hù)和釋放數(shù)據(jù)鏈路，以及傳輸差錯(cuò)的檢出與恢復(fù)。
網(wǎng)絡(luò)層：解決的是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間的通信問(wèn)題。即無(wú)論兩臺(tái)計(jì)算機(jī)相距多遠(yuǎn)，中間相隔多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)，這一層保障它們
可以互相通信。
傳輸層：作用是把數(shù)據(jù)可靠地從一方送到另一方，解決的是數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)之間傳輸?shù)馁|(zhì)量問(wèn)題。該層傳送的信息單位是
報(bào)文。
會(huì)話層：功能包括：負(fù)責(zé)建立和終止網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸。
表示層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的表示，比如發(fā)送數(shù)據(jù)之前的加密，接收數(shù)據(jù)時(shí)的解密，中英文的翻譯等等。
應(yīng)用層：該層提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用軟件之間的接口服務(wù)。常用的電子郵件服務(wù)，文件傳輸服務(wù)等都是這一層提供的。
例如，主機(jī)A 向主機(jī)B 傳送數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)用進(jìn)程要把數(shù)據(jù)逐層向下傳，經(jīng)過(guò)傳輸層后進(jìn)入到網(wǎng)絡(luò)層，該層將報(bào)文拆成若
干IP 數(shù)據(jù)報(bào)(分組)，再往下傳到數(shù)據(jù)鏈路層組成幀，然后經(jīng)物理層形成比特流進(jìn)入通訊網(wǎng)絡(luò)。每層向下傳時(shí)加入該層
相關(guān)控制信息，傳入主機(jī)B 后再一層層地剝?nèi)タ刂菩畔?，最后完成?shù)據(jù)的傳送。
在OSI 的7 層模型中，網(wǎng)絡(luò)層以下3 層表現(xiàn)為通訊子網(wǎng)，之上的各層表現(xiàn)為資源子網(wǎng)。
8.2.3 TCP/IP 模型
TCP/IP 意為傳輸控制協(xié)議/互連網(wǎng)協(xié)議。TCP/IP 實(shí)際上已經(jīng)成為互連網(wǎng)通信的標(biāo)準(zhǔn)。
應(yīng)用層
表示層
會(huì)話層
傳輸層
網(wǎng)絡(luò)層
數(shù)據(jù)鏈路層
物理層
應(yīng)用層
OSI參考模型TCP/IP參考模型
傳輸層
互聯(lián)層
主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)接口
網(wǎng)絡(luò)接口層：該層由數(shù)據(jù)鏈路層和物理層合并而成，利用原有數(shù)據(jù)鏈路層和物理層標(biāo)準(zhǔn)。
網(wǎng)絡(luò)層：主要協(xié)議是網(wǎng)際協(xié)議IP，由它處理分組在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸。
傳輸層：主要為兩臺(tái)主機(jī)上的應(yīng)用程序提供有連接（TCP 協(xié)議）或無(wú)連接（UDP 協(xié)議）通信。
應(yīng)用層：綜合了OSI 應(yīng)用層、表示層、會(huì)話層的功能。
8.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信介質(zhì)
8.3.1 雙絞線
類型: 屏蔽雙絞線（STP）；非屏蔽雙絞線（UTP）
5 類和超5 類雙絞線是目前網(wǎng)絡(luò)布線的主流。6 類雙絞線主要用于的千兆網(wǎng)上，現(xiàn)在也普遍用于局域網(wǎng)中。
8.3.2 同軸電纜
同軸電纜用于總線型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?。而目前同軸電纜大多已被光纖取代。但有線電視和某些局域網(wǎng)還有使用。
8.3.3 光纖
光纖采用非常細(xì)的石英玻璃纖維作為纖芯，外涂一層低折射率的包層和保護(hù)層。
8.3.4 微波
微波是一種重要的無(wú)線傳輸介質(zhì)。數(shù)字微波設(shè)備所接收與傳送的是數(shù)字信號(hào)，有較好的通信品質(zhì)。
8.4.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)硬件主要包括網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備兩大類。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)設(shè)備有服務(wù)器、客
戶機(jī)。
(1) 服務(wù)器：是提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的主機(jī)，一般網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器要安裝相關(guān)的服務(wù)軟件并能被網(wǎng)絡(luò)中的其它計(jì)算機(jī)訪問(wèn)。網(wǎng)絡(luò)服
務(wù)器有文件服務(wù)器、WWW 服務(wù)器、郵件服務(wù)器、通信服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。
(2) 客戶機(jī)：有時(shí)也稱為工作站，通過(guò)它可以訪問(wèn)服務(wù)器上的資源。
常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備有網(wǎng)卡、中繼器、網(wǎng)橋、集線器、交換機(jī)、路由器等。
(1) 網(wǎng)絡(luò)接口卡：簡(jiǎn)稱網(wǎng)卡，它能夠使工作站、服務(wù)器、打印機(jī)或其他節(jié)點(diǎn)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)接收并發(fā)送數(shù)據(jù)。全球每個(gè)網(wǎng)
卡都有一個(gè)唯一的網(wǎng)卡地址(MAC)，網(wǎng)卡屬于OSI 模型的物理層的設(shè)備。
(2) 中繼器：由于信號(hào)在傳輸過(guò)程中有衰減，中繼器作用是放大信號(hào)以使其傳輸?shù)酶h(yuǎn)一些。中繼器屬于OSI
模型的物理層的設(shè)備。
(3) 集線器：也稱為HUB，它只是一個(gè)信號(hào)放大和中轉(zhuǎn)的設(shè)備，有多個(gè)端口連接一組工作站。集線器的基本功能是信
號(hào)分發(fā)，把一個(gè)端口接收的信號(hào)向所有端口分發(fā)出去。因而容易形成數(shù)據(jù)堵塞。集線器屬于OSI 模型的物理層的設(shè)備。
(4) 網(wǎng)橋：具有單個(gè)的輸入端口和輸出端口的設(shè)備，它像一個(gè)聰明的集線器，將兩個(gè)相似的網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，并
對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流通進(jìn)行管理。網(wǎng)橋?qū)儆贠SI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。
(5) 交換機(jī)：交換機(jī)又叫智能集線器或多端口網(wǎng)橋，它的每一個(gè)端口都扮演一個(gè)網(wǎng)橋的角色，即數(shù)據(jù)在轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中具有
過(guò)濾作用，在交換機(jī)內(nèi)部有一個(gè)端口與網(wǎng)卡地址對(duì)照表，它負(fù)責(zé)將每一信息包獨(dú)立地從源端口送至指定網(wǎng)卡地址的目
的端口，一個(gè)端口工作時(shí)不會(huì)影響到其它端口的傳輸(例如，一個(gè)8 端口的交換機(jī)理論上在同一時(shí)刻允許4 對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口
設(shè)備交換數(shù)據(jù))，功能和效率均優(yōu)于集線器。它屬于OSI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，主要用于局域網(wǎng)內(nèi)部各端口間的數(shù)據(jù)
交換。
交換機(jī)的最基本功能就是集中連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如服務(wù)器、工作站、路由器、網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)等），共同構(gòu)成星形網(wǎng)
絡(luò)。
(6) 路由器：主要用于互連局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)互相通信。在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，信息從一個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳到另一個(gè)
網(wǎng)絡(luò)時(shí)，有一個(gè)選擇最佳路徑進(jìn)行通信的問(wèn)題，這個(gè)最佳路徑由路由器提供。路由器屬于OSI 模型的網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備。
(7) 網(wǎng)關(guān)：是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備，主要用于連接差別非常大的異種網(wǎng)絡(luò)，與路由器相比，網(wǎng)關(guān)主要工作在OSI 的傳
輸層以上。
網(wǎng)關(guān)按功能可分為以下三類：
① 協(xié)議網(wǎng)關(guān)。能夠?qū)蓚€(gè)網(wǎng)絡(luò)中的使用不同傳輸協(xié)議的數(shù)據(jù)進(jìn)行相互翻譯轉(zhuǎn)換。
② 應(yīng)用網(wǎng)關(guān)。是為特定應(yīng)用而設(shè)置的網(wǎng)關(guān)，如各種常見(jiàn)的代理服務(wù)器。
③ 安全網(wǎng)關(guān)。是使用防火墻技術(shù)設(shè)置的網(wǎng)關(guān)，對(duì)本地網(wǎng)具有安全保護(hù)作用。
網(wǎng)關(guān)是硬件和軟件的結(jié)合產(chǎn)品，既可以是帶網(wǎng)關(guān)功能的路由器，也可以是運(yùn)行在服務(wù)器、微機(jī)或大型機(jī)上的
網(wǎng)關(guān)軟件，也可以是專業(yè)網(wǎng)關(guān)設(shè)備。
8.4.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件
網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)主要包括有：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)；網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議；網(wǎng)絡(luò)工具軟件；網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件
8.5 Internet 技術(shù)
8.5.1 Internet 概述
(1) Internet 產(chǎn)生
在90 年代以前，Internet 的使用一直僅限于研究與學(xué)術(shù)領(lǐng)域。1991 年，美國(guó)的三家公司分別開(kāi)始經(jīng)營(yíng)自己的
網(wǎng)絡(luò)，于是出現(xiàn)了Internet 商業(yè)化服務(wù)提供商，從此世界各地?zé)o數(shù)企業(yè)及個(gè)人紛紛涌入Internet，由此帶來(lái)Internet 發(fā)
展史上一個(gè)飛躍。
1997 年10 月10 日，美國(guó)政府在此基礎(chǔ)上提出下一代Internet 計(jì)劃。
(2) Internet 在中國(guó)
到目前為止，我國(guó)已建成了包括中國(guó)長(zhǎng)城互聯(lián)網(wǎng)、中國(guó)聯(lián)通網(wǎng)、中國(guó)移動(dòng)通訊網(wǎng)、中國(guó)網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)、中國(guó)對(duì)外經(jīng)濟(jì)貿(mào)
易網(wǎng)等10 個(gè)全國(guó)范圍的公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
8.5.2 網(wǎng)絡(luò)IP 地址
為了使計(jì)算機(jī)相互識(shí)別并進(jìn)行通信，每臺(tái)連入互聯(lián)網(wǎng)中的計(jì)算機(jī)都有一個(gè)“號(hào)碼”，這個(gè)“號(hào)碼”稱為該計(jì)算機(jī)的因
特網(wǎng)地址，由于這個(gè)地址是在IP 協(xié)議中定義并由該協(xié)議處理的，因此通常稱為IP 地址。
IP 協(xié)議是TCP/IP 協(xié)議族中最為核心的協(xié)議，它是網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。在TCP/IP 中，IP 地址是一個(gè)很基本的概念，
是理解網(wǎng)絡(luò)通信的一個(gè)重要基礎(chǔ)。
8.5.3 Internet 接入方式
從用戶的角度看，將計(jì)算機(jī)接入Internet 的最基本的方式有三種：通過(guò)局域網(wǎng)接入、電話線接入、有線電視電纜接入。
另外，還可以通過(guò)無(wú)線方式接入。用戶一般是通過(guò)ISP 接入Internet 的。
(1) 電話撥號(hào)上網(wǎng)
PSTN（公用電話交換網(wǎng)）：即“撥號(hào)接入”，就是指通過(guò)普通電話線上網(wǎng)。有根電話線，再加個(gè)MODEM 就行
了。由于MODEM 的帶寬只有最快56Kbps，限制了其使用范圍，一般適合于有直拔電話的家庭臨時(shí)上網(wǎng)使用。
(2) ISDN 撥號(hào)上網(wǎng)
ISDN 即綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)(一線通)，可同時(shí)打電話與上網(wǎng)，僅能提供128Kbps 的傳輸速率。
(3) ADSL 撥號(hào)上網(wǎng)
不對(duì)稱數(shù)字用戶網(wǎng)絡(luò)?？商峁┥闲?40Kbps 到1Mbps，下行1Mbps 到8Mbps 的網(wǎng)速，用戶需要安裝的ADSL
設(shè)備包括：ASDL Modem、濾波器，主機(jī)需要安裝網(wǎng)卡。
ADSL 上網(wǎng)方式：
a、虛擬撥號(hào)上網(wǎng)
用戶在電腦上運(yùn)行一個(gè)專用客戶端軟件，當(dāng)通過(guò)身份驗(yàn)證時(shí)，獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP，即可連通網(wǎng)絡(luò)。
b、專線方式
如果你申請(qǐng)ADSL 是為了能自己做主頁(yè)，讓別人來(lái)瀏覽，你可以申請(qǐng)固定IP 地址的上網(wǎng)方式，但上網(wǎng)費(fèi)用會(huì)
高一些。虛擬拔號(hào)對(duì)于上網(wǎng)時(shí)不懂如何保護(hù)自己電腦的人更適合，因?yàn)樯暇W(wǎng)時(shí)的IP 是不固定的，那么也防止有些人通
過(guò)查找你的固定IP 而攻擊你。
(4) LAN 專線上網(wǎng)
這是一種基于高速光纖局域網(wǎng)技術(shù)的接入方式，用戶的計(jì)算機(jī)連接到某個(gè)局域網(wǎng)(如校園網(wǎng))上，成為該局域網(wǎng)
中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。然后再將局域網(wǎng)通過(guò)主干網(wǎng)專線連接到Internet 上。
(5) 有線寬帶上網(wǎng)
Cabel－Modem 是廣電系統(tǒng)普遍采用的接入方式，有線電視網(wǎng)光纜天然就是一個(gè)高速寬帶網(wǎng)，可以提供上行
8M、下行30M 的理論接入速率。
(6) 無(wú)線上網(wǎng)
無(wú)線接入技術(shù)可以分為固定接入(無(wú)線局域網(wǎng))和移動(dòng)接人(無(wú)線廣域網(wǎng)GSM、CDMA) 兩大類。
無(wú)線局域網(wǎng)上網(wǎng)需要電腦有無(wú)線網(wǎng)卡，周圍有無(wú)線路由器AP 開(kāi)放。無(wú)線廣域網(wǎng)上網(wǎng)分移動(dòng)GPRS 和聯(lián)通CDMA 兩種。
只要在有手機(jī)信號(hào)的地方就可以上網(wǎng)。
8.6.1 域名系統(tǒng)
域名:為方便記憶而為計(jì)算機(jī)進(jìn)行命名。與IP 地址作用同，但便于記憶。(通常95%的個(gè)人用戶入網(wǎng)后由ISP 提供一個(gè)
動(dòng)態(tài)IP 地址，沒(méi)有域名)
域名系統(tǒng)DNS :完成域名向IP 地址的轉(zhuǎn)換。是由若干個(gè)域名服務(wù)器程序完成的。域名解析就是將域名翻譯成IP 地址
的過(guò)程。
8.6.2 WWW 服務(wù)
WWW 服務(wù)是在Internet 上最熱門(mén)的服務(wù)之一，它已成為很多人在網(wǎng)上查找、瀏覽信息的主要手段，具有強(qiáng)
大的信息連接功能。
(1) Web(萬(wàn)維網(wǎng))
所謂WWW(World Wide Web)，也稱或Web，是建立在客戶機(jī)/服務(wù)器模型之上，以HTML 語(yǔ)言和HTTP 協(xié)議
為基礎(chǔ)，能夠提供面向各種Internet 服務(wù)的信息瀏覽系統(tǒng)。
萬(wàn)維網(wǎng)的工作方式:
WWW 是基于客戶機(jī)/服務(wù)器方式工作的?？蛻魴C(jī)與服務(wù)器各自完成不同的功能，其中：
① 瀏覽器。是一種安裝在客戶端專門(mén)用于定位和訪問(wèn)Web 信息，獲取相關(guān)資源的導(dǎo)航工具。通過(guò)瀏覽器，
除了可以訪問(wèn)WWW 資源空間的信息外，還可以訪問(wèn)包括Telnet、FTP、電子郵件等全部的Internet 資源。
② WWW 服務(wù)器(又稱Web 服務(wù)器)。存放有網(wǎng)頁(yè)，即瀏覽器中所看到的畫(huà)面?？蛻舫绦蛳蚍?wù)器程序發(fā)出
請(qǐng)求，服務(wù)器程序向客戶程序送回客戶所要的網(wǎng)頁(yè)文檔。
(2) URL(統(tǒng)一資源定位符)
也稱為Web 地址或網(wǎng)址。
一個(gè)完整的URL 包含三個(gè)部分：第一部分使用的是通訊協(xié)議；第二個(gè)部分是服務(wù)器的名稱或IP 地址；第三
是部分是網(wǎng)頁(yè)或文件的文件名。三者組合起來(lái)，就是完整的URL。例如:
http://主機(jī)全名[：端口號(hào)]/文件路徑/文件名
ftp://用戶名@服務(wù)器域名/目錄文件
telnet:// 服務(wù)器域名
例：ftp://ftp.microsoft.com/Softlib/
http://blog.sina.com/cn/main/
(3) 主頁(yè)
我們把只使用域名，如(http://www.scau.edu.cn)就可以瀏覽到的第一個(gè)網(wǎng)頁(yè)稱為該網(wǎng)站的主頁(yè)，主頁(yè)實(shí)際上也
是一個(gè)Web 站點(diǎn)的首頁(yè)。通過(guò)主頁(yè)中的超鏈接就可以瀏覽該網(wǎng)站的其它頁(yè)面。
網(wǎng)頁(yè)(Web 頁(yè)):瀏覽器中所看到的畫(huà)面。
(4) 搜索引擎
是專業(yè)搜索網(wǎng)站為用戶提供的檢索信息的搜索工具， 常見(jiàn)有百度搜索(www.baidu.com) 、Google 搜索
(www.google.com)、雅虎搜索(www.yahoo.cn)、搜狐(www.sohu.com)等。
8.6.3 文件傳輸(FTP)
FTP 就是將遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中的文件拷貝到自己計(jì)算機(jī)中，或?qū)⒈镜赜?jì)算機(jī)中的文件拷貝到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中。
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