計算機信息技術
基本內容
定價：29.80元
出版時間：2011年5月1日
開本：16開
書名：計算機信息技術
出版社：清華大學出版社
作者：王裕明
ISBN：9787302235491
內容簡介
這是為非計算機專業的學生學習計算機信息技術而編寫的教材。本着理論和實際相結合的角度，系統、全面地介紹了計算機信息技術的概念和發展；從信息技術的角度，對信息的產生、傳輸、管理和處理等內容進行介紹，使《計算機信息技術》結構合理、內容豐富而實用；各章既具獨立性又有連貫性，從頭到尾貫穿了信息在計算機中的各種表現和處理方法。讓讀者不僅能學會計算機的基本操作，而且還能掌握計算機的基本原理、基本知識和基本方法，為後續課程的學習打下良好的基礎。
圖書目錄
第1章 計算機系統簡介
1.1 計算機的發展與分類
1.1.1 計算機的發展
計算工具的演化經歷了由簡單到複雜、從低級到高級的不同階段，例如從「結繩記事」中的繩結到算籌、算盤計算尺、機械計算機等。它們在不同的歷史時期發揮了各自的歷史作用，同時也孕育了電子計算機的雛形和設計思路。
1946年2月14日，由美國軍方定製的世界上第一台電子計算機「電子數字積分計算機」（ENIAC Electronic Numerical And Calculator）在美國賓夕法尼亞大學問世了。
ENIAC是美國奧伯丁武器試驗場為了滿足計算彈道需要而研製成的。這台計算器使用了17840支電子管，大小為80英尺×8英尺，重達28t（噸），功耗為170kW，其運算速度為每秒5000次的加法運算，造價為487000美元。ENIAC的問世具有劃時代的意義，表明電子計算機時代的到來。在以後60多年裡，計算機技術以驚人的速度發展，沒有任何一門技術的性能價格比能在30年內增長6個數量級。
發展的四個階段
1.第1代計算機：電子管數字計算機（1946—1958年）
硬件方面，邏輯元件採用真空電子管，主存儲器採用汞延遲線、陰極射線示波管靜電存儲器、磁鼓、磁芯；外存儲器採用磁帶。軟件方面採用機器語言、匯編語言。應用領域以軍事和科學計算為主。特點是體積大、功耗高、可靠性差。速度慢（一般為每秒數千次至數萬次）、價格昂貴，但為以後的計算機發展奠定了基礎。
2.第2代計算機：晶體管數字計算機（1958—1964年）
硬件方面，邏輯元件採用晶體管，主存儲器採用磁芯，外存儲器採用磁盤。軟件方面出現了以批處理為主的操作系統、高級語言及其編譯程序。應用領域以科學計算和事務處理為主，並開始進入工業控制領域。特點是體積縮小、能耗降低、可靠性提高、運算速度提高（一般為每秒數10萬次，可高達300萬次）、性能比第1代計算機有很大的提高。
3.第3代計算機：集成電路數字計算機（1964—1970年）
硬件方面，邏輯元件採用中、小規模集成電路（MSI、SSI），主存儲器仍採用磁芯。軟件方面出現了分時操作系統以及結構化、規模化程序設計方法。特點是速度更快（一般為每秒數百萬次至數千萬次），而且可靠性有了顯著提高，價格進一步下降，產品走向了通用化、系列化和標準化。應用領域開始進入文字處理和圖形圖像處理領域。
4.第4代計算機：大規模集成電路計算機（1970年至今）
硬件方面，邏輯元件採用大規模和超大規模集成電路（LSI和VLSI）。軟件方面出現了數據庫管理系統、網絡管理系統和面向對象語言等。特點是1971年世界上第一台微處理器在美國硅谷誕生，開創了微型計算機的新時代。應用領域從科學計算、事務管理、過程控制逐步走向家庭。
1.1.2 新型的計算機
1.1.3 計算機的分類
網絡計算機
（1）服務器（Server）
專指某些高性能計算機，能通過網絡，對外提供服務。相對於普通電腦來說，穩定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此在CPU、芯片組、內存、磁盤系統、網絡等硬件和普通電腦有所不同。服務器是網絡的節點，存儲、處理網絡上80%的數據、信息，在網絡中起到舉足輕重的作用。它們是為客戶端計算機提供各種服務的高性能的計算機，其高性能主要表現在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力等方面。服務器的構成與普通電腦類似，也有處理器、硬盤、內存、系統總線等，但因為它是針對具體的網絡應用特別制定的，因而服務器與微機在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面存在差異很大。服務器主要有網絡服務器（DNS、DHCP）、打印服務器、終端服務器、磁盤服務器、郵件服務器、文件服務器等。
（2）工作站（Workstation）
是一種以個人計算機和分布式網絡計算為基礎，主要面向專業應用領域，具備強大的數據運算與圖形、圖像處理能力，為滿足工程設計、動畫製作、科學研究、軟件開發、金融管理、信息服務、模擬仿真等專業領域而設計開發的高性能計算機。工作站最突出的特點是具有很強的圖形交換能力，因此在圖形圖像領域特別是計算機輔助設計領域得到了迅速應用。典型產品有美國Sun公司的Sun系列工作站。
無盤工作站是指無軟盤、無硬盤、無光驅連入局域網的計算機。在網絡系統中，把工作站端使用的操作系統和應用軟件被全部放在服務器上，系統管理員只要完成服務器上的管理和維護，軟件的升級和安裝也只需要配置一次後，則整個網絡中的所有計算機就都可以使用新軟件。所以無盤工作站具有節省費用、系統的安全性高、易管理性和易維護性等優點，這對網絡管理員來說具有很大的吸引力。
無盤工作站的工作原理是由網卡的啟動芯片（Boot ROM）以不同的形式向服務器發出啟動請求號，服務器收到後，根據不同的機制，向工作站發送啟動數據，工作站下載完啟動數據後，系統控制權由Boot ROM轉到內存中的某些特定區域，並引導操作系統。
根據不同的啟動機制，比較常用無盤工作站可分為RPL 和PXE。RPL 為Remote Initial Program Load 的縮寫，此技術常用於Windows95 中。PXE 是RPL 的升級品，它是Preboot Execution Environment的縮寫。兩者不同之處在於RPL 是靜態路由，而PXE 是動態路由，其通信協議採用TCP/IP，實現了與Internet 連接高效而可靠，它常用於Windows98、Windows NT、Windows2000、Windows XP 中 。
（3）集線器
集線器（HUB）是一種共享介質的網絡設備，它的作用可以簡單的理解為將一些機器連接起來組成一個局域網，HUB 本身不能識別目的地址。集線器上的所有端口爭用一個共享信道的帶寬，因此隨着網絡節點數量的增加，數據傳輸量的增大，每節點的可用帶寬將隨之減少。另外，集線器採用廣播的形式傳輸數據，即向所有端口傳送數據。如當同一局域網內的A 主機給B 主機傳輸數據時，數據包在以HUB 為架構的網絡上是以廣播方式傳輸的，對網絡上所有節點同時發送同一信息，然後再由每一台終端通過驗證數據包頭的地址信息來確定是否接收。其實接收數據的一般來說只有一個終端節點，而對所有節點都發送，在這種方式下，很容易造成網絡堵塞，而且絕大部分數據流量是無效的，這樣就造成整個網絡數據傳輸效率相當低。另一方面由於所發送的數據包每個節點都能偵聽到，容易給網絡帶來一些不安全隱患。
（4）交換機
交換機（Switch）是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸的信息送到符合要求的相應路由上的技術統稱。廣義的交換機就是一種在通信系統中完成信息交換功能的設備，它是集線器的升級換代產品，外觀上與集線器非常相似，其作用與集線器大體相同。但是兩者在性能上有區別：集線器採用的是共享帶寬的工作方式，而交換機採用的是獨享帶寬方式。即交換機上的所有端口均有獨享的信道帶寬，以保證每個端口上數據的快速有效傳輸，交換機為用戶提供的是獨占的、點對點的連接，數據包只被發送到目的端口，而不會向所有端口發送，其它節點很難偵聽到所發送的信息，這樣在機器很多或數據量很大時，不容易造成網絡堵塞，也確保了數據傳輸安全，同時大大的提高了傳輸效率，兩者的差別就比較明顯了。
（5）路由器
路由器（Router）是一種負責尋徑的網絡設備，它在互聯網絡中從多條路徑中尋找通訊量最少的一條網絡路徑提供給用戶通信。路由器用於連接多個邏輯上分開的網絡，為用戶提供最佳的通信路徑，路由器利用路由表為數據傳輸選擇路徑，路由表包含網絡地址以及各地址之間距離的清單，路由器利用路由表查找數據包從當前位置到目的地址的正確路徑，路由器使用最少時間算法或最優路徑算法來調整信息傳遞的路徑。路由器是產生於交換機之後，就像交換機產生於集線器之後，所以路由器與交換機也有一定聯繫，並不是完全獨立的兩種設備。路由器主要克服了交換機不能向路由轉發數據包的不足。
交換機、路由器是一台特殊的網絡計算機，它的硬件基礎CPU、存儲器和接口，軟件基礎是網絡互聯操作系統IOS。
交換機、路由器和PC機一樣，有中央處理單元CPU，而且不同的交換機、路由器，其CPU一般也不相同，CPU是交換機、路由器的處理中心。
內存是交換機、路由器存儲信息和數據的地方，CISCO交換機、路由器有以下幾種內存組件：
ROM（Read Only Memory）存儲交換機、路由器加電自檢（POST：Power-On Self-Test）、啟動程序（Bootstrap Program）和部分或全部的IOS。交換機、路由器中的ROM是可擦寫的，所以IOS是可以升級的。
RAM（Random Access Memory）與PC機上的隨機存儲器相似，提供臨時信息的存儲，同時保存着當前的路由表和配置信息。
NVRAM（Nonvolatile Random Access Memory）存儲交換機、路由器的啟動配置文件。NVRAM是可擦寫的，可將交換機、路由器的配置信息拷貝到NVRAM中。
FLASH閃存，是可擦寫的，也可編程，用於存儲CISCO IOS的其它版本，用於對交換機、路由器的IOS進行升級。
接口用作將交換機、路由器連接到網絡，可以分為局域網接口和廣域網接口兩種。由於交換機、路由器型號的不同，接口數目和類型也不盡一樣。常見的接口主要有以下幾種：
高速同步串口，可連接DDN，幀中繼（Frame Relay），X.25，PSTN（模擬電話線路）。
同步/異步串口，可用軟件將端口設置為同步工作方式。
AUI端口，即粗纜口。一般需要外接轉換器（AUI-RJ45），連接10/100Base-T以太網絡。
ISDN端口，可以連接ISDN網絡（2B+D），可作為局域網接入Internet 之用。
AUX端口，該端口為異步端口，主要用於遠程配置，也可用於拔號備份，可與MODEM連接。支持硬件流控制（Hardware Flow Control）。
Console端口，該端口為異步端口，主要連接終端或運行終端仿真程序的計算機，在本地配置交換機、路由器。不支持硬件流控制。[1]