全國計(jì)算機(jī)二級基礎(chǔ)知識..

1、全國計(jì)算機(jī)二級基礎(chǔ)知識第 1 章 基礎(chǔ)知識1.1 知識點(diǎn)1.1.1 計(jì)算機(jī)發(fā)展階段以計(jì)算機(jī)物理器件的變革作為標(biāo)志，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了四代：第一代（ 1946年1958年）是電子管計(jì)算機(jī)。代表機(jī)型有：ENIAC、 IBM650（小型機(jī)）、IBM709 （大型機(jī)）等。第二代（1959年1964年）是晶體管計(jì)算機(jī)。代表機(jī)型有：IBM7090IBM7094CDC760等。第三代（1965年1970年）是集成電路計(jì)算機(jī)。代表機(jī)型有：IBM360系列、 富士通F230系列等。第四代（ 1971年至今）是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)。這個時(shí)期，計(jì) 算機(jī)的類型除了小型、 中型、大型機(jī)之外， 開始向巨型機(jī)和微

2、型機(jī)兩個方面發(fā)展。1.1.2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩個部分。硬件系統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件是組成計(jì)算機(jī)物理設(shè)備的總稱, 它們由各種器件和電子線路組成, 是計(jì)算機(jī)完成工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)硬件由 5 個部分組成：運(yùn)算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè) 備。（1）運(yùn)算器。運(yùn)算器又稱算術(shù)邏輯單元（ALU,它接收由存儲器送來的二進(jìn)制代碼，并對代碼進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算?？季V要求1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成和應(yīng)用領(lǐng)域。2計(jì)算機(jī)軟件基礎(chǔ)知識3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識和應(yīng)用知識4信息安全的基本概念2;控制器。 控制器是用于控制計(jì)算機(jī)的各個部件， 并按照從存儲器取出的指令，向各部件發(fā)出操作指令，同時(shí)

3、，它接收由各部件傳來的反饋信息，并對這 些信息進(jìn)行分析，決定下一步操作。3）存儲器。存儲器是存放源數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)、程序以及最終結(jié)果的部件。它在計(jì)算機(jī)運(yùn)行過程中，一方面不停的向運(yùn)算器提供數(shù)據(jù)，另一方面又保存從運(yùn) 算器送回的計(jì)算結(jié)果，存儲器還保存程序，且不斷的取出指令傳送給控制器。4;輸入設(shè)備。輸入設(shè)備接收用戶提交給計(jì)算機(jī)的源程序、 數(shù)據(jù)及各種信息，并把它們轉(zhuǎn)換成為二進(jìn)制代碼，傳送給存儲器。5）輸出設(shè)備。輸出設(shè)備的功能是將計(jì)算機(jī)內(nèi)部的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換為人和設(shè)備能識別的信息。通常將運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器（CPU;中央處理器和內(nèi)存儲器合 成為主機(jī)；輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和外存儲器合稱為外部設(shè)備，外部

4、設(shè)備通過接口線路與 主機(jī)相連。軟件系統(tǒng)沒有配置任何軟件的計(jì)算機(jī)稱為裸機(jī)，只有配置了相關(guān)系統(tǒng)軟件的系統(tǒng)才是 完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。軟件分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件是在計(jì)算機(jī)上的第一層應(yīng)用功能擴(kuò) 展。1.1.3 計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)前計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)遍布人類社會各個領(lǐng)域，按照其所涉及的技術(shù)內(nèi)容， 計(jì)算機(jī)應(yīng)用可以分為幾種類型。科學(xué)和工程計(jì)算科學(xué)計(jì)算也稱數(shù)值計(jì)算。在科學(xué)試驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)過程中，經(jīng)常會遇到各種數(shù) 學(xué)問題需要求解，利用計(jì)算機(jī)并應(yīng)用數(shù)值方法進(jìn)行求解是解決這類問題的主要途 徑，這種應(yīng)用被稱為科學(xué)和工程計(jì)算， 其特點(diǎn)是計(jì)算量大， 而邏輯關(guān)系相對簡單。數(shù)據(jù)和信息處理數(shù)據(jù)處理是指對數(shù)據(jù)的收集、存儲、加工、

5、分析和傳送的全過程。過程控制過程控制是生產(chǎn)自動化的重要技術(shù)內(nèi)容和手段，它是由計(jì)算機(jī)對所采集到的 數(shù)據(jù)按一定方法經(jīng)過計(jì)算，然后輸出到指定執(zhí)行機(jī)構(gòu)去控制生產(chǎn)的過程。輔助設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)不僅應(yīng)用于產(chǎn)品和工程輔助設(shè)計(jì)，而且還還包括輔助制造、 輔助測試、輔助教學(xué)以及其他多方面的內(nèi)容。人工智能計(jì)算機(jī)模擬人腦的過程稱為人工智能，人工智能是利用計(jì)算機(jī)來模擬人的思 維的過程，并利用計(jì)算機(jī)程序來實(shí)現(xiàn)這些過程。1.1.4 計(jì)算機(jī)分類根據(jù)計(jì)算機(jī)在信息處理系統(tǒng)中的地位和作用，并且考慮到計(jì)算機(jī)分類的演變 過程和可能的發(fā)展趨勢，IEEE提出一種分類方法將計(jì)算機(jī)分成六類:巨型計(jì)算機(jī)(Supercomputer)。巨型計(jì)算機(jī)

6、也稱為超級計(jì)算機(jī)，它采用大規(guī)模并行處理的體系結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力。巨型計(jì)算機(jī)通常應(yīng)用在尖端科技 研究、重大工程項(xiàng)目研究等領(lǐng)域。 世界上僅有少數(shù)幾個國家研究開發(fā)巨型計(jì)算機(jī)。小巨型機(jī)( Mini Supercomputer )。小巨型計(jì)算機(jī)也稱為小型超級計(jì)算機(jī)，它 的性能接近巨型計(jì)算機(jī)，但使用了更加先進(jìn)的大規(guī)模集成電路與制造技術(shù)，體積 小、成本低。價(jià)格比巨型計(jì)算機(jī)便宜許多。大型機(jī)(Mainframe )。大型機(jī)或稱主干機(jī)、主機(jī)。它的運(yùn)算速度快、處理能 力強(qiáng)、存儲容量大、可擴(kuò)充性好、通信聯(lián)網(wǎng)功能完善，并且有豐富的系統(tǒng)軟件和 應(yīng)用軟件。大型計(jì)算機(jī)一般落戶于大中型企事業(yè)單位，由專人管理維護(hù)。超級小型

7、計(jì)算機(jī)( Super Minicomputer )。超級小型計(jì)算機(jī)為中小企業(yè)所擁有。工作站( Workstation )。工作站主要應(yīng)用于有特殊要求的專業(yè)領(lǐng)域，如圖形 工作站等。它具有高速運(yùn)算能力和很強(qiáng)的圖形處理功能。個人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)。個人計(jì)算機(jī)也稱為個人電腦(PC機(jī))或 微機(jī)。個人計(jì)算機(jī)因?yàn)槠湫阅軆r(jià)格比高而得以快速普及和廣泛應(yīng)用。個人計(jì)算機(jī) 可分為臺式機(jī)和便攜機(jī)兩大類。1.1.5 計(jì)算機(jī)語言計(jì)算機(jī)語言計(jì)算機(jī)語言是一類面向計(jì)算機(jī)的人工語言，它是進(jìn)行程序運(yùn)行的工具，又稱 為程序設(shè)計(jì)語言。現(xiàn)有的程序設(shè)計(jì)語言可分為 3 類：機(jī)器語言、匯編語言、高級 語言。機(jī)器語言機(jī)器

8、語言是最初級的依賴于硬件的計(jì)算機(jī)語言。機(jī)器語言直接在計(jì)算機(jī)硬件 級上執(zhí)行，所以效率比較高，能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)高速計(jì)算的能力。匯編語言用有助于記憶的符號和地址來表示指令的程序設(shè)計(jì)語言叫做匯編語言。也稱 為符號語言。用匯編語言編寫的程序與機(jī)器語言相比，除較直觀和易記憶外，仍 然存在工作量大，面向機(jī)器、無通用性等缺點(diǎn)，所以，匯編語言又稱作“低級語 言”。高級語言高級語言是一類人工設(shè)計(jì)的語言，它對具體的算法進(jìn)行描述，所以又稱作為 算法語言。高級語言是一類面向問題的程序設(shè)計(jì)語言，且獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的硬件， 其表達(dá)方式接近于被描述的問題，易于人們的理解和掌握。1.1.6 計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算機(jī)軟件可以分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)

9、用軟件兩種。系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件一般包括：操作系統(tǒng)、語言處理程序和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)以及服務(wù)程 序等。操作系統(tǒng)是系統(tǒng)軟件的核心，它管理計(jì)算機(jī)軟件、硬件資源，調(diào)度用戶作業(yè) 程序和處理各種中斷，從而保證計(jì)算機(jī)各個部分協(xié)調(diào)有效的工作。語言處理程序的任務(wù)，就是將各種高級語言編寫的源程序翻譯成機(jī)器語言表 示的目標(biāo)程序。語言處理程序按照處理的方式不同，可以分為解釋型程序與編譯 型程序兩大類。解釋型程序的處理采用邊解釋邊執(zhí)行的方法，不產(chǎn)生目標(biāo)程序， 稱為對源程序的解釋執(zhí)行。 編譯型程序先將源程序翻譯成為目標(biāo)程序才能夠執(zhí)行， 稱為對源程序的編譯執(zhí)行。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是對計(jì)算機(jī)中所存放的大量數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、管理、查詢并提供

10、一定處理功能的大型系統(tǒng)軟件。服務(wù)型程序是一類輔助性的程序，它提供各種運(yùn)行所需的服務(wù)。應(yīng)用程序應(yīng)用軟件是為解決實(shí)際應(yīng)用問題所編寫的軟件的總稱，它涉及到計(jì)算機(jī)應(yīng)用 的所有領(lǐng)域，各種科學(xué)和工程計(jì)算的軟件和軟件包、各種管理軟件、各種輔助設(shè) 計(jì)軟件和過程控制軟件都屬于應(yīng)用軟件的范圍。1.1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有下列基本功能：1）資源共享。 其目的是讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、 設(shè)備，尤其是數(shù)據(jù)，而不管資源和用戶在什么地方。換言之，用戶即使是在本地也能使用 千里之外的數(shù)據(jù)。2）高可靠性。 依靠可替代的資源來提供高可靠性。 例如， 所有文件可以在兩臺或三臺計(jì)算機(jī)上進(jìn)行備份，如

11、果其中之一由于硬件故障不能使用，可使用其 他備份。3）可用性。當(dāng)工作負(fù)荷增大時(shí)， 只要增加更多的處理器， 就能逐步改善系統(tǒng)的性能。對集中式主機(jī)而言，一旦系統(tǒng)能力達(dá)到極限，就必須用更強(qiáng)大的主機(jī) 替代它，而這樣做代價(jià)大，對用戶的影響也大。4）實(shí)現(xiàn)分布式的信息處理。對于綜合的大型問題，可以采用合適的算法，將任務(wù)分散到網(wǎng)絡(luò)中不同的計(jì)算機(jī)上進(jìn)行分布處理。多臺微型機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)可連成 具有高性能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，使它具有解決復(fù)雜問題的能力，而費(fèi)用大為降低。5）提供強(qiáng)大的通信手段。 通過網(wǎng)絡(luò)， 兩個或多個生活在不同地方的人可以共同起草報(bào)告。當(dāng)某人對聯(lián)機(jī)文檔的某處作了修改時(shí)，其他人員可以立即看到這 個變更，而不必花幾

12、天的時(shí)間等待信件。這種速度上的提高使得廣泛分布的群體 之間的合作變得很容易。網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法很多，可以從不同的角度進(jìn)行分類。1）從網(wǎng)絡(luò)的交換功能進(jìn)行分類： 電路交換網(wǎng)、報(bào)文交換網(wǎng)、 分組交換網(wǎng)和ATM網(wǎng)。2）從網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類：星型、環(huán)型、總線型和網(wǎng)狀型。3）從網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類：廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)和城域網(wǎng)或市域網(wǎng)。1.1.8 數(shù)據(jù)通信基本原理所謂的數(shù)據(jù)通信是指傳統(tǒng)的通信技術(shù)通過使用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)信息的傳輸、交 換、存儲和處理?，F(xiàn)代通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)兩部分組成。數(shù) 據(jù)傳輸系統(tǒng)又稱為通信子系統(tǒng)或通信子網(wǎng)，其主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)終端設(shè)備 之間的數(shù)據(jù)傳輸；數(shù)據(jù)處

13、理系統(tǒng)又稱為資源子系統(tǒng)或資源子網(wǎng)，它是由許多數(shù)據(jù) 終端設(shè)備組成，負(fù)責(zé)提供信息、接受信息和處理信息。物理信道按照傳輸介質(zhì)的類型可以把信道分為有線信道和無線信道。傳輸介 質(zhì)是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中收方和發(fā)方之間的物理路徑。有多種物理介質(zhì)可用于實(shí)際傳 輸，每一種物理介質(zhì)在帶寬、延遲、成本和安裝維護(hù)難度上都不相同。介質(zhì)可以 大致分為有線介質(zhì)和無線介質(zhì)。其中有線介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纖等；無線信道包括微波信道和衛(wèi)星信道。所謂基帶，就是指信號所固有的基本頻帶，基帶信號通常是由數(shù)據(jù)直接 轉(zhuǎn)換成的、未經(jīng)頻率調(diào)制的波形。與基帶信號頻譜相適應(yīng)的信道稱為基帶信道。將數(shù)字設(shè)備（如計(jì)算機(jī)）發(fā)出的數(shù)字信號 （即基帶信號）

14、直接在信道中進(jìn)行傳輸， 稱為基帶傳輸。所謂頻帶傳輸就是把數(shù)字信號調(diào)制成音頻信號后在電話線路上傳輸，到達(dá)接 收端時(shí)再把音頻信號解調(diào)還原成原來的數(shù)字信號。在頻帶傳輸中，要求在發(fā)送端 安裝調(diào)制器，在接收端安裝解調(diào)器。用一對傳輸線同時(shí)傳送幾路信息，稱為多路復(fù)用。多路復(fù)用的典型方式有兩 類，即頻分多路復(fù)用和時(shí)分多路復(fù)用。通過多路復(fù)用，可以提高線路的利用率。所謂頻分多路復(fù)用，就是將傳輸線路的總頻帶劃分成若干個子頻帶，每一個 子頻帶作為一條邏輯信道提供給一對終端使用。頻分多路適用于傳輸模擬信號， 多用于電話系統(tǒng)。波分多路復(fù)用是在光纖信道上使用頻分多路復(fù)用的一個變種。 在這種方法中，兩條光纖連到一個棱柱，每條

15、光纖的能量處于不同的波段。兩束光通過棱柱，合 成到一條共享的光纖上，傳送到遠(yuǎn)方的目的地，隨后再將它們分解開。任何兩個終端間的通信業(yè)務(wù)量分布總是非均勻的，建立固定的點(diǎn)到點(diǎn)連接從線路利用效率來說很不經(jīng)濟(jì)，特別是當(dāng)終端數(shù)目增加時(shí)，要在每對終端間建立起固定的點(diǎn)到點(diǎn)線路就更顯得既無必要也不切合實(shí)際。解決這個問題的方法就是將 各地的終端連到一個具有某種交換能力的交換網(wǎng)絡(luò)。這個交換網(wǎng)絡(luò)包括若干條通 信線路和交換機(jī)，由交換機(jī)根據(jù)每次通信的要求和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)動態(tài)地選擇通信路徑。目前在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的交換技術(shù)有如下幾種：電路交換、報(bào)文交換、 分組交換、幀中繼和異步轉(zhuǎn)移模式（ ATM）。1.1.9 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與

16、 TCP/IP 協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層及其所使用的協(xié)議的集合，就是所謂的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。具體地說，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)即是層次與協(xié)議的集合。體系結(jié)構(gòu)的描述必須包含足夠的 信息，使實(shí)現(xiàn)者可以用來為每一層編寫軟件和設(shè)計(jì)硬件，并使之符合有關(guān)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是關(guān)于雙方通信過程中的一組約定規(guī)則，用來建立通信關(guān)系，進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換。完整的通信協(xié)議相當(dāng)復(fù)雜。為了簡化協(xié)議的設(shè)計(jì)，便于協(xié)議的實(shí)現(xiàn)及維護(hù)，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)都將協(xié)議按層（Layer）或級（Level ）的方式組織。每層都向它的上 層提供一定的服務(wù)，而將如何實(shí)現(xiàn)服務(wù)的細(xì)節(jié)對上層屏蔽，即低層協(xié)議對高層而 言是透明的。相鄰兩層之間為層間接口。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定了一個開放系統(tǒng)互連

17、參考模型（OSI）。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，整個網(wǎng)絡(luò)的通信功能劃分為 7 個層次。每一層完成系統(tǒng)信息交換所需的部分功能， 通過層間的接口與其相鄰層連接，從而實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間、不同結(jié)點(diǎn)之間的信息 交換。TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol )傳輸控制協(xié) 議網(wǎng)際協(xié)議最初由美國國防部高級研究計(jì)劃局（ Department of Defence Advanced ResearchProject Agency, DARP)在 1969 年提出，并把它用在 ARPANE中。隨著 ARPANET 在規(guī)模和作用范圍的日益擴(kuò)大， TCP/IP 協(xié)議也逐

18、漸完善，最終成為 Internet 的 基礎(chǔ)，并且應(yīng)用范圍也愈來愈廣， 幾乎已成為廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。TCP/IP是個協(xié)議集，根據(jù)OSI的七層理論，TCP/IP可以分為四層。分別是接 口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。1.1.10 信息安全基礎(chǔ)信息安全信息安全的目的，就是要防止非法的攻擊和病毒的傳播，以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 和通信系統(tǒng)的正常運(yùn)行；就是要保證信息的保密性、完整性、可用性和可控性； 就是保證電子信息的有效性。信息保密信息保密是信息安全的重要方面，為保密而進(jìn)行加密是防止破譯信息系統(tǒng)中 機(jī)密信息的技術(shù)手段。加密的辦法就是使用數(shù)學(xué)方法來重新組織信息，使除合法 接收者外的其他任何人要看懂

19、變化后的數(shù)據(jù)或信息是非常困難或不可能的。加密 前的信息稱為明文，加密后的信息稱為密文。信息認(rèn)證信息認(rèn)證是信息安全的另一個重要方面，信息認(rèn)證，首先是驗(yàn)證信息的發(fā)送 者的真實(shí)性，即不是假冒的；其次是驗(yàn)證信息的完整性，即驗(yàn)證信息在傳送或存 儲過程中未被篡改、重放或延遲等。認(rèn)證是防止對系統(tǒng)進(jìn)行主動進(jìn)攻的重要技術(shù) 手段。主要的信息認(rèn)證技術(shù)有：數(shù)字簽名技術(shù)、身份識別技術(shù)和信息完整性校驗(yàn) 技術(shù)等。密鑰管理密鑰管理影響到密碼系統(tǒng)的安全，而且還會涉及到系統(tǒng)的可靠性、有效性和 經(jīng)濟(jì)性。密鑰管理包括密鑰的產(chǎn)生、存儲、裝入、分配、保護(hù)、丟失、銷毀以及保密 等內(nèi)容。其中解決密鑰的分配和存儲是最關(guān)鍵的技術(shù)。1.1.11

20、操作系統(tǒng)安全操作系統(tǒng)應(yīng)提供的安全服務(wù)服務(wù)包括：內(nèi)存保護(hù)、文件保護(hù)、存取控制和存 取鑒別等，以防止由于用戶程序的缺陷而損害系統(tǒng)。操作系統(tǒng)安全方法一般操作系統(tǒng)的安全措施可從隔離、分層、和內(nèi)控 3 個方面考慮。隔離是操 作系統(tǒng)安全保障的措施之一，它又可以分為：物理隔離、時(shí)間隔離、邏輯隔離和 密碼隔離。物理隔離是指使不同安全要求的進(jìn)程使用不同的物理實(shí)體。時(shí)間隔離是指使不同的進(jìn)程在不同的時(shí)間運(yùn)行。邏輯隔離是指限制程序的存取，是操作系統(tǒng)不能存取允許范圍以外的實(shí)體。密碼隔離是指進(jìn)程以其他進(jìn)程不了解的方式隱蔽數(shù)據(jù)和計(jì)算。操作系統(tǒng)的安全措施訪問控制是保障信息安全的有效措施，訪問控制的目的是：（1）保護(hù)存儲在計(jì)算

21、機(jī)上的需要保護(hù)的信息秘密性，通過對訪問進(jìn)行控制， 使機(jī)密信息保密。2）保護(hù)存儲在計(jì)算機(jī)內(nèi)的個人信息保密性。（3）維護(hù)計(jì)算機(jī)內(nèi)信息的完整性。 拒絕非授權(quán)用戶訪問， 減少非法用戶對重 要文件進(jìn)行修改的機(jī)會。（4）減少病毒感染的機(jī)會，從而減少和延緩病毒的傳播。存儲保護(hù)是對安全操作系統(tǒng)的基本要求。存儲保護(hù)保證系統(tǒng)內(nèi)的任務(wù)互不干 擾。在多道程序系統(tǒng)中，內(nèi)存中既有操作系統(tǒng)，也有用戶程序，為避免內(nèi)存中程 序相互干擾，必須對內(nèi)存中的程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，采用的措施一般有：防止地址越界，規(guī)定每個進(jìn)程都具有相對對立的進(jìn)程空間，當(dāng)進(jìn)程運(yùn)行時(shí)地 址越界，可能侵犯其他進(jìn)程的空間，從而影響其他進(jìn)程的正常工作。也可能侵犯 操

22、作系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)混亂，因此必須對進(jìn)程所產(chǎn)生的地址進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)地址越 界時(shí)產(chǎn)生中斷，再由操作系統(tǒng)進(jìn)行處理。防止操作越權(quán)，對于多個進(jìn)程共享的公共區(qū)域，每個進(jìn)程都享有訪問權(quán)，如 有些進(jìn)程可執(zhí)行寫操作，而其他進(jìn)程只能進(jìn)行讀操作，因此需要對公共區(qū)域的訪 問加以限制和檢查。文件保護(hù)措施是為了防止由于誤操作而對文件造成破壞，文件保密措施是為 了防止未經(jīng)授權(quán)的用戶對文件的進(jìn)行訪問。1.2 重點(diǎn)難點(diǎn)1.2.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成及其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)首先需要解決計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在滿足響應(yīng)時(shí)間、吞吐量和可靠性 的條件下通過選擇合適的線路、線路通信容量、接入方式，實(shí)現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu) 合理，成本低廉

23、，為了解決復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，人們提出了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞母拍?。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個分支，它從圖論演化而來。拓?fù)涫紫刃枰獙?shí)體抽象成與現(xiàn)實(shí)中大小、 形狀無關(guān)的點(diǎn)， 將他們之間的線路抽象成線， 進(jìn)而研究點(diǎn)、 線、 面之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)與通信線路時(shí)間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 反映出各個試題之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的第一步，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，他對網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性和通信費(fèi)用都有重大的 影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是指通信子網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸惙椒ňW(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇梢愿鶕?jù)通信子網(wǎng)中通信信道類型分為兩類：1）點(diǎn)點(diǎn)線路通信子網(wǎng)的拓?fù)洹?）廣播信道通信子網(wǎng)的拓?fù)?/p>

24、。4 種基本的在點(diǎn)點(diǎn)線路的通信子網(wǎng)中，每條物理線路連接一對結(jié)點(diǎn)，它有 拓?fù)錁?gòu)型：星型、環(huán)型，樹型，網(wǎng)狀型。采用廣播信道的通信子網(wǎng)中，一個公共的通信信道被多個網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)共享，它 也有 4 種基本拓?fù)錁?gòu)型：總線型，樹型，環(huán)型，無線通訊和衛(wèi)星通信型。在星型結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)點(diǎn)通信線路與中心結(jié)點(diǎn)相連，中心結(jié)點(diǎn)控制整 個網(wǎng)絡(luò)的通信，任何兩個結(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過中心結(jié)點(diǎn)。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有 結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，方便管理的特點(diǎn)，但是由于網(wǎng)絡(luò)中心負(fù)責(zé)整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性通信，所以中心結(jié)點(diǎn)的故障將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。在環(huán)型結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路，環(huán)中的數(shù)據(jù)將沿 著一個方向往逐個往下一站發(fā)送。這種結(jié)

25、構(gòu)比較簡單，傳輸延時(shí)穩(wěn)定，但是環(huán)中的每個結(jié)點(diǎn)與通信結(jié)點(diǎn)之間的線路都是整個環(huán)路中的瓶頸，所以環(huán)中的任何一個 節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)線路故障，都可能導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為了保證環(huán)路正常工作，需要復(fù) 雜的控制和維護(hù)技術(shù)。樹型結(jié)構(gòu)是星型結(jié)構(gòu)的一個擴(kuò)展。在樹型結(jié)構(gòu)中節(jié)點(diǎn)按層次進(jìn)行連接，信息 交換主要發(fā)生在上、下節(jié)點(diǎn)之間。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又稱為無規(guī)則型。在這種結(jié)構(gòu)中，結(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，可以沒有任何規(guī)律。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是可靠性高，網(wǎng)內(nèi)的任何一個結(jié)點(diǎn)的故障都 不會影響到整個網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行。但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須要采用合適的路由選 擇算法和介質(zhì)訪問控制方式及流量控制。1.2.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要由多個計(jì)算機(jī)及通

26、信設(shè)備構(gòu)成，具體如下：1)各種類型的計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)適配器。網(wǎng)絡(luò)適配器提供通信網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)相連的接口。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，包括雙絞線、光纖以及無線通信等。共享的外部設(shè)備。5)局部網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，如集線器、中繼器。6)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，如調(diào)制解調(diào)器、網(wǎng)橋、路由器、交換機(jī)。7)網(wǎng)絡(luò)軟件。1.2.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)( Distributed System )是兩個不同的概念。用戶透明性觀點(diǎn)定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)“存在一個能為用戶自動管理計(jì)算機(jī)資源的 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，由它調(diào)用完成擁護(hù)任務(wù)所需要的資源，而整個網(wǎng)絡(luò)對用戶是透明 的。”它所描述的就是一個分布式系統(tǒng)。分布式系統(tǒng)有 5 個特征：1)2)系統(tǒng)擁

27、有多種通用的物理和邏輯資源，可以動態(tài)的給他們分配任務(wù)。系統(tǒng)中分散的物理和邏輯資源通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息交換。系統(tǒng)中存在一個以全局方式管理系統(tǒng)資源的分布式操作系統(tǒng)。系統(tǒng)中聯(lián)網(wǎng)的各計(jì)算機(jī)既合作又自治。系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對用戶是完全透明的。從以上的討論可以看出分布式系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的共同點(diǎn)是：多數(shù)分布 式系統(tǒng)是建立在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之上的，所以分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在物理結(jié)構(gòu)上是基 本相同的。他們的區(qū)別在于：分布式操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是不同的，這 決定了它們在結(jié)構(gòu)、工作方式和功能上也不同。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)要求網(wǎng)絡(luò)用戶在使 用網(wǎng)絡(luò)資源時(shí)首先必須了解網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)絡(luò)用戶必須知道網(wǎng)絡(luò)中各個計(jì)算機(jī)的功 能與配

28、置、軟件資源、網(wǎng)絡(luò)文件結(jié)構(gòu)等情況，在網(wǎng)絡(luò)中如果用戶要讀一個共享文 件時(shí)，用戶必須知道這個文件放在那一臺計(jì)算機(jī)的那一個目錄下；分布式操作系統(tǒng)是以全局方式管理系統(tǒng)資源的，它可以為用戶任務(wù)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)資源，并且調(diào)度過程是“透明”的。當(dāng)用戶提交一個作業(yè)時(shí)，分布式操作系統(tǒng)能夠根據(jù)需要在系統(tǒng) 中選擇最合適的處理器， 將用戶的作業(yè)提交到該處理程序， 在處理器完成作業(yè)后， 將結(jié)果傳給用戶。在這個過程中，用戶并不會意識到有多個處理器的存在，這個 系統(tǒng)是就像是一個處理器一樣。所以，分布式系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最主要的區(qū)別不在于它們的物理結(jié)構(gòu)，而 是在系統(tǒng)軟件上。分布式系統(tǒng)是一個建立在網(wǎng)絡(luò)之上的軟件系統(tǒng)，這種軟件系統(tǒng) 保證

29、了系統(tǒng)高度的一致性和透明性，分布式系統(tǒng)不需要用戶關(guān)心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的資源分布情況和各個聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)的性能差異，系統(tǒng)的作業(yè)管理和文件管理對用戶是 完全透明的。1.2.4 計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)局域網(wǎng)（LAN是在小范圍內(nèi)通過傳輸介質(zhì)及一定的接口電路將許多數(shù)據(jù)設(shè)備 互相連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、資源共享的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。數(shù)據(jù)設(shè)備可以是個人 計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)、中型計(jì)算機(jī)或大型計(jì)算機(jī)，也可以是終端或外圍設(shè)備（如 打印機(jī)），但主要是個人計(jì)算機(jī)。將數(shù)據(jù)設(shè)備互連成局域網(wǎng)，可以實(shí)現(xiàn)軟、硬件資源共享，如共享貴重的激光 打印機(jī)、繪圖儀、共享數(shù)據(jù)庫及復(fù)雜的軟件包等，也便于各種設(shè)備間及時(shí)交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)采集、處理及報(bào)表輸出，對辦

30、公自動化及管理決策提供必要 的支持。局域網(wǎng)的特點(diǎn)局域網(wǎng)具有以下幾個方面的特點(diǎn)：1）2）覆蓋的地理范圍不大，一般屬于一個單位所有。通常采用專用的傳輸線路（也有用寬帶、無線等傳輸方式） ，數(shù)據(jù)傳輸 速率高。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。一般常采用總線型、星型或環(huán)型結(jié)構(gòu)。與廣域網(wǎng)相比，LAN軟件規(guī)范設(shè)計(jì)多限制在物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和傳輸層。通信延遲時(shí)間較低，可靠性較好。6）能按廣播方式或組播方式進(jìn)行通信。從原理上講，決定局域網(wǎng)性能和費(fèi)用的主要技術(shù)問題是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸 介質(zhì)及通道訪問控制策略。與 OSI 參考模型相比，局域網(wǎng)只相當(dāng)于 OSI 的最低兩層物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。物理層用于計(jì)算機(jī)的物理連接以及數(shù)據(jù)

31、在媒體上的傳輸。局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層分 為兩個子層：媒體接入控制或媒體訪問控制子層和邏輯鏈路控制子層。由于局域 網(wǎng)不存在路由選擇問題，因此局域網(wǎng)可以沒有網(wǎng)絡(luò)層。局域網(wǎng)的分類局域網(wǎng)的分類可以從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、 傳輸介質(zhì)和通道訪問控制方式三個方面進(jìn)行。按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類，局域網(wǎng)可分為星型、樹型、環(huán)型、總線型和混合型幾 種。星型網(wǎng)屬于集中控制方式，協(xié)議簡單，易于監(jiān)測和管理，擴(kuò)充比較方便，一 個工作站出現(xiàn)故障不會波及全網(wǎng)， 但交換中心是全網(wǎng)的核心， 其可靠性極為重要。在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，通過點(diǎn)到點(diǎn)鏈路將接口處理機(jī)聯(lián)接成一個閉合環(huán)路，每 個接口處理機(jī)都與兩條鏈路相聯(lián)，而工作站則直接與接口處理機(jī)連接。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是一種

32、分布式控制方式，適用于實(shí)時(shí)傳輸要求較高的場合，性能受網(wǎng)絡(luò)負(fù)載影響 較小，由于采用遍繞環(huán)的傳播方式，避免了復(fù)雜的中央控制和路由選擇功能，協(xié) 議相對簡單。但對環(huán)上結(jié)點(diǎn)和鏈路的可靠性要求較高，如果一個結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障， 則會導(dǎo)致全網(wǎng)無法工作。一般須在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)接頭處采用旁路措施將故障結(jié)點(diǎn)從網(wǎng) 上隔離；而對鏈路故障，只有換新線或排除故障后才能使環(huán)型網(wǎng)恢復(fù)工作。總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種非常流行且廣為采用的一種結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，每個 工作站均通過一個接口電路掛在一條總線傳輸介質(zhì)上，共享一條公共的總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?？偩€型局域網(wǎng)適于實(shí)時(shí)要求不高、通信距離短、負(fù)載較輕的場合。它 擴(kuò)充方便，可靠性較高，屬分散控制。但其網(wǎng)絡(luò)

33、性能受負(fù)載變化影響很大，重負(fù)載時(shí)總線上報(bào)文碰撞的機(jī)會增大，網(wǎng)絡(luò)性能降低。局域網(wǎng)中的傳輸介質(zhì)種類很多， 一般有雙絞線、 同軸電纜、 光纖等有線介質(zhì)， 還有諸如電磁波、微波、衛(wèi)星通信、無線通信、激光等空間介質(zhì)。如果從使用頻 帶看，又可分為基帶和寬帶兩種傳輸介質(zhì)。基帶傳輸時(shí)，通道中為數(shù)字信號，整個通道的頻譜均為一路數(shù)字信號所占用。寬帶傳輸通道中的信號為模擬信號，通道可以采用頻率劃分方式進(jìn)行通道的多路復(fù)用，多采用75W的同軸電纜作為傳輸 介質(zhì)，容易實(shí)現(xiàn)多種用途的通道復(fù)用， 例如圖像或語音傳輸， 也可用于數(shù)字傳輸。通道訪問技術(shù)是局域網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。所謂通道訪問技術(shù)，就是研究如何有效地利用通信信道問題，

34、目的是使網(wǎng)絡(luò)如何適應(yīng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐话l(fā)性特點(diǎn)。采用 恰當(dāng)?shù)牟呗?，可以提高通信信道的利用率，減少數(shù)據(jù)傳輸中的時(shí)延，提高網(wǎng)絡(luò)的 吞吐率。網(wǎng)絡(luò)的性能在很大程度上都與網(wǎng)絡(luò)所采用的通道訪問技術(shù)有關(guān)。通道訪 問控制也叫通道訪問協(xié)議。以太網(wǎng)以太網(wǎng)（ Ethernet ）是常用的局域網(wǎng)之一，它是一種公共總線型局域網(wǎng)，適 用于小型機(jī)和微型機(jī)連網(wǎng)。在以太網(wǎng)中，所有的節(jié)點(diǎn)通過專門的網(wǎng)卡（網(wǎng)絡(luò)適配器）連接到一條總線上，并采用廣播方式進(jìn)行通信而無需路由功能。以太網(wǎng)在1972年由Xerox（施樂）公司首先開始研制，1975年Xerox公司和Stanford （斯坦福）大學(xué)合作推出了 Ethernet 產(chǎn)品。 IEEE 802

35、.3 國際標(biāo)準(zhǔn)是在Ethernet 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上制定的。 現(xiàn)在，根據(jù)不同的物理介質(zhì)又發(fā)展出多種子標(biāo)準(zhǔn)， 形成了一個 IEEE 802.3 標(biāo)準(zhǔn)系列。Ethernet 中的計(jì)算機(jī)相互通信時(shí)采用的是載波偵聽多路訪問 / 沖突檢測的方），它法，即 CSMA/C(D Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection 在輕負(fù)載情況下具有較高的網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。 Ethernet 的組網(wǎng)非常靈活和簡便， 既 可以使用細(xì)纜和粗纜組成總線型局域網(wǎng)，也可以使用 3類無屏蔽雙絞線組成星型 網(wǎng)絡(luò)（即10BASE-T支術(shù)）,還可以將同軸電纜的總線型網(wǎng)絡(luò)與 UTP雙絞線的星型 網(wǎng)絡(luò)混合起來。Ethernet是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的10Mbps局域網(wǎng)。以太網(wǎng)大多采用集線器和雙絞線進(jìn)行組網(wǎng)。集線器（Hub有共享式和交換式 之分。共享式是一種無源耦合器，具有多個端口，支持節(jié)點(diǎn)通過雙絞線接入Hub，雖然物理上看上去是多級星形結(jié)構(gòu)， 但實(shí)際的媒體訪問控制方式仍然是總線方式，聯(lián)結(jié)在總線上的所有設(shè)備共享該總線的帶寬。交換式Hub則不同，聯(lián)結(jié)在總線上 的每一個設(shè)備，各自獨(dú)享一定的帶寬。FDDI網(wǎng)絡(luò)FDDI網(wǎng)絡(luò)又稱為光纖分布式數(shù)字接口網(wǎng)。FDDI網(wǎng)主要用于主機(jī)與其外圍設(shè)備 之間、主機(jī)之間、各寬帶工作站間的互連，又可作為主干網(wǎng)與 IEEE 8