2011年軟件水平考試網絡工程師全面復習資料（2）
三.計算機系統的組成
1.計算機的基本結構
馮·諾依曼(美籍匈牙利數學家)對計算機結構提出的設計思想：
(1)計算機應由五個基本部分組成：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備;
(2) 采用存儲程序的方式，程序和數據存放在同一個存儲器中;
(3) 指令在存儲器中按執行順序存放，由指令計數器指明要執行的指令所在的單元地址，一般按順序遞增，但可按運算結果或外界條件而改變;
(4) 機器以運算器為中心，輸入/輸出設備與存儲器間的數據傳送都通過運算器。
2.計算機工作原理計算機的工作過程其實就是一個執行指令和程序的過程。
指令的執行過程：
第一階段，計算機將要執行的指令從內存取到CPU，此階段稱之為取指周期;
第二階段，CPU對取入的指令進行分析譯碼，判斷該指令要完成的操作，然后向各部件發出完成該操作的控制信號，完成該指令的功能，此階段稱之為執行周期。
程序的執行過程：就是逐條執行指令的過程。取指令→執行指令→取指令→執行指令……
指 令：就是讓計算機完成某個操作所發出的命令，是計算機完成某個操作的依據。它包括操作碼和操作數兩部分。
操作碼：指明該指令要完成的操作。
操作數：是指參加運算的數或者數所在的單元地址。
指令的分類：包括： 數據傳送指令、算術運算指令、邏輯運算指令、移位運算指令、位與位串操作指令、控制轉移指令、輸入/輸出指令、其他指令。
指令系統：指一臺計算機的所有指令的集合。不同的計算機其指令系統不一定相同。
程 序：是由一系列指令構成的有序集合。
3. 計算機的硬件系統 計算機硬件主要由中央處理器、主存儲器、輔助存儲器、輸入/輸出設備和總線等組成。
其中：中央處理器、主存儲器和總線構成“主機” ， 輔助存儲器和輸入/輸出設備構成“外設”。
微機的主機箱內主要有下列部件：
(1) 系統主板 是一塊集成電路板，是微機最主要的部件，它包括微處理器模塊、內存模塊、基本I/O接口、中斷控制器、DMA(直接存取存儲器)控制器及連接其他部件的總線。
微處理器 CPU ：是微機的核心部件，控制計算機的各項工作。 Pentium 處理器主要由執行單元、指令預取部件、指令譯碼部件、地址轉換與管理部件、指令快存(cache)和數據快存(cache)、總線接口部件和控制器等組成。其核心是執行單元(即運算器)，它的任務是高速完成各種算術和邏輯運算。
CMOS存儲器： 用來存放用戶對計算機的配置參數。存放在其中的信息可以在計算機開機時進行修改，關機后可保持設置不變。其中的信息要依靠小電池來維持，電池放電后，會使其中的信息全部丟失。
I/O總線： 包括傳送數據信號的數據總線DB(是雙向的)、傳送地址信號的地址總線AB(是單向的)、傳送控制信號的控制總線CB 。常用的有PCI(外圍設備接口)總線、 ISA(工業標準體系結構)總線、EISA(擴展的工業標準體系結構)總線. 通用串行總線(USB)：可以連接幾乎所有外部設備。
輸入/輸出接口電路：并行接口、 串行接口、軟盤接口、IDE(智能設備電子接口)硬盤接口、鍵盤接口 等
中斷控制器、DMA控制器 (2) 硬盤驅動器 (3) 軟盤驅動器 (4) 光盤驅動器 (5) 電源 (6) 顯示卡 (7) 其他卡(聲卡、視卡、網卡、…)
計算機常用的外部設備有：
(1) 輸出設備：
顯示器：常見的有單色CRT(陰極射線管)顯示器、彩色CRT顯示器、平板顯示器。 主要技術指標是：分辨率、彩色數目、屏幕尺寸
打印機：常見的有針式打印機、噴墨打印機、激光打印機 繪圖儀：常見的有平板式繪圖儀 、滾筒式繪圖儀
音箱
(2) 輸入設備：
鼠標： 常見的有機械式、光電式和光機式三類鼠標。筆記本電腦上用跟蹤球代替鼠標。
鍵盤： 常見的有101鍵盤、 104鍵盤。 掃描儀：常見的有手持式掃描儀、平板式掃描儀。
其他輸入設備：數字化儀、條形碼讀入器、磁卡閱讀機、話筒、攝象機等
(3)計算機通訊設備 —— 調制解調器(Modem)： 在Internet 中，微機之間常通過電話線來傳送數據，通過電話線傳送的信號是模擬信號，而計算機中的信號是數字信號，Modem的作用就是實現這兩種信號的轉換。
調制：將數字信號轉換成模擬信號的過程
解調：將模擬信號轉換成數字信號的過程
Modem有外置式、內置式、PC卡式(是專為筆記本電腦設計的)三種。
4.計算機軟件系統
軟件：是利用計算機本身提供的邏輯功能，合理地組織計算機的工作，簡化或代替人們在使用計算機過程中的各個環節，提供給用戶的一個便于掌握操作的工作環境。 不論是支持計算機工作還是支持用戶應用的程序都是軟件。
(1) 計算機軟件的發展 機器語言 → 匯編語言 →高級語言 → 操作系統 → 網絡軟件 → 數據庫軟件
(2)軟件分類與簡介
幾個基本概念：
系統軟件：指那些為整個計算機系統所配置的、不依耐于特定應用的通用軟件。系統軟件可供所有用戶使用。
應用軟件：指用于解決各種不同具體應用問題的專門軟件。它包括定制軟件(特定用戶使用)和通用應用軟件。
裸機：沒裝任何軟件的計算機
虛擬計算機：具有操作系統的計算機
(3)系統軟件的基本概念
源程序：用高級語言編寫出來的程序。
目標程序：由源程序翻譯出來的機器語言程序或匯編語言程序。
編譯程序：將高級語言源程序翻譯成機器語言或匯編語言的程序，如：FL.EXE 翻譯有“編譯”和“解釋”兩種方式。
編譯方式： 首先將源程序翻譯成等價的目標程序，然后再執行此程序，運行速度較快。如：C 、FORTRAN
解釋方式：是把源程序逐句翻譯，翻譯一句執行一句，邊翻譯邊執行，運行速度較慢。解釋程序不產生將被執行的目標程序，而是借助解釋程序直接執行源程序本身。如：BASIC 、 LISP
聯接程序：把目標程序變成可執行的程序。也稱組合編譯程序或聯接編譯程序。
將源程序轉換成可執行的目標程序一般分為兩個階段：翻譯階段和聯接階段。翻譯階段的目標模塊由于沒有分配存儲器的絕對地址，仍然不能執行，只有經過聯接階段，把目標程序以及所需要的功能庫轉換成一個可執行的裝入程序，該裝入程序分配有地址，故可以執行。
四 計算機網絡基礎知識
計算機網絡就是計算機之間通過連接介質互聯起來，按照網絡協議進行數據通信，實現資源共享的一種組織形式。什么是連接介質呢?連接介質和通信網中的傳輸線路一樣，起到信息的輸送和設備的連接作用計算機網絡的連接介質種類很多，可以是電纜、光纜、雙絞線等“有線”的介質，也可以是衛星微波等“無線”介質，這和通信網中所采用的傳輸介質基本上是一樣的。
在連接介質基礎上，計算機網絡必須實現計算機間的通信和計算機資源的共享，因此它的結構，按照其功能可以劃分成通信子網和資源子網兩部分。當然，根據硬件的不同，將它分成主機和通信子網兩部分也是正確的。
主機的概念很重要，所為主機就是組成網絡的各個獨立的計算機。在網絡中，主機運行應用程序。這里請注意區別主機與終端兩個要領終端指人與網絡打交道時所必需的設備，一個鍵盤加一個顯示器即可構成一個終端，顯然，主機由于要運行應用程序，只有一個鍵盤和顯示器是不夠的，還要有相應的軟件和硬件才行。因此，不能把終端看成主機，但有時把主機看成一臺終端是可以的。
協議是什么?拿電報來做比較，在拍電報時，必須首先規定好報文的傳輸格式，多少位的碼長，什么樣的碼字表示啟動，什么樣的碼字又表示結束，出了錯誤怎么辦，怎地方發報人的名字和地址等，這種預先定好的格式及約定就是協議。這樣就也網絡協議的定義：為了使網絡中的不同設備能進行下沉的數據通信而預先制定一整套通信雙方相互了解和共同遵守的格式和約定。 協議對于計算機網絡而言是非常重要的，可以說沒有協議，就不可能有計算機網。每一種計算機網絡，都有一套協議支持著。
由于現在在計算機網種類很多，所以現有的網絡通信協議的種類也很多。典型的網絡通信協議有開放系統互連(OSI)協議1、X.25協議等。TCP/IP則是為Internet互聯的各種網絡之間能互相通信而專門設計的通信協議。
可見，由于連接介質的不同，通信協議的不同，計算機網絡的種類名目繁多。但一般來講，計算機網絡可以按照它覆蓋的地理范圍，劃分成局域網和廣域網。局域網一般指分布于幾公里范圍內的網絡，常見的局域中校園網、大樓網等;廣域網則在分范圍很區域內提供數據通信服務，前面提到的NSFnet，國內的如中國公用分組交換網(CHINAPAC)、中國公用數字數據網(CHINADDA),以及建議中的國家教育和科研網(CERnet)等都屬于廣域網，建設好的CHINANET也將是一個廣域網。
1. 網絡定義 計算機網絡是利用通信設備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統互聯起來，以功能完善的網絡軟件(包括網絡通信協議、信息交換方式及網絡操作系統等)實現網絡中資源共享和信息交換的系統。
2. 網絡組成 若干主機、一個通信子網 、一系列通信協議
3. 網絡功能
1)信息交換 如：傳送電子郵件、發布新聞、電子購物、遠程教育等
2)資源共享 如：計算處理能力、磁盤、打印機、繪圖儀、數據庫、文件等
3)分布式處理：由網絡內多臺計算機分別完成一項復雜任務的各部分
4)提高計算機系統的可靠性和可用性：網絡中的計算機可互為備用
4. 網絡分類 按規模和距離分為：廣域網WAN(Wide Area Network)、局域網LAN(Local Area Network)
5. 網絡設備
網絡傳輸介質：有雙絞線電纜、同軸電纜、光導纖維、激光、紅外線、微波和衛星通信等。
網內連接設備： 網絡適配器(網卡)、中繼器、集線器
網絡互聯設備： 傳輸線
網間連接設備：網橋、路由器
6. 網絡的拓撲結構 網絡的拓撲結構指各節點(網絡上的計算機、大容量磁盤、高速打印機等)在網絡上的連接方式。它影響網絡傳輸介質的選擇和控制方法的確定，會影響網上節點的運行速度和網絡軟、硬件接口的復雜度。
常見的拓撲結構有：總線結構、星型結構、環型結構、樹型結構、混合型結構
7. 網絡的體系結構 網絡的體系結構是對構成計算機網絡的各個組成部分以及計算機網絡本身所必須實現的功能的一組定義、規定和說明。
ISO制定的"開放式系統互連"網絡模型將網絡的通信功能分為七個層次：物理層\數據鏈路層\網絡層\傳輸層\會話層\表示層\應用層 (由下至上)
附:
一.計算機中數據的表示方法-- 數值數據的編碼
數值數據在計算機內用二進制編碼表示，常用的原碼、反碼和補碼。
1.機器數與真值通常，稱表示一個數值數的機內編碼為機器數，而它所代表的實際值稱為機器數的真值。對于帶符號數，在機器中通常用最高位代表符號位，0表示正，1表示負 補碼，并設機器字長為8位。
2.原碼 正數的符號位為0，負數的符號為1，其它位按一般的方法表示數的絕對值，用這樣的表示方法得到的就是數的原碼。
3.反碼正數的反碼與其原碼相同，負數的反碼為其原碼除符號位外的各位按位取反(即是0的改為1，是1的改為0)
4.補碼正數的補碼與其原碼相同，負數的補碼為其反碼在最低位加1。
二.計算機指令系統
1.尋址方式：指CPU指令中規定的尋找操作數所在的地址的方式。操作數: MOV AL , 05H 操作碼 目的操作數 ， 源操作數 操作數引用時的字節順序：若存放的信息是字節，則按順序存放若存放的信息是字，則將字的低位字節存放在低地址，高位字節存放在高地址注：如果 沒有特別說明，尋址方式是指源操作數的尋址方式。
2.尋址方式之一：立即尋址操作數作為立即數直接存在指令中，可為字節或字。
3.尋址方式之二：寄存器(直接)尋址操作數包含在指令規定的8位、16位寄存器中。寄存器尋址由于無需從存儲器中取操作數，故執行速度快。
4.尋址方式之三：直接尋址在指令的操作碼后面直接給出操作數的16位偏移地址。這個偏移地址也稱為有效地址EA。操作數默認在DS段中。如果操作數在DS以外的其他段(CS,SS,ES)中，指令中必須指明段寄存器(段超越)。
5.尋址方式之四：寄存器間接尋址操作數地址的偏移量(有效地址EA)存放在寄存器中。以SI,DI, BX間接尋址，默認操作數在DS段中;以BP間接尋址，默認操作數在SS段中。
6.尋址方式之五：基址尋址基址尋址將規定的基址寄存器的內容加上指令中給出的偏移量，即可得到操作數的有效地址。基址寄存器包括基址寄存器BX和基址指針寄存器BP。
7.尋址方式之六：變址尋址變址尋址將規定的變址寄存器的內容加上指令中給出的偏移量，即可得到操作數的有效地址。變址寄存器包括源變址寄存器SI和目的變址寄存器DI。
8.尋址方式之七：基址-變址尋址指令中規定一個基址寄存器和一個變址寄存器，同時還給出一個8位或16位偏移量，將三者的內容相加得到操作數的有效地址。
三.存儲器的基本組成及其讀寫操作
(1)存儲器的基本組成主存儲器由存儲體、地址譯碼電路、驅動電路、讀寫電路和控制電路等組成。
主存儲器主要功能是:
①存儲體:是信息存儲的集合體，由某種存儲介質按一定結構組成的存儲單元的集合。通常是二維陣列組織，是可供CPU和計算機其他部件訪問的地址空間。
②地址寄存器、譯碼電路與驅動器:即尋址系統，將CPU確定的地址先送至地址寄存器中，然后根據譯碼電路找到應訪問的存儲單元。在存儲體與譯碼器之間的驅動器的功能是減輕譯碼線驅動負載能力。由于一條譯碼線需要與它控制的所有存儲單元相聯，其負載很大。需要增加驅動器，以譯碼線連接驅
動器的輸入端，由驅動器的輸出端控制連接在譯碼線上的所有存儲單元。
③讀寫電路與數據寄存器:根據CPU的命令，將數據從數據寄存器中寫入存儲體中特定的存儲單元或將存儲體中指定單元的內容讀到數據寄存器中。
④控制電路:接收CPU傳來的控制命令，經過控制電路一系列的處理，產生一組時序信號控制存儲器的操作。在存儲器的組成中，存儲體是核心，其余部分是存儲體的外圍線路。不同的存儲器都是由這幾部分組成，只是在選用不同的存儲介質和不同的存取方式時，各部分的結構與工作方式略有變化。
(2)存儲體陣列計算機存儲器中存儲的是“0”和“1”的信息，每一個能存儲一位二進制并能保持兩種狀態的元件稱為記憶元件。若干記憶元件組成存儲單元，一個存儲單元能夠存儲一個或幾個字節的二進制信息。每個存儲單元都有一個地址編號，用以唯一標識存儲單元的位置。信息按地址存入指定的存儲單元中，按地址從指定的存儲單元中取出。存儲單元的集合稱為存儲體。由于存儲體中存儲單元的每個二進制位必須并行工作，因此將存儲單元按其地址的順序組成存儲陣列。
(3)存儲器的地址譯碼系統 CPU要訪問存儲單元的地址由地址總線輸入到地址寄存器中。地址譯碼器將地址轉換為對應地址線(字線)上的控制信號，以表示選中某一單元，并驅動相應的讀寫電路，完成對存儲單元的讀寫操作。地址譯碼為兩種方式:一種是單譯碼方式，僅有一個譯碼器。譯碼器輸出的每條譯碼線對應一個存儲單元。如地址位數N=10，即譯碼器可以有2 10 =1024種狀態，對應有1024條譯碼線(字線)即1024個存儲單元。另外一種是雙譯碼方式，將譯碼器分成X向和Y向兩個譯碼器，通過雙譯碼器的相互作用確定存儲單元的地址。設地址長度n仍為10，將其中的前5位輸入到X地址譯碼器中，譯出X 0 到X 31 譯碼線，分別選擇0～31行。將后5位輸入到Y地址譯碼器中譯出Y 0 到Y 31 譯碼線，分別選擇0～31列。X向譯碼器和Y向譯碼器引出的地址線都是2 5 =32條。若采用X向和Y向交叉選擇，可以選擇從存儲單元(0，0)至(31，31)共2 5 ×2 5 =1024個存儲單元地址。即同樣可以提供1024種狀態，而地址線只需要64條，比單譯碼器節省93.75%的地址線。
(4)存儲器的讀寫操作在CPU向存儲體發生讀操作命令時，首先由CPU將相應存儲單元的地址碼送至地址寄存器中;地址譯碼器將地址寄存器中的地址編碼譯成相應地址線(字線)的高電位，標志指定的存儲單元;然后在CPU的統一控制下，由控制電路將讀命令轉換成讀寫電路的操作，執行將指定存儲單元的內容傳送到數據寄存器的操作，完成了整個存儲器讀的操作。存儲器寫的操作與讀的操作相類似。
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