2023年軟考網路工程師全面複習筆記（1）
計算機基礎知識
一.計算機發展史略
世界上第一台電子數字式計算機於2023年2月15日在美國賓夕法尼亞大學正式投入執行，它的名稱叫eniac(埃尼阿克)，是電子數值積分計算機(the electronic numberical intergrator and computer)的縮寫。它使用了17468個真空電子管，耗電174千瓦，占地170平方公尺，重達30噸，每秒鐘可進行5000次加法運算。雖然它的功能還比不上今天最普通的一台微型計算機，但在當時它已是運算速度的絕對冠軍，並且其運算的精確度和準確度也是史無前例的。
以圓周率(π)的計算為例，中國的古代科學家祖沖之利用算籌，耗費15年心血，才把圓周率計算到小數點後7位數。一千多年後，英國人香克斯以畢生精力計算圓周率，才計算到小數點後707位。而使用eniac進行計算，僅用了40秒就達到了這個記錄，還發現香克斯的計算中，第528位是錯誤的。
eniac奠定了電子計算機的發展基礎，開闢了乙個計算機科學技術的新紀元。有人將其稱為人類第三次產業革命開始的標誌。
eniac誕生後，數學家馮·諾依曼提出了重大的改進理論，主要有兩點：其一是電子計算機應該以二進位制為運算基礎，其二是電子計算機應採用"儲存程式"方式工作，並且進一步明確指出了整個計算機的結構應由五個部分組成：運算器、控制器、儲存器、輸入裝置和輸出裝置。
馮·諾依曼的這些理論的提出，解決了計算機的運算自動化的問題和速度配合問題，對後來計算機的發展起到了決定性的作用。直至今天，絕大部分的計算機還是採用馮·諾依曼方式工作。
eniac誕生後短短的幾十年間，計算機的發展突飛猛進。主要電子器件相繼使用了真空電子管，電晶體，中、小規模積體電路和大規模、超大規模積體電路，引起計算機的幾次更新換代。每一次更新換代都使計算機的體積和耗電量大大減小，功能大大增強，應用領域進一步拓寬。
特別是體積小、**低、功能強的微型計算機的出現，使得計算機迅速普及，進入了辦公室和家庭，在辦公室自動化和多**應用方面發揮了很大的作用。目前，計算機的應用已擴充套件到社會的各個領域。
電子計算機還在向以下四個方面發展：
巨型化天文、軍事、**等領域需要進行大量的計算，要求計算機有更高的運算速度、更大的儲存量，這就需要研製功能更強的巨型計算機。
微型化專用微型機已經大量應用於儀器、儀表和家用電器中。通用微型機已經大量進入辦公室和家庭，但人們需要體積更小、更輕便、易於攜帶的微型機，以便出門在外或在旅途中均可使用計算機。應運而生的可攜式微型機(筆記本型)和掌上型微型機正在不斷湧現，迅速普及。
網路化將地理位置分散的計算機通過專用的電纜或通訊線路互相連線，就組成了計算機網路。網路可以使分散的各種資源得到共享，使計算機的實際效用提高了很多。計算機聯網不再是可有可無的事，而是計算機應用中乙個很重要的部分。
人們常說的網際網路(internet，也譯為國際網際網路)就是乙個通過通訊線路聯接、覆蓋全球的計算機網路。通過網際網路，人們足不出戶就可獲取大量的資訊，與世界各地的親友快捷通訊，進行網上**等等。
智慧型化目前的計算機已能夠部分地代替人的腦力勞動，因此也常稱為"電腦"。但是人們希望計算機具有更多的類似人的智慧型，比如：能聽懂人類的語言，能識別圖形，會自行學習等等，這就需要進一步進行研究。
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二.計算機的應用
(1) 科學計算如：計算量大、數值變化範圍大的天文學、量子化學、空氣動力學、核物理學和天氣預報等領域中的複雜運算。
(2) 資料處理是計算機應用的乙個重要方面，如：辦公自動化、企業管理、事務管理、情報檢索等非數值計算的領域。
(3) 過程控制如：冶金、石油、化工、紡織、水電、機械、航天等現代工業生產過程中的自動化控制。
(4) 計算機輔助系統
計算機輔助設計 cad：如飛機、船舶、建築、機械、大規模積體電路等的設計。
計算機輔助製造 cam：用計算機進行生產裝置的管理、控制和操作。
計算機輔助教育 cbe：如計算機輔助教學cai、計算機輔助測試 cat、計算機管理教學 cmi
(5) 人工智慧 ai 是計算機應用研究的前沿學科。
(6) 資訊高速公路(此即 「國家資訊基礎設施」 nii 的俗稱)
我國已建立的大型計算機應用工程-"金"字工程： 金橋工程(全國經濟資訊網) 金卡工程(金融資訊網) 金關工程(外貿海關資訊網) 金智工程(教育科研資訊網)
(7)電子商務利用國際網際網路internet 進行網上商務活動，始於2023年，現已發展迅速，全球已有許多企業先後開展了「電子商務」活動。
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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、儲存器、輸入裝置和輸出裝置;
(2) 採用儲存程式的方式，程式和資料存放在同乙個儲存器中;
(3) 指令在儲存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位址，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/輸出裝置與儲存器間的資料傳送都通過運算器。
2.計算機工作原理計算機的工作過程其實就是乙個執行指令和程式的過程。
指令的執行過程：
第一階段，計算機將要執行的指令從記憶體取到cpu，此階段稱之為取指週期;
第二階段，cpu對取入的指令進行分析解碼，判斷該指令要完成的操作，然後向各部件發出完成該操作的控制訊號，完成該指令的功能，此階段稱之為執行週期。
程式的執行過程：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。它包括操作碼和運算元兩部分。
操作碼：指明該指令要完成的操作。
運算元：是指參加運算的數或者數所在的單元位址。
指令的分類：包括： 資料傳送指令、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：指一台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。
程式：是由一系列指令構成的有序集合。
3. 計算機的硬體系統計算機硬體主要由**處理器、主儲存器、輔助儲存器、輸入/輸出裝置和匯流排等組成。
其中：**處理器、主儲存器和匯流排構成「主機」 ， 輔助儲存器和輸入/輸出裝置構成「外設」。
微機的主機箱內主要有下列部件：
(1) 系統主機板是一塊積體電路板，是微機最主要的部件，它包括微處理器模組、記憶體模組、基本i/o介面、中斷控制器、dma(直接訪問儲存器)控制器及連線其他部件的匯流排。
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、指令解碼部件、位址轉換與管理部件、指令快存(cache)和資料快存(cache)、匯流排介面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儲存器： 用來存放使用者對計算機的配置引數。存放在其中的資訊可以在計算機開機時進行修改，關機後可保持設定不變。
其中的資訊要依靠小電池來維持，電池放電後，會使其中的資訊全部丟失。
i/o匯流排： 包括傳送資料訊號的資料匯流排db(是雙向的)、傳送位址訊號的位址匯流排ab(是單向的)、傳送控制訊號的控制匯流排cb 。常用的有pci(外圍裝置介面)匯流排、 isa(工業標準體系結構)匯流排、eisa(擴充套件的工業標準體系結構)匯流排.
通用序列匯流排(usb)：可以連線幾乎所有外部裝置。
輸入/輸出介面電路：並行介面、 序列介面、軟盤介面、ide(智慧型裝置電子介面)硬碟介面、鍵盤介面等
中斷控制器、dma控制器 (2) 硬碟驅動器 (3) 軟盤驅動器 (4) 光碟驅動器 (5) 電源 (6) 顯示卡 (7) 其他卡(音效卡、視卡、網絡卡、…)
計算機常用的外部裝置有：
(1) 輸出裝置：
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：解析度、彩色數目、螢幕尺寸
印表機：常見的有針式印表機、噴墨印表機、雷射印表機繪圖儀：常見的有平板式繪圖儀 、滾筒式繪圖儀
音箱(2) 輸入裝置：
滑鼠： 常見的有機械式、光電式和光機式三類滑鼠。膝上型電腦上用跟蹤球代替滑鼠。
鍵盤： 常見的有101鍵盤、 104鍵盤。 掃瞄器：常見的有手持式掃瞄器、平板式掃瞄器。
其他輸入裝置：數位化儀、條形碼讀入器、磁卡閱讀機、話筒、攝象機等
(3)計算機通訊裝置 —— 數據機(modem)： 在internet 中，微機之間常通過**線來傳送資料，通過**線傳送的訊號是模擬訊號，而計算機中的訊號是數碼訊號，modem的作用就是實現這兩種訊號的轉換。
調製：將數碼訊號轉換成模擬訊號的過程
解調：將模擬訊號轉換成數碼訊號的過程
modem有外接式、內建式、pc卡式(是專為膝上型電腦設計的)三種。
4.計算機軟體系統
軟體：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，提供給使用者的乙個便於掌握操作的工作環境。 不論是支援計算機工作還是支援使用者應用的程式都是軟體。
(1) 計算機軟體的發展機器語言 → 組合語言 →高階語言 → 作業系統 → 網路軟體 → 資料庫軟體
(2)軟體分類與簡介
幾個基本概念：
系統軟體：指那些為整個計算機系統所配置的、不依耐於特定應用的通用軟體。系統軟體可供所有使用者使用。
應用軟體：指用於解決各種不同具體應用問題的專門軟體。它包括定製軟體(特定使用者使用)和通用應用軟體。
裸機：沒裝任何軟體的計算機
虛擬計算機：具有作業系統的計算機
(3)系統軟體的基本概念
源程式：用高階語言編寫出來的程式。
目標程式：由源程式翻譯出來的機器語言程式或組合語言程式。
軟考網路工程師
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