计算机和信息技术

第一章计算机与信息技术

§1．1 计算机概述

一、计算机的发展历程

1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生第一台计算机ENIAC

1．第一代：1946年—50年代中，电子管时代，有机器语言和汇编语言。

2．第二代：50年代中—60年代中，晶体管时代，使用操作系统，出现Fortran、COBOL、ALGOL高级语言。

3．第三代：60年代中—70年代初：中小规模集成电路时代，用半导体存储器代替了磁芯存储器，使用了磁盘。

4．第四代：70年代初至今：大规模集成电路时代，开始引入光盘、优盘。

二、计算机的特点

1．运算速度快

2．计算机精确度高

3．具有存储和逻辑判断能力

4．有自动控制能力

5．采用二进制表示数据

三、计算机的分类

1．按工作原理分类：电子数字计算机、电子模拟计算机

2．按用途分类：通用计算机和专用计算机。

3．按规模分类：巨型机、小巨型机、大型主机、小型机、工作站、PC机

四、计算机的应用

1．科学计算

2．数据处理和信息管理

3．自动控制

4．计算机辅助功能

CAD：计算机辅助设计CIMS：计算机集成制造系统CAI：计算机辅助教学

5．人工智能

五、计算机的发展趋势

巨型化、微型化、网络化、智能化和多媒体化。

§1．2 信息与信息技术

一、什么是信息

信息就是收信者事先不知道的报道，数据是信息的具体表示形式，是信息的载体。二、什么是信息技术

信息技术是用于获取信息、传递信息、处理并再生信息的一类技术。

第一次信息革命是文字的使用，第二次信息革命是印刷术的发明，第三次革命是电话、广播、电视的使用，第四次革命是电子计算机与通信相结合的现代信息技术。

三、计算机中信息的表示

1．二进制

只有0、1 逢二进一

2．八进制

3．十六进制

B—二进制D—十进制O—八进制H—十六进制

4．不同进制数据之间的转换

5．西文字符的编码

计算机系统中有两种重要的西文字符编码：ASCII和EBCDIC码（IBM大型机用）普通采用的是ASCII（美国信息交换标准代码），用一个字节表示一个字符，一个字节为8个二进制位，最高位为0，共有128个字符

EBCDIC采用8位二进制表示256个字符

6．汉字编码

（1）国标码

GB2312-80国标码收录了6763个汉字和682个字符，其中一级汉字3755个，按拼音顺序排列，二级汉字3008个，按部首顺序排列，所有汉字和字符组成一个94行（区号）和94列（位）的矩阵，第一个字对应的行号和列号合起来叫区位码。

（2）机内码

汉字的机内码是计算机系统内部对汉字进行存储、处理、传输统一使用的代码，用2个字节来表示一个汉字，最高位都为1

（3）汉字的字形码

用来显示和打印汉字用，也叫字库。

§1．3信息化与信息社会

一、什么是信息化

信息化就是工业社会向信息社会前进的过程。

信息化建设的主要内容包含三个层面和六个要素。三个层面：信息基础设施与信息资源的开发和建设，这是信息化建设的基础；信息技术与信息资源的应用，这是信息化建设的核心与关键；信息产品制造业的不断发展，这是信息化建设的重要支撑。

六个要素：信息基础设施、信息资源、信息技术与应用、信息产业、信息化法规与信息科技人才。

二、信息化推动工业化

工业化的发展直接导致信息化的出现，信息化的发展必须借助于工业化的手段，信息化主导着新时期工业化的方向。

三、信息化指标体系

一个国家或地区的信息化水平，体现出该国或地区的综合国力和综合实力。

§1．4 信息安全与相关法规

一、信息安全的概念

信息安全有两层含义：数据（信息）的安全和信息系统的安全，数据安全是指保证计算机数据的机密性、完整性和可用性。信息系统的安全是指信息基础设施安全、信息资源安全和信息管理安全，涉及到计算机安全和网络安全。

二、信息安全技术

访问控制、数据加密、身份验证、数字签名和防火墙

三、计算机病毒及防治

1．计算机病毒的定义

指编制或者在计算机程序中插入破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用，并能自我复制的程序代码。

2．计算机中毒的症状

3．计算机病毒的特点

传染性、破坏性、隐蔽性、潜伏性、可触发性、攻击的主动性、不可预见性4．计算机病毒的传播途径

（1）被动传播途径

（2）主支传播途径

5．计算机病毒的种类

（1）网络病毒（2）邮件病毒（3）文件型病毒（4）宏病毒（5）引导型病毒（6）变体病毒（7）混合型病毒

6．计算机病毒的主要危害

（1）病毒发作时对计算机信息数据的直接破坏作用

（2）非法侵占磁盘空间，破坏信息数据

（3）抢占系统资源，影响计算机运行速度

7．计算机病毒的预防

（1）牢固树立预防为主的思想

（2）制定切实可行的预防管理措施

（3）采用技术手段预防病毒

8．计算机病毒的清除

四、信息安全相关法规

第二章计算机硬件

§2.1 计算机硬件的基本结构

一、计算机系统的组成

一个完整的计算机系统包括计算机硬件和计算机软件两大部分，计算机硬件是指构成计算机的物理设备，计算机软件是指计算机系统中的程序、数据以及文档。没有配备任何软件的计算机叫裸机。

二、计算机硬件的基本组成

1.冯·诺依曼提出“存储程序和程序控制”的计算机工作原理，奠定了计算机硬件的基

本结构，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本组成，五个部件通过系统总线互连，传递数据、地址、控制信号，因此系统总线分为：数据总线、地址总线、控制总线。

2.运算器和控制器合在一起称为CPU（中央处理器）它是计算机的核心，存储器分为内

存储器和外存储器两种，CPU、内存储器、总线构成了计算机的主机。输入设备和输出设备简称I/O设备，I/O设备和外存储器等称为计算机的外部设备。

3.控制器是对输入的指令进行分析，并统一控制计算机的各个部件完成一定任务的部

件，运算器主要任务是执行各种算术运算和逻辑运算。CPU的主要技术指标是字长和主频，字长是CPU同时处理二进制数据的位数。字长越长，运算能力越强，主频用来表示CPU的运算速度。

4.存储器具有记忆功能，用来保存信息。内存储器（主存）直接与CPU相连接，容量小，

但存储速度快，存放当前运行的指令和数据，与CPU直接交换信息，内存一般由半导体器件构成，可分为随机存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。

5.RAM通电时内容可以保存，断电后存储的信息立即消失，RAM可分为静态随机存储器

和动态随机存储器，静态的特点是速度快可作高速缓冲存储器（Cache），动态的集成密度高，用于大容量的存储器（通常的内存条）。

6.ROM是存储的信息只能读出，不能写入，断电后信息不丢失。

7.外存储器，存储容量大，但速度相对慢，外存中的程序和相关数据必须先传送到内存，

然后才能被CPU使用。

8.输入设备是把信息送入计算机的设备。输出设备是将信息送出计算机的设备。

9.系统总线是用于在CPU、内存、外存和种种输入/输出设备之间传输信息并协调它们

工作的一种部件（含传输线和控制电路）

§2.2常用的输入设备

一、键盘

PrintScreen 记录当前的屏幕内容，键盘的接口：PS/2，USB

二、鼠标

鼠标的技术指标为：分辨率（DPI），分辨率越高，定位越精确，接口有EIA-232、PS/2、USB

三、笔输入设备

兼有鼠标和键盘的功能，一般有串行接口或USB接口。

四、扫描仪

可分手持式、平板式、胶片式和滚筒式，性能指标：分辨率、色彩位数、扫描幅面、与主机的接口（USB、SCSI、FireWare）

五、数码相机

将影像聚集在成像芯片（CCD或CMOS）上，再由芯片转换成电信号，再经模数转换（A/D 转换）变成数字图像。数码相机的主要指标有：CCD像素和存储容量，通常数码相机的存储器采用快擦式存储器（闪烁存储器），断电不会丢失信息。

§2.3常用的输出设备

一、显示器

计算机的显示器通常由两部分组成：监视器和显示控制器，监视器有CRT（阴极射线管）显示器或LCD液晶显示器。显示器的主要性能参数：显示屏的尺寸、显示器的分辨率、刷新速度、可显示颜色数目。

二、打印机

可分为：针式打印机、激光打印机和喷墨打印机三种。

针式打印机在存折和票据打印方面有不可替代的地位。打印机的性能指标有打印精度、打印速度、色彩数目。

§2.4 外存储器

一、软盘存储器

二、硬盘存储器

1.是每台计算机必备的外存储器，为了提高CPU访问硬盘速度，硬盘还有一个高速缓存

Cache，由DRAM构成。硬盘与主机接口主要有IDE和SCSI接口，硬盘主要性能有容量、平均访问时间、Cache容量、数据传输速率。

2.硬盘使用时就注意：在读写时，不能关掉电源，保持使用环境清洁，防止震动，及时

整理，防止病毒。

三、移动存储器

1.优盘

2.移动硬盘

四、光盘存储器

1.只读光盘：CD-ROM只能读不能写

2.可刻录光盘：CD-R 只能写一次

3.可擦写光盘：CR-RW，可多次擦写

4.DVD存储器

光盘的性能指标是数据传输速度，即倍速，接口大多为E-IDE

§2.5 计算机基本工作原理

计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成，其工作原理是“存储程序和程序控制”，计算机的工作过程就是执行程序的过程，而程序则是由一条条指令组成。指令是构成程序的基本单位。

第三章计算机软件

§3.1 计算机软件概述

一、计算机软件的概念

二、计算机软件的分类

计算机软件通常分为系统软件和应用软件

1.系统软件是用于控制和维护计算机的正常运算、管理计算机的各种资源、支持应用软

件开发和维护、便于用户使用计算机而配置的各种程序。

2.系统软件的特征

与具体的应用领域无关，具有计算机各种应用所需的通用功能；与计算机硬件系统有很强的交互性，要对硬件共享资源进行调度管理。系统软件中的数据结构复杂、外部接口多样化。

3.系统软件包括操作系统、语言处理程序、数据库管理系统、各种实用程序

4.应用软件是指针对应用需求设计的、用于解决各种不同具体应用问题的专门软件，应

用软件可分为通用应用软件和定制应用软件。

§3.2 操作系统

一、操作系统的概念

操作系统（OS）是管理计算机系统的各种资源，使它们能协调、高效地工作。

操作系统是紧挨着硬件的第一层软件，是对硬件功能的首次扩充，统一管理和支持各种软件的运行，其它软件是建立在操作系统之上的。没有操作系统，任何其它软件都无法运行。

二、操作系统的作用

1.管理系统中的各种资源

2.为用户提供各种服务功能和良好的用户界面

三、操作系统的特征

1.并发性：指两个或两个以上的活动在同一时间间隔内发生。

2.共享性：计算机系统中的资源可被多个并发执行的应用程序和系统程序共同使用。

3.异步性：随机性。

四、操作系统的功能

1.进程管理（处理器管理）：进程就是程序的一次执行过程，是操作系统进行资源调度

和分配的单位。（按Ctrl + Alt + Del 可以打开进程管理器）

2.存储管理：操作系统管理内存资源，对其进行分配、保护和回收、还要解决内存“扩

充”问题，提供“虚拟内存”。

3.文件管理：文件管理的任务是有效地支持文件的存储、检索和修改等操作。

（1）文件是按照文件名访问文件的即“按名存取”，文件名由文件主名和扩展名两部分组成。

文件名由用户命名，一般与文件的用途符合，扩展名通常表示文件的类型。

（2）文件还有大小、读写控制、创建时间等属性，在windows系统中文件的属性有三类：只读、隐藏、存档。

（3）文件操作：建立、移动、复制、删除等

（4）目录结构：Unix和Windows等操作系统均采用树型目录结构。

在树形文件目录中，有一个主目录（根目录）和许多分目录（子目录），目录也叫文件夹。子目录与父目录之间用“\”和“/”进行分开。

（5）windows文件系统支持三种格式：FAT、FAT32、NTFS，FAT最多只能支持512M，用于软盘，

4.设备管理：设备管理是指对计算机中所有输入/输出设备的管理，还有其他设备。提

高使用效率和整个系统的运行速度。

5.作业管理：作业是指用户提交的任务，它包括用户程序、数据和作业控制说明，通

常以作业控制语言（JCL）或操作控制命令实现。

操作系统各功能之间并不是完全独立的，它们之间存在着相互信赖的关系。操作系统必须实现对计算机系统软硬件资源的合理管理，并向用户提供一个越来越歇脚于使用的高效、安全的操作环境。

五、常用操作系统

1.windows操作系统：提供多任务、图形用户界面以及统一的应用程序接口。

2.UNIX操作系统：最悠久的操作系统，功能强大的多任务、多用户、交互式、分时操

作系统。

3.Linux操作系统：90年代出现的多用户、多任务操作系统，是一套源代码公开的免费

操作系统，其内核源代码可以免费传播。

§3.3 软件的安装与卸载

系统软件安装和应用程序安装

§3.4 程序设计语言

一、程序设计语言分类

1.机器语言：二进制语言，使用计算机指令系统的程序语言。

2.汇编语言：用助记符来代替机器指令的操作码和操作数

3.高级语言

二、数据类型和程序基本结构

1.数据类型

2.程序基本结构：顺序、分支、循环

三、算法和数据结构

算法五个特性：有穷性、确定性、可行性、输入、输出

数据结构是研究程序设计中数据对象以及它们之间关系和运算的一个专门学科

四、语言处理系统

1.正文编辑程序

2.翻译程序

3.链接编辑程序

4.装入程序

§3.5 软件工程与软件开发

一、软件工程概述

软件=程序+文档

软件工程的主要内容：

1.软件开发方法

2.软件工具

3.软件开发环境

4.软件工程管理学

二、软件开发

软件生命周期：问题定义、可行性研究、需求分析、总体设计、详细设计、编码和单元测试、综合测试和维护。

第四章计算机网络

§4.1 计算机网络概述

一、计算机网络的定义

计算机网络是指把若干台地理位置不同且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路相互连接起来的通信系统，用以实现信息的传输和共享。

二、计算机网络的发展过程

1.面向终端的计算机通信网络

终端不是一台完整的计算机，主机负担较重，所有终端提交的任务由主机处理。系统稳定性差

2.以共享资源为目标的计算机网络

3.以网络的标准化和开放为目标的网络

4.以TCP/IP协议为核心的国际互联网络

三、计算机网络的功能

计算机网络的主要功能是资源共享和远程通信

1.共享软、硬件资源

2.共享信息资源

3.通信功能

4.提高系统可靠性

5.均衡负载、分布式处理

四、计算机网络的基本组成与逻辑结构

1.计算机网络的基本组成：由计算机系统、通信线路和通信设备、网络协议以及网络软

件四大部分组成，也叫计算机网络四大要素。

2.计算机网络的逻辑结构

由资源子网和通信子网，资源子网是网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合，而通信子网是计算机网络中负责数据通信的部分。

3.计算机网络协议

OSI：开放系统互连参考模型，把计算机网络通信的组织与实现按功能分为七个层次（应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层）。

MAC：网卡的实际地址

五、计算机网络的分类

1.按拓扑结构分

网络拓扑结构指的是网络结点之间的层次关系和对介质的访问方式，可分为总线型、星型、环型、树型和网状五种。

2.按地理范围分

一般按地域大小可分为：局域网、企业网、广域网

（1）局域网（LAN）：范围一般在几十米到几十公里，传输速度高。

（2）企业网（MAN）：几个平方公里到上千平方公里，数据传输率高，误码率低。

（3）广域网（WAN）：几十公里到几万公里，网状拓扑结果，使用光缆和微波通信。

3.按传输介质分

铜缆网、光纤网、无线网络。

§4.2 计算机局域网络

一、局域网的产生和发展

1972年底，Bob Metcalfe和David Boggs设计一套网络。

IEEE：国际电气和电子工程师协会

二、局域网的特点

1.局域网覆盖有限的地理范围。

2.局域网具有高数据传输速度、低误码率、高质量的数据传输环境。

3.局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护和扩展。

三、介质访问控制方法

指的是网络协议控制多个节点，利用公共传输介质发送和接收数据的方法。一般以太网使用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）方法

四、局域网络的拓扑结构

局域网一般为星型和总线型。

五、局域网网络设备

1.传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤

（1）同轴电缆

（2）双绞线：分为屏蔽双绞线（STP）和无屏蔽双绞线（UTP）两种，UTP在局域网中最常用，由4对8根两两绞在一起的铜线组成，一般与RJ45型插头联合使用。

（3）光纤：可分为单模光纤和多模光纤，单模光纤利用激光器发出的激光工作，传输距离远，能量高，多模利用发光二极管，传输距离较近，能量低。

2.网络设备

（1）以太网网卡：作为通信节点的识别标志，互块网卡都有一个全球唯一的网络节点地址（MAC 物理地址），由48位二进制位组成。

（2）集线器、交换机

以太网络的基本原理就是以太网的帧以广播的形式传播，需要一个公共介质（同轴电缆、集线器、交换机）来承载基带信号。

集线器（Hub）的工作原理是广播，从任何一个端口接收到的帧，都以广播的形式将该帧发送给其余的所有端口，由连接在这些端口的网卡来判断这些信息是发给自己的留下处理，否则弃掉。

交换机（Switch）是一种存储转发设备，工作是基于MAC地址进行交换。交换机转发方式有三种：存储转发方式、直通方式、碎片丢弃直通方式。交换机架构一般可分为堆叠式、独立式和机箱模块式三种。

从OSI七层协议的体系来看，集线器属于第一层（物理层），交换机属于第二层（数据链路层）。集线器只能对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的不完整帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机

不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且还可以过滤不完整短帧、碎片等非标准数据传输单元。

VLAN（虚拟局域网）是指在交换局域网的基础上采用网络管理软件构建的可跨越不同网段、不同网络的端到端的逻辑网络。

（3）网桥

网桥工作在物理层和数据链路层，将两个（或多个）局域网（LAN）连起来，根据MAC 地址来转发帧。通常用于联接数量不多的，同一类型的网段。

六、综合布线

1.综合布线的必要性

2.综合布线的子系统

3.结构化布线应遵循的标准

§4.3 网络互联技术与Internet

一、网络互联的基本概念

指利用网络的软、硬件使两个或两个以上相同或不同的计算机网络相互通信，进而实现大范围地理覆盖、大规模资源共享的网络。

Internet是目前世界上最大的也是唯一一个实现完全互连的计算机网络，它通过统一的TCP/IP协议进行通信。

二、Internet概述

三、TCP/IP协议

internet使用的TCP/IP协议遵守四层的模型，应用层、传输层、互联层和网络接口层。

1.网络接口层

负责各种网络数据帧的发送和接收，帧是独立的网络信息传输单元。

2.互联层

将数据包封装成Internet数据报包，并运行必要的路由算法。互联层中有四个主要的互联协议。

（1）IP：网际协议，用于数据包的封装、主机网络之间的寻址。

（2）ARP：地址解析协议，用于将IP与同一物理网络中的网卡的MAC地址形成对应关系。

（3）ICMP：网际控制消息协议，发送消息，并报告有关数据包的传送错误。

（4）IGMP：互联组管理协议，用于IP主机向本地多路广播路由器报告主机组成员。

每个IP地址都是由两部分组成：网络号和主机号，网络号标识一个物理的网络。IP地址常见的三类地址：

A类地址： 0.0.0.0~127.255.255.255

B类地址：128.0.0.0~191.255.255.255

C类地址：192.0.0.0~223.255.255.255

TCP/IP上的每台主机都需要一个子网屏蔽号（掩码），用来确定一个数据包是传给本地还是远程网络上的主机。

路由就是选择一条数据包传输路径的过程，最佳路由选择和数据包接力转发由专用网络设备路由器承担，路由器通常又被称为网关。

3.传输层

传输协议在计算机之间提供通信会话，有两个重要协议传输控制协议和用户数据报协议（TCP和UDP）。

4.应用层

四、网络接入技术

网络接入服务的提供者称不ISP

1.普通电话线加语音调制解调器接入

带宽最大只能达到56kbps

2.局域网接入

3.xDSL接入

DSL是数字用户线技术的简称，它是一种利用数字技术来扩大现有电话线传输频带宽度的技术。DSL技术在电话线的两端装设DSL调制解调器。ADSL：非对称数字用户线路，是最常见的接入方式。

4.有线电视网接入

利用有线电视的同轴电缆系统再加上一个调制解调器（Cable Modem）

5.电力线网络接入

6.无线网络接入

通过手机网络上网有两种方式：GPRS方式和CDMA方式。

7.适合中小公司和家庭的NAT技术（网络地址转换技术）

§4.4 Internet应用

一、域名系统（DNS）

常用的域名

COM：用于商业机构 NET：一般用于网络组织 ORG：一般用于非盈利组织

EDU：用于教育

DNS服务器专门用来把域名翻译成主机能识别的IP地址的计算机

二、网页浏览（WWW）

World Wide Web是目前使用最多的Internet浏览工具，它主要是建立在HTTP-超文本传输协议的基础上。还通过URL-统一资源定位器。URL格式。

三、电子邮件（Email）

利用计算机网络交换的电子媒体信件。

1.电子邮件软件

Outlook Express，POP3：收件服务器地址，SMTP：发信服务器

2.电子邮件的基本功能

3.电子邮件的书定格式

用户名 + @ +邮件服务器主机名 + . + 邮件服务器所在的域名

laicy@https://www.360docs.net/doc/7018947713.html,

4.电子邮件的传输模式

一般通过 POP3和SMTP两个协议来实现

POP3：离线协议标准 SMTP：简单邮件传输协议，是定义邮件发送的协议。SMTP基于TCP服务的应用层协议。

四、文件传输（FTP）

用来传送文件的协议（文件传输协议）通过FTP协议，客户机可以和FTP服务器进行文件交换。登录FTP服务器必须要有该FTP服务器的账号和密码。

五、即时通信

QQ、MSN

§4.5 网络安全

一、计算机病毒

二、木马及恶意软件

恶意软件的传染途径是基于Internet Explorer浏览器或和普通软件捆绑在一起，在用户浏览网页和安装软件时隐藏地感染用户计算机。

三、黑客入侵

四、局域网安全

1.用户擅自修改IP、MAC

2.ARP欺骗

ARP协议是在以太网络中将IP转化成该IP对应的网卡的MAC地址的一种协议。

ARP欺骗分为两种：一种是对路由器ARP表的欺骗，另一种是对内网PC的网关欺骗。

3.局域网内嗅探

局域网内嗅探（sniff）指的是利用以太网载波侦听的原理，对所有局域网上通信进行侦听，并从中获取有用信息的过程。

4.与操作系统相关的安全问题