当前位置:首页 >> IT认证 >>

全国计算机等级考试二级MS Office


第一章 计算机基础知识
计算机是能按照人的要求接受和存储信息,自动进行数据处理和计算,并输 出结果信息的机器系统。计算机是一门科学,也是一种自动、高速、精确地对信 息进行存储、 传达与加工处理的电子工具。掌握以计算机为核心的信息技术的基 本知识和应用能力,是信息社会中必备的基本素质。

1.1 概述 1.1.1 计算机的发展
1943 年, 莫克利和埃克特开始研制电子数字积分计算机 (ENIAC) , 并于 1946 年研制成功。ENIAC 被广泛认为是世界上第一台现实意义上的计算机。
【习题 2】1946 年诞生了世界上第一台电子计算机,他的英文名字是(C) A.UNIVAC-1 B.EDVAC C.ENIAC D.MARK-II

几乎与此同时, ENIAC 项目组的一个研究成员冯· 诺依曼 (现代电子计算机之父) 来到了普林斯顿高等研究院,并开始研制他自己的 EDVAC(当时最快的计算机) 。 美籍匈牙利数学家归纳了 EDVAC 的原理要点。 (1)计算机的程序和程序运行所需要的数据以二进制形式存放在计算机的 存储器中。 (2)程序和数据存放在存储器中,即存储程序的概念。计算机执行程序时, 无需人工干预,能自动、连续地执行程序,并得到预期的结果。
【习题 1】在冯·诺依曼型体系结构的计算机中引进两个重要的概念,它们是(B) A.引入 CPU 和内存储器的概念 B.采用二进制和存储程序的概念 C.机器语言和十六进制 D.ASCII 编码和指令系统

1.1.2 计算机的特点、用途和分类
计算机能够按照程序引导确定步骤,对输入的数据进行加工处理、存储或传 送, 以获得期望的输出信息, 从而利用这些信息来提高工作效率和社会生产率以 及改善人们的生活质量。 特点: 1)高速、精确的运算能力 2)精确地逻辑判断能力 3)强大的存储能力 4)自动功能 5)网络与通信功能 应用: 计算机问世之初,主要用于数值计算, “计算机”也因此得名。
【习题 3】计算机最早的应用领域是(D) A.辅助工程 B.过程控制 C.数据处理 D.数值计算

1)科学计算 主要是使用计算机进行数学方法的实现和应用 2)数据/信息处理 也称为非数值计算。是目前计算机应用最多的一个领域。 3)过程控制 是指利用计算机对生产过程、制造过程或运行过程进行监测与控制,即通过 实时监控目标物体的状态, 及时调整被控对象,使被控对象能够正确地完成目标

1

物体的生产、制造或运行。 4)计算机辅助 计算机辅助是计算机应用的一个非常广泛的领域。 几乎所有过去由人进行的 具有设计性质的过程都可以让计算机帮助实现部分或全部工作。计算机辅助(或 称为计算机辅助工程) 主要有: 计算机辅助设计 (CAD) 、 计算机辅助制造 (CAM) 、 计算机辅助教育(CAI) 、计算机辅助技术(CAT) 、计算机仿真模拟(Simulation) 等。
【习题 4】英文缩写 CAD 的中文意思是(A) A.计算机辅助设计 B.计算机辅助制造 C.计算机辅助教学 D.计算机辅助管理

计算机模拟和仿真是计算机辅助的重要方面。 在计算机中起着重要作用的是 集成电路。 5)网络通信 计算机技术和数字通信技术发展并相融合产生了计算机网络。 6)人工智能(AI) 是用计算机模拟人类的某些智能活动。 7)多媒体应用 是包括文本、图形、图像、音频、视频、动画等多种信息类型的综合。 8)嵌入式系统 并不是所有计算机都通用的。 分类: 1.按计算机处理数据的类型可以分为:模拟计算机、数字计算机、数字和模拟 计算机。 模拟计算机的主要特点: 参与运算的数值由不间断的连续量表示, 其运算过 程是连续的,模拟计算机由于受元器件质量影响,其计算精度较低,应用范围较 窄,目前已很少生产。 数字计算机的主要特点: 参与运算的数值用离散的数字量表示, 其运算过程 按数字位进行计算, 数字计算机由于具有逻辑判断等功能,是以近似人类大脑的 “思维”方式进行工作,所以又被称为“电脑” 。 2.按计算机的用途可分为:通用计算机和专用计算机。 通用计算机能解决多种类型的问题,通用性强,如 PC 专用计算机则配备有解决特定问题的软件和硬件, 但能够高速、 可靠地解决 特定问题,如在导弹和火箭上使用的计算机大部分都是专用计算机。 3.按计算机的性能、规模和处理能力,可分为:巨型机、大型通用机、微型计 算机、工作站及服务器 1)巨型机 巨型机是指目前速度最快, 、处理最强的计算机,称为高性能计算机。 2)大型通用机 大型通用机是对一类计算机的习惯称呼,其特点是通用性强,具有较高的运 算速度、 极强的综合处理能力和极大的性能覆盖, 运算速度为每秒 100 万次至每 秒几千万次。通常人们称大型机为“企业级”计算机。通用性强,但价格比较贵。 大型机系统可以是单处理机、多处理机或多个子系统的复合体。 3)微型机 微型机是微电子技术飞速发展的产物。 根据微型机是否由最终用户使用,微型机又可分为独立式微机(即日常使用

2

的微机)和嵌入式微机(或称嵌入式系统) 。嵌入式微机作为一个信息处理部件 安装在应用设备里,最终用户不直接使用计算机,使用的是该应用设备。 单片机是将中央处理器、存储器和输入/输出接口采用超大规模集成电路技 术集成到一块硅芯片上。单片机本身的集成度相当高,所以 ROM、RAM 容量有 限,接口电路也不多,适用于小系统中。单板机就是在一块电路板上把 CPU,一 定容量的 ROM、 RAM, 以及 I/O 接口电路等大规模集成电路芯片组装在一起而成 的微机, 并配有简单外设如键盘和显示器, 通常电路板上固化有 ROM 或者 EPROM 的小规模监控程序。 微型计算机的结构有:单片机、单板机、多芯片和多板机。 4)工作站 工作站是一种高档的微型计算机, 它比微型机有更大的存储容量和更快的运 算速度。 通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内部存储器和外部存储 器, 并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、 图像处理功能以及联网功能。 工作站主要用于图像处理和计算机辅助设计等领域, 具有很强的图形交互与处理 能力。因此在工程领域,特别是在计算机辅助设计(CAD)领域得到广泛应用。 无怪乎人们称工作站是专为工程师设计的计算机。 工作站一般采用开放是系统结 构,即将机器的软、硬件接口公开,并尽量遵守国际工业界流行标准,以鼓励其 他厂商和用户围绕工作站开发软件、硬件产品。目前,多媒体等各种新技术已普 遍集成到工作站中, 使其更具特色。而它的应用领域已经也已从最初的计算机辅 助设计扩展到商业、金融、办公领域,并频频充当网络服务器的角色。 5)服务器 “服务器” 一词很恰当地描述了计算机在应用中的角色,而不是描述机器的 档次。服务器作为网络的节点,存储、处理网络上 80%的数据、信息,因此也被 称为网络的灵魂。 主要特点: (1)只有在客户机的请求下才为其提供服务。 (2)服务器对客户透明。一个与服务器通信的用户面对的是具体的服务, 而可以完全不知道服务器采用的是什么机型及运行的是什么操作系统。 (3)服务器严格地说是一种软件的概念。一台作为服务器使用的计算机通 过安装不同的服务器软件,可以同时扮演几种服务器的角色。

1.1.3 计算机科学研究与应用
1.人工智能 人工智能的主要内容是研究如何让让计算机来完成过去只有人才能做的智 能的工作,核心目标是赋予计算机人脑一样的智能。 2.网络计算 随着计算机的普及, 个人计算机进入家庭, 而由此产生计算机的利用率问题。 越来越多的计算机处于闲置状态。 互联网的出现使得链接调用所有这些拥有优先 计算资源的计算机系统成为现实。 网络计算是专门针对复杂科学计算的新型计算模式。 这种计算模式是利用互 联网把分散在不同地理位置的电脑组织成一个“虚拟的超级计算机” ,其中每一 台参与计算的计算机就是一个“节点” ,而整个计算是由成千上万个“节点”组 成的“一张网络” ,所以这种计算方式称为网络计算。这样组织起来的“虚拟的 超级计算机”有两个优势:一是数据处理能力超强;二是能充分利用网上的闲置

3

处理能力。 网络计算包括任务管理、任务调度和资源管理,它们是网络计算的三要素。 用户通过任务管理向网络提交任务,为任务制定所需的资源,删除任务并检测任 务的运行;任务调度室对用户提交的任务根据任务的类型、所需的资源、可用资 源等情况安排运行日程和策略;资源管理则负责检测网络中资源的状况。 网络计算技术的特点是: (1)能够提供资源共享,实现应用程序的互联互通。网格与计算机网络不 同,计算机网络实现的是一种硬件的连通,而网格能实现应用层面的联通。 (2)协同工作。很多网格节点可以共同处理一个项目。 (3)基于国际的开放技术标准。 (4)网格可以提供动态的服务,能够适应变化。 网格计算是一场计算革命, 它将全世界的计算机联合起来协同工作,它被人 们视为 21 世纪的新型网络基本架构。 3.中间件技术 顾名思义, 中间件是介于应用软件和操作系统之间的系统软件。中间件技术 已经发展成为企业应用的主流技术,并形成各种不同类别,如交易中间件、消息 中间件、专有中间件、面向对象中间件、数据存取中间件、远程调用中间件等。 4.云计算 云计算是分布式计算、网络计算、并行计算、网络存储及虚拟化计算机和网 络技术发展融合的产物, 或者说是它们的商业实现。 构成包括硬件、 软件和服务。 云计算将传统的以桌面为核心的任务处理转变为以网络为核心的任务处理, 利用 互联网实现一切处理任务,使网络成为传递服务、计算和信息的综合媒介,真正 实现按需计算、网络协作。 特点:超大规模‘分布式、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需 服务、价廉。

1.1.4 未来计算机的发展趋势 1.电子计算机的发展方向
从类型上看,电子计算机技术正在向巨型化、微型化、网络化和智能化方向 发展。 1)巨型化 巨型化是指计算速度更快、存储容量更大、功能更完整、可靠性更高的计算 机。 2)微型化 微型计算机从过去的台式机迅速向便携机、掌上机、膝上机发展,其低廉的 价格、方便的使用、丰富的软件而受到人们的青睐。同时也作为工业控制过程的 心脏,使仪器设备实现“智能化” 。 3)网络化 网络化指利用现代通信技术和计算机技术, 把分布在不同地点的计算机相互 连接起来,按照网络协议互相通信,以共享软件、硬件和数据资源。 4)智能化 智能化指计算机模拟人的感觉和思维过程的能力。 智能化是计算机发展的一 个重要方向。 智能计算机具有解决问题和逻辑推理的功能,以及知识处理和知识

4

库管理的功能等。

2.未来新一代的计算机
计算机中最重要的核心部件是芯片, 芯片制造技术的不断进步是推动计算机 技术发展的最根本的动力。 目前的芯片主要采用光蚀刻技术制造,即让光线透过 刻有线路图的掩膜照射在硅片表面已进行线路蚀刻技术。 当前主要是用紫外光进 行光刻操作,随着紫外光波长的缩短,芯片上的线宽将会继续大幅度缩小,同样 大小的芯片上可以容纳更多的晶体管,从而推动半导体工业继续前进。 然而,以硅为基础的芯片制造技术的发展不是无限的。专家预言,随着晶体 管的尺寸接近纳米级, 不仅芯片发热等副作用逐渐显现, 电子的运行也难以控制, 晶体管将不再可靠。目前可能的技术至少有 4 种:纳米技术、光技术、生物技术 和量子技术。利用这些技术研究新一代计算机就成为世界各国研究的焦点。 1)模糊计算机 1956 年,英国人查德创立了模糊信息理论。模糊计算机是建立在模糊数学基础 上的计算机。 模糊计算机还能用于地震灾情判断、 疾病医疗诊断、 发酵工程控制、 海空导航巡视等多个方面。 2)生物计算机 微电子技术和生物工程这两项高科技术的互相渗透, 为研制生物计算机提供 了可能。 3)光子计算机 光子计算机是一种用光信号进行数字运算、信息存储和处理的新型计算机。 运用集成光路技术,把光开关、光存储器等集成一块芯片上,再用光导纤维连接 成计算机。 4)超导计算机 超导计算机具有超导逻辑电路和超导存储器,其消耗小,运算速度是传统计 算机无法比拟的。所以,世界各国科学家都在研究超导计算机,但还是有许多技 术难关有待突破。 5)量子计算机 量子计算机的目的是为了解决计算机中的能耗问题, 其概念源于对可逆计算机的 研究。
【习题 5】办公自动化(OA)是计算机的一项应用,按计算机应用的分类,它属于(D) A.科学计算 B.辅助设计 C.实时控制 D.数据处理

1.1.5 电子商务
伴随着计算机网络技术发展起来的电子商务是一种崭新的商务手段, 它从根 本上改变传统经济活动中的交易方式和流通方式。 电子商务充分利用了信息网络 技术等高科技手段。 打破了时空局限,向所有交易主体提供先进的交易模式和平 等交易机会,大大减少了交易的中间环节,缩短了交易时间,节省了交易费用, 从而提高了商务效率和经济利益,同时也将改变人们传统的生活方式和思想观 念。 电子商务以前所未有的速度创造着新的商务环境,作为一种全新的商业管理 方法,电子商务也将会引发生产、管理、政府职能和法律制度等产生一系列的巨 大变革。这无论对政府、企业、还是个人,都将是新的机遇和挑战。 电子商务是应用现代信息技术在互联网络上进行的商务活动。从本质上讲, 电子商务是一组电子工具在商务过程中的应用,这些工具主要包括:电子数据交

5

【习题 6】电子商务的本质是(C) A.计算机技术 B.电子技术 C.商务活动 D.网络技术

换 (EDI) 、 电子邮件 (E-Mail) 、 电子公告系统 (BBS) 、 博客 (Blog) 、 条码 (Barcode) 、 图像处理、 智能卡等。而应用的前提和基础是完善的现在通信网络和人们的思想 意识的提高以及管理体制的转变。IBM 认为电子商务=Web+IT+Business。它所强 调的是在网络计算环境下的商业化应用,是把买方、卖方、厂商以及其合作伙伴 在因特网(Internet) 、企业内部网(Intranet)和企业外部网(Extranet)结合起 来的应用。HP 认为,电子商务是指从售前服务到售后支持的各个环节实现电子 化、自动化,它能够以电子手段完成物品和服务等价值交换。 电子商务是现代信息技术和现代商业技术的结合体。 对它可分为狭义和广义 两种看法: 1.狭义的电子商务 狭义电子商务(E-Commerce)是指利用互联网进行交易的一种方式。主要 指信息服务、交易和支付。主要内容包括:电子商情广告;电子选购和交易、电 子交易凭证的交换;电子支付与结算等。 2.广义电子商务 广义电子商务(E-Business)是利用 Internet 能够进行全部的贸易活动。从计 算机与商业结合的角度, 电子商务就是通过电子信息技术、网络互联技术和现代 通信技术使得交易涉及的各方当事人借助电子方式联系, 而无需依靠纸面文件完 成单据的传输,实现整个交易过程的电子化。简单地说,电子商务就是在网上将 信息流、商流、资金流和部分的物流完整地实现。 广义电子商务不仅包含电子交易,而且包含在 Internet 基础上构造的 Intranet、 Extranet、 企业资源计划 (ERP) 、 供应链管理 (SCM) 、 客户关系管理 (CRM) 等。 按照不同的标准, 电子商务可划分为不同的类型。目前比较流行的标准时按 照参加主体将电子商务分为如下几类: ? 企业间的电子商务(Business-to-Business,B2B) ? 企业与消费者间的电子商务(Business-to-Consumer,B2C) ? 消费者与消费者间的电子商务(Consumer-to-Consumer,C2C) ? 非商务的电子商务(No-business EC) ? 企业内的电子商务(Intrabusiness EC)

1.1.6 信息技术
1.信息技术的定义 随着信息技术的发展,其内涵也在不断变化,因此至今仍没有统一的定义。 一般来说,信息采集、加工、存储、传输和利用过程中的每一种技术都是信息技 术,这是一种狭义的定义。在现代信息社会中,技术发展能够导致虚拟现实的产 生,信息本质也被改写,一切可以利用二进制进行编码的东西都被称为信息。因 此,联合国教科文组织对信息技术的定义是:应用在信息加工和处理中的科学、 技术与工程的训练方法和管理技巧;上述方面的技巧和应用;计算机及其与人、 机的相互作用;与之相应的社会、经济和文化等诸种事物。在这个目前世界范围 内较为统一的定义中, 信息技术一般是指一系列与计算机等相关的技术。该定义 侧重于信息技术的应用,对信息技术可能对社会、科技、人们的日常生活产生影 响及其相互作用进行了广泛的研究。

6

信息技术不仅包括现代信息技术, 还包括在现代文明之前的原始时代和古代 社会中与那个时代相对应的信息技术。不能把信息技术等同为现代信息技术。 2.现代信息技术的内容 一般来说,信息技术包含三个层次的内容:信息基础技术、信息系统技术和 信息应用技术。 1)信息基础技术 信息基础技术是信息技术的基础,包括新材料、新能源、新器件的开发和制 造技术。近几十年来,发展最快、应用最广泛、对信息技术以及整个高科技领域 的发展影响最大的是微电子技术和光电子技术。 、 微电子技术是随着集成电库, 尤其是超大型规模集成电路而发展起来的一门 新的技术。微电子技术包括系统电路设计、器件物理、工艺技术、材料制备、自 动测试以及封装、 组装等一系列专门的技术,微电子技术是微电子学中的各项工 艺技术的总和。 光电子技术是有光电子技术和电子技术结合而成的新技术,涉及光显示、光 存储、激光等领域。是未来信息产业的核心技术。 2)信息系统技术 信息系统技术是指有关信息的获取、 传输、 处理、 控制的设备和系统的技术。 感测技术、通信技术、计算机与智能技术和控制技术是它的核心和支撑技术。 感测技术就是获取信息的技术,主要是对信息进行提取、识别或检测并能通 过一定的计算方式显示计量结果。 现代通信技术,一般是指电信,国际上称为远程通信。 计算机与智能技术是以人工智能理论和方法为核心的, 研究如何用计算机去 模拟、 延伸和扩展人的智能; 如何设计和建造具有高智能水平的计算机应用系统; 如何设计和制造跟聪明的计算机。一个完整的智能行为周期为:从机器感知到知 识表达;从机器学习到知识发展;从搜索推理到规划决策;从智能交互到机器行 为,到人工生命等,构成了智能科学与技术科学特有的认识对象。 控制技术是指对组织行为进行控制的技术。控制技术是多种多样的,常用的 控制技术有信息控制技术和网络控制技术两种。 3)信息应用技术 信息应用技术是针对种种实用目的,如信息管理、信息控制、信息决策而发 展起来的具体的技术群类。如工厂的自动化、办公自动化、家庭自动化、人工智 能和互联通信技术等。它们是信息技术开发的根本目的所在。 信息技术在社会的各个领域得到广泛的应用,显示出强大的生命力。纵观人 类科技发展历程, 还没有一项技术像信息技术一样对人类社会产生如此巨大的影 响。 3.现代信息技术的发展趋势 展望未来,在社会生产力发展、人类认识和实践活动的推动下,信息技术将 得到更深、更广、更快的发展,其发展趋势可以概括为数字化、多媒体化、高速 度、网络化、宽频带、智能化等。 1)数字化 当信息被数字化并经由数字网络流通时, 一个拥有无数可能性的全新世界便 由此揭开序幕。大量信息可以压缩,并以光速进行传输,数字传输的品质又比模 拟传输的品质要好得多。 许多种信息形态能够被结合、 被制造, 例如多媒体文件。 2)多媒体化

7

随着未来信息技术的发展,多媒体技术将文字、声音、图形、图像、视频等 信息媒体与计算机集成在一起, 使计算机的应用由单纯的文字处理进入到文、 图、 声、影集成处理。 3)高速度、网络化、宽频带 目前, 几乎所有的国家都在进行最新一代的信息基础建设,即建设宽频高速 公路。尽管今日的 Internet 已经能够传输多媒体信息,但仍然被认为是一条低容 量频宽的网络路径,被形象地成为一条花园小径。下一代的 Internet 技术 (Internet2)的传输速率将可以达到 2.4GB/s。实现宽频的多媒体网络是未来信 息技术的发展趋势之一。 4)智能化 直到今日, 不仅是信息处理装置本身几乎没有智慧,作为传输信息的网络也 几乎没有智能。

1.2 信息的表示与存储
计算机科学的研究主要包括信息采集、存储、处理和传输,而这些都与信息 的量化和表示密切相关。

1.2.1 数据与信息
数据是对客观事物的符号表示。数值、文字、语言、图形、图像等都是不同 形式的数据。 信息是现代生活和计算机科学中一个非常流行的词汇。一般来说,信息是对 各种事物变化和特征的反映, 是经过加工处理并对人类客观行为产生影响的数据 表现形式。人通过接受信息来认识事物,从这个意义上来说,信息是一种知识, 是接受者原来不了解的知识。数据是信息的载体,信息是对人有用的数据。 计算机科学中的信息通常被认为是能够用计算机处理的有意义的内容或消 息,它们以数据的形式出现。 数据与信息的区别:数据处理之后产生的结果为信息,信息具有针对性、时 效性。 尽管人们在许多场合把这两个词互换使用。 信息是有意义的, 而数据没有。 信息同物质、能源一样重要,是人类生存和社会发展的三大基本资源之一。 可以说信息不仅维系着社会的生存和发展, 而且在不断地推动着社会和经济的发 展。

1.2.2 计算机中的数据
ENIAC 是一台十进制的计算机, 它采用十个真空管来表示一位十进制。 冯· 诺 依曼在研制 IAS 时,发觉这种十进制的表示和实现方式十分麻烦,故提出了二进 制的表示方法,从此改变了整个计算机的发展历史。 二进制只有“0”和“1”两个数,相对十进制而言,采用二进制表示不但运 算简单、易于物理实现、通用性强,更重要的优点是所占用的空间和所消耗的能 量小得多,机器可靠性高。

1.2.3 计算机中数据的单位
计算机中数据的最小单位是位。存储容量的基本单位是字节。8 个二进制位 称为 1 个字节,此外还有 KB、MB、GB、TB 等, 1.位

8

位是度量数据的最小单位,在数字电路和计算机技术中采用二进制表示数 据,代码只有 0 和 1,采用多个数码(0 和 1 的组合)来表示一个数,其中的每 一个数码称为 1 位(bit) 2.字节 一个字节由 8 位二进制数字组成(1Byte=8bit) 。
【习题 12】存储 24*24 点阵的一个汉字信息,需要的字节数是(B) A.48 B.72 C.144 D.192

字节是信息组织和存储的基本单位,也是计算机体系机构的基本单位。 为了便于衡量存储器的大小,统一以字节(Byte,B)为单位。 千字节 1KB=1024B=210B 兆字节 1MB=1024KB=220B 吉字节 1GB=1024MB=230B 太字节 1TB=1024GB=240B
【习题 8】在计算机中,20GB 的硬盘可以存放的汉子个数是() A.10*1000*1000 B B.20*1024 MB C.10*1024*1024 KB D.20*1000*1000 KB

3.字长 在计算机诞生初期,受各种因素限制,计算机一次能够同时(并行)处理 8 个二进制数。 人们将计算机一次能够并行处理的二进制数成为该机器的字长,也 成为计算机的一个“字” 。 字长是计算机的一个重要指标,直接反映一台计算机的计算能力和精度。字 长越长,计算机的数据处理速度越快。

1.2.4 字符的编码
字符包括西文字符(字母、数字、各种符号)和中文字符。由于计算机室以 二进制形式存储和处理数据的, 因此字符也必须按特定的规则进行二进制编码才 能进入计算机。
【习题 9】计算机中所有信息的存储都采用(D) A.十进制 B.十六进制 C.ASCII 码 D.二进制

字符编码的方法很简单, 首先确定需要编码的字符总数,然后将每一个字符按顺 序确定顺序编号,编号值的大小无意义,仅作为识别与使用这些字符的依据。字 符形式的多少涉及编码的位数。对西文与中文字符,由于形式的不同,使用不同 的编码。 1.西文字符的编码 计算机中的数据都是用二进制编码表示的, 用以表示字符的二进制编码称为 字符编码。计算机中最常用的字符编码是美国信息交换标准交换代码(ASCII) , 被国际标准化组织指定为国际标准。ASCII 码有 7 位码和 8 位码两种版本。国际 通用的是 7 位 ASCII 码,用 7 位二进制数表示一个字符的编码,共有 27=128 个不 同的编码值,相应可以表示 128 个不同字符的编码。
【习题 7】国际通用的 ASCII 码的码长是(A) A.7 B.8 C.12 D.16 对大小写英文字母、阿拉伯数字、标点符号及控制符等特殊符号规定了编码,表中每个 字符都对应一个数值,称为该字符的 ASSCII 码值。其排列次序为 b6 b5 b4 b3 b2 b1 b0,b6 为最 高位,b0 为最低位。

9

从 ASCII 码表中看出:有 34 个非图形字符(又称为控制字符) 。例如: SP(Space)编码是 0100000 空格 CR(Carriage Return)编码是 0001101 回车 DEL(Delete)编码是 1111111 删除 BS(Back Space)编码是 0001000 退格 其余 94 个可打印字符,也成为图形字符。在这些字符中,从小到大的排列:0~9、A~Z、 a~z 都是顺序排的,且小写比大写字母的码值大 32,即位值 b5 为 0 或 1,这有利于大、小写 字母之间的编码转换。有些特殊的字符编码是容易记忆的。如: “a”字符的编码为 1100001,对应的十进制数是 97,则“b”的编码值是 98。 “A”字符的编码为 1000001,对应的十进制数是 65,则“B”的编码值是 66。 “0”数字字符的编码为 0110000,对应的十进制数是 48,则“1”的编码值是 49。 【习题 10】大写字母 B 的 ASCII 码值是(B) A.65 B.66 C.41H D.97 计算机的内部用用一个字节(8 个二进制位)存放 7 为 ASCII 码,最高位置为 0。

2.汉字的编码
ASCII 码只对英文字母,数字和标点符号进行了编码。为了使计算机能够处理、显示、 打印、交换汉字字符等,同样也需要对汉子进行编码。我国于 1980 年发布了国家汉字编码 标准 GB2318—1980,全称是《信息交换用汉子编码及字符集——基本集》 (简称 GB 码或国 际码) 。根据统计,把最常用的 6763 个汉字分成两级:一级汉字有 3755 个,按汉语拼音字 母的次序排列;二级汉字 3008 个,按偏旁部首排列。由于一个字节只能表示 256 种编码, 是不足以表示 6763 个汉字的,所以一个国际码用两个字节来表示一个汉字,每个字节的最 高位为 0。 为避开 ASCII 表中的控制码,区位码将 GB2312—1980 中的 6763 个汉字分为 94 行、94 列,代码表分 94 个区(行)和 94 个位(列) 。由区号(行号)和位号(列号)构成了区位 码。区位码最多可以表示 94*94=8836 个汉字。区位码由 4 位十进制数字组成,前 2 位为区 号,后 2 位为位号。在区位码中,01~09 区为特殊字符,10~55 区为一级汉字,56~87 区为 二级汉字。例如汉字“中”的区位码为 54 48,即它位于第 54 行、第 48 列。 区位码是一个 4 位十进制数,国际码是一个 4 位十六进制数。为了与 ASCII 码兼容,汉 字输入区位码与国际码之间有一个简单的转换关系。 具体方法是: 将一个汉字的十进制区号 和十进制位号分别转换成十六进制;然后再分别加上 20H(十进制就是 32,因是非图形字 符码值) ,就成为汉字的国际码。例如:汉字“中”字 十进制 十六进制 区位码 5448D (3630)H 国际码 8680D (3630H+2020H)=5650H 二进制表示: (00110110 00110000)B+(00100000 00100000)B =(01010110 01010000)B 1992,年通过的国际标准 ISO 10646,定义了一个用于世界范围各种文字及各种语言的 书面形式的图形字符集,基本上收全了上面国家和地区使用的汉字。Unicode 编码标准,对 汉字集的处理与 ISO 10646 相似。 GB2312-1980 中因有许多汉子没有包括在内,为此有了 GBK 编码(扩展汉字编码) ,它 是对 GB2312-1980 的扩展,共收录了 21003 个汉字,支持国际标准 ISO 10646 中的全部中日 韩汉字,也包含了 BIG5(台港澳)编码中的所有汉字。GBK 编码于 1995 年 12 月发布。目 前 Windows 以上的版本都支持 GBK 编码,只要计算机安装了多语言支持功能,几乎不需要 任何操作就可以在不同的汉字系统之间自由变换。 “微软拼音” 、 “全拼” 、 “紫光”等几种输

10

入法都支持 GBK 字符集。 2001 年我国发布了 GB 18030 编码标准, 它是 GBK 的升级, GB 18030 编码空间约为 160 万码位,且目前纳入了编码的汉子约为 2.6 万个。

3,汉字的处理过程
计算机内部只能识别二进制,任何信息(包括字符、汉字、声音、图像等)在计算机中 都是以二进制形式存放的。而汉字可以输入到计算机中,在计算机中存储,经过转换,在屏 幕上显示或在打印机上打印。下面介绍汉字的处理过程。这些编码主要包括:汉字输入码、 汉字内码、汉字地址吗、汉字字形码等。这一系列的汉字编码及转换、汉字信息处理中的各 编码及流程如图 1.5 所示。 输入法 国际码
输入法

机内码
输入法

地址码
输入法

字形码
图 1.5 汉字信息处理系统的模拟 输入法 汉字输出

汉字输入

从图 1.5 中可以看到:通过键盘对每个汉字输入规定的代码,即汉字的输入码(例如拼音输 入码) 。 不论哪一种汉字输入方法, 计算机都将每个汉字的汉字输入码转换为相应的国际码, 然后再转换为机内码,就可以在计算机内存储和处理了。 【习题 11】汉字在计算机内部的传输、处理和存储都使用汉字的(C) A.字形码 B.输入码 C.机内码 D.国际码 输出汉字时, 先将汉字的内机码通过简单地对应关系转换为相应的汉字地址码; 然后通过汉 字地址码对汉字库进行访问, 从字库中提取汉字的字形码, 最后根据自行数据显示和打印出 汉字。 1)汉字输入码 为将汉字输入计算机而编制的代码称为汉字输入码, 也叫外码。 汉字输入码是利用计算 机标准键盘上按键的不同排列组合来对汉字的输入进行编码。 目前汉字输入码法的开发研究 种类繁多, 已多达数百种。 一个好的输入编码应是: 编码短,可以减少击键的次数; 重码少, 可以实现盲打;好学好记,便于学习和掌握。但目前还没有一种符合上述全部要求的汉字输 入编码方法。目前常用的输入法类别有音码、形码、语音输入、手写输入或扫描输入等。实 际上,区位码也是一种输入法,其最大优点是一字一码的无重码输入法,最大的缺点是代码 难以记忆。 可以想象,对于同一个汉字,不同的输入法有不同的输入码。例如: “中”字的全拼输 入吗是“zhong” ,其双拼输入吗是“vs” ,而五笔形的输入码是“kh” 。这种不同的输入码通 过输入字典转换统一到标准的国际码之下。 2)汉字内码是为计算机内部对汉字进行存储、处理的汉字代码,它应满足存储、处理 和传输的要求。当一个汉字输入计算机后转换为内码,才能在机器传输、处理。汉字内码的 形式也是多种多样。目前,对应于国际码,一个汉字的内码用 2 个字节存储,并把每个字节 的最高二进制位置“1”作为汉字内码的标识,以免与单字节的 ASCII 码产生歧义。如果用 十六进制来表述,就是把汉字国际码的每个字节上加一个 80H(即二进制数 10000000) 。所 以,汉字的国际码与其内码存在下列关系: 汉字的内码=汉字的国际码+8080H 例如,已知“中”字的国际码为 5650H,则根据上述公式得: “中”字的内码=“中”字的国际码 5650H+8080H=D6D0H 二进制表示: (01010110 01010000)B+(10000000 10000000)B =(11010110 11010000)B 由此可见:西文字符的内码是 7 位 ASCII 码,一个字节的最高位为 0。每个西文字符的 ASCII 码值均小于 128。 为了与 ASCII 码兼容, 汉字用两个字节来存储, 区位码再分别加上 20H,

11

就成为汉字的国际码。在计算机内部为了能够区分是汉字还是 ASCII 码,将国际码每个字节 的最高位由 0 变为 1 (也就是说汉字内码的每个字节都大于 128) , 变换后的国际码称为汉字 内码。

4.汉字字形码
经过计算机处理的汉字信息, 如果要显示或打印出来提供阅读, 则必须将汉字内码转换 成人们可读的方块汉字。汉字字形码又称汉字字模,用于汉字的显示屏或打印机输出。汉字 字形码通常有两种表示方式:点阵和矢量表示方式。 用点阵表示字形时, 汉字字形码指的就是这个汉字字形点阵的代码。 根据输出汉字的要求不 同,点阵的多少也不同。容易型汉字为 16*16 点阵,普通型汉字为 24*24 点阵,提高型汉字 为 32*32 点阵,48*48 点阵,等等。图 1.6 显示了“次”字的 16*16 字形点阵和代码。 【习题 12】存储 24*24 点阵的一个汉字信息,需要的字节数是(B) A.48 B.72 C.144 D.192 在一个 16*16 的网格中用点描出一个汉字,如 “次”字,整个网格分为 16 行 16 列,每个小格用 1 位二进制编码表示,有点的用“1”表示,没有点的 用“0”表示,这样,从上到下,每一行需要 16 个二 进制位, 占两个字节。 如第一行的点阵编码是 0080H, 描述整个汉字的字形需要 32B 的存储空间。 汉字的点 阵字形编码仅用于构造汉字的字库, 一般对应不同的 字体(如宋体、楷体、黑体)有不同的字库,字库中 存储了每个汉字的点阵代码。 字模点阵只能用来构成 “字库” ,而不能用于机内存储。输出汉字时,先根 据汉字内码的对应关系转换成汉字地址吗, 再通过汉 字地址码提取汉字的字形码, 根据字形数据显示和打 印出文字。 点阵规模越大,字形愈清晰美观,所占存储空间 也愈大。两级汉字大约占用 256KB。点阵表示方式的缺点是字形放大后产生的效果差。 矢量表示方式存储的是描述汉字字形的轮廓特征, 当要输出汉字时, 通过计算机的计算, 由汉字字形描述生成所需大小和形状的汉字点阵。矢量化字形描述与最终文字显示的大小、 分辨率无关,因此可产生高质量的汉字输出。Windows 中使用的 TrueType 技术就是汉字矢 量表示方式,它解决了汉字点阵字形放大后出现锯齿现象的问题。

5.汉字地址码
汉字地址码是指汉字库 (这里主要指整字形的点阵式字模库) 中存储汉字字形信息的逻 辑地址码。需要向输出设备输出汉字时,必须通过地址码对汉字库进行访问。汉字库中,字 形信息都是按一定顺序 (大多数按标准汉字交换码中汉字的排列顺序) 连续存放在存储介质 上,所以汉字地址码也大多是连续有序的,而且与汉字内码间有着简单的对应关系,以简化 汉字内码到汉字地址码的转换。

6.其他汉字内码
GB 2312-1980 国际码只能表示和处理 6763 个汉字,为了统一表示世界各国、各地区的 文字,便于全球范围的信息交流,各级组织公布了各种汉字内码。 (1)GBK 码(扩充汉字内码规范)是我国制定的,对多达 2 万元的简、繁汉字进行了 编码, 是 GB 2312-1980 码的扩充。 这种内码仍以 2B 表示一个汉字, 第一个汉字为 81H~FEH, 第二个字节为 40H~FEH。虽然第二个字节的最左边不一定是 1 ,但因为汉字内码总是 2 字 节连续出现的,所以即使与 ASCII 码混合在一起,计算机也能够加以正确区别。简体版中文

12

Windows95/98/2000/XP 使用的是 GBK 内码。 (2)UCS 码(通用多八位编码字符集)是国际标准化组织(ISO)为各种语言字符制定 的编码标准。ISO/IEC 10646 字符集中的每个字符用 4B(组号、平面号、行号和字位号)唯 一地表示,第一个平面(00 组中的 00 平面)称为基本多文种平面(Basic Multilingual Plane, BMP) ,包含字母文字、音节文字以及中、日、韩(CJK)的表意文字等。 (3)Unicode 编码是另一个国际编码标准,它最初是由 Apple 公司发起制定的通用多文 种字符集,后来被多家计算机厂商组成 Unicode 协会进行开发,并得到计算机界的支持,成 为能用双字节编码统一地表示几乎世界上所有书写语言的字符编码标准。 目前,Unicode 编码可容纳 65536 个字符编码,主要用来解决多语言的计算问题,如不 同国家的字符标准,允许交换、处理和显示多语言文本以及公用的专业符号和数学符号。随 着 Internet 的迅速发展,不同国家之间的人们进行数据交换的需求越来越大,Unicode 编码 因此成为当今最为重要的交换和显示的通用字符编码标准, ; 它适用于当前所有已知的编码, 覆盖了美国、欧洲、中东、非洲、印度、亚洲和太平洋地区的语言,以及专业符号。目前, Unicode 编码在网络、Windows 系统和很多大型软件中得到应用。 (4)BIG5 码是目前中国台湾、香港地区普遍使用的一种繁体汉字的编码标准。繁体版 中文 Windows95/98/2000/XP 使用的是 BIG5。

1.3 计算进硬件系统
硬件是计算机的物质基础,没有硬件就不称其为计算机。尽管各种计算机在性能、用途 和规模上有所不同,但其基本结构都遵循冯·诺依曼型体系结构。人们称符合这种设计的计 算机称冯·诺依曼模型。这决定了计算机由输入、存储、运算、控制和输出五个部分组成。

1.3.1 运算器
运算器(ALU)是计算机处理数据形成信息的加工厂,它的主要功能是对二进制数码进 行算术运算或逻辑运算。所以,也称为算术逻辑部件(ALU) 。所谓算术运算,就是数的加、 减、乘、 除以及乘方、开方等数学运算。而逻辑运算则是指逻辑变量之间的运算,即通过与、 或、非等基本操作对二进制数进行逻辑判断。 计算机之所以能完成各种复杂的操作, 最根本原因是由于运算器的运行。 参加运算的数 全部是在控制器的统一指挥下从内存储器中取到运算器里,由运算器完成运算任务。 由于在计算机内,各种运算均可归纳为相加和移位这两个基本操作,所以,运算器的核 心是加法器(Adder)为了能将操作数暂时存放,能将每次运算的中间结果暂时保留;运算 器还需要若干个寄存数据的寄存器(Register) 。若一个寄存器既保存本次运算的结果而又参 与下次的运算,它的内容就是多次累加的和,这样的寄存器又称为累加器(AL) 。 运算器的处理对象是数据, 处理的数据来自存储器, 处理后的结果通常送回存储器或暂 存在运算器中。数据长度和表示方法,对运算器的性能影响极大。计算机的字长大小决定了 计算机的运算精度,字数越长,所能处理的数的范围越大,运算精度越高、存储速度越快。 目前普遍使用的 Intel 公司和 AMD 公司的微处理器大多支持 32 位或 64 位字长, 意味着该类 型机器可以并行处理 32 位和 64 位的二进制算术运算和逻辑运算。 运算器的性能指标是衡量整个计算机性能的重要因素之一, 与运算器相关的性能指标包 括计算机的字长和运算速度。 字长:指计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据的位数,见 1.2.3 小节。作为存 储数据,字长越长,则计算机的运算精度就越高;作为存储指令,字长越长则计算机的处理 能力就越强。 运算速度:计算机的运算速度通常是指每秒钟所能执行加法指令的数目。常用百万次/

13

秒(MIPS)来表示。这个指标更能直观地反映机器的速度。

1.3.2 控制器
控制器(CU)是计算机的心脏,由它指挥全机各个部件自动、协调地工作。控制器的 基本功能是根据指令计数器中指定的地址从内存取出一条指令, 对其操作码进行译码, 再由 操作控制部件有序地控制各部件完成操作码规定的功能。控制器也记录操作中各部件的状 态,使计算机能有条不紊地自动完成程序规定的任务。 从宏观上看,控制器的作用是控制计算机各部件协调工作。从微观上看,控制器的作用 是按一定顺序产生机器指令执行过程中所需要的全部控制信号, 这些控制信号作用于计算机 的各个部件以使其完成某种功能,从而达到执行指令的目的。所以,对控制器而言,真正的 作用是机器指令执行过程的控制。 控制器由指令寄存器(IR) 、指令译码器(ID) 、程序计数器(PC)和操作控制器(OC) 4 个部件组成。IR 用以保存当前执行或即将执行的指令代码;ID 用来解析和识别 IR 中所存 放指令的性质和操作方法;OC 则根据 ID 的译码结果,产生该指令执行过程中所需的全部控 制信号和时序信号;PC 总是保存下一条要执行的指令地址,从而使程序可以自动、持续地 运行。

1.机器指令
为了让计算机按照人的意识和思维正确运行, 必须设计一系列计算机可以真正识别和执 行的语言——机器指令。机器指令是一个按照一定格式构成的二进制代码串,用来描述一个 计算机可以理解并执行的基本操作。计算机只能执行指令,它被指令所控制。 机器指令通常由操作码和操作数两部分组成。 (1)操作码:指明指令所要完成操作的性质和功能。 (2)操作数:指明操作码执行时的操作对象。操作数的形式可以是数据本身,也可以 是存放数据的内存单元地址或寄存器名称。 操作数又分为源操作数和目的操作数, 源操作数 指明参加运算的操作数来源, 目的操作数地址指明保存运算结果的存储单元地址或寄存器名 称。

2.指令的执行过程
计算机的工作过程就是按照控制器的控制信号自动、 有序地执行命令。 指令是计算机正 常工作的前提。 所有程序都是由一条条指令序列组成的。 一条机器指令的执行需要获得指令、 分析指令、执行指令。大致过程如下。 (1) 取指令: 从存储单元地址等于当前程序计数器 PC 内容的那个存储单元中读取当前 要执行的指令,并把它存放到指令寄存器 IR 中。 (2)分析指令:指令译码器 ID 分析该指令(称为译码) 。 (3)生成控制信号:操作控制器根据指令译码器 ID 的输出(译码结果) ,按一定的顺 序产生执行该指令所需的所有控制信号。 (4)执行指令:在控制信号的作用下,计算机各个部分完成相应的操作,实现数据的 处理和结果的保存。 (5)重复执行:计算机根据 PC 中新的指令地址,重复执行上述 4 个过程,直至执行到 指令结束。 控制器和运算器是计算机的核心部件,这两部分合称中央处理器(CPU) , 【习题 13】组成中央处理器(CPU)的主要部件是(D) A.控制器和内存 B.运算器和内存 C.控制器和寄存器 D.运算器和控制器 在微型计算机中通常也称作微处理器(MPU) 。微型计算机的发展是与微处理器的发展同步 的。

14

时钟主频指 CPU 的时钟频率,是微机性能的一个重要指标,它的高低一定程度地决定 了计算机速度的高低。主频以吉赫兹(GHz)为单位,一般地说,主频越高,速度越快。由 于微处理器发展迅速,微机的主频也在不断提高。 “奔腾”处理器目前 CPU 的主频已达到 1~5GHz。

1.3.3 存储器
存储器是存储程序和数据的部件。 它可以自动完成程序或数据的存取, 是计算机系统中 的记忆设备。存储器分为内存(又称主存)和外存(又称辅存)两大类。内存是主板上的存 储部件,用来存储当前正在执行的数据、程序和结果;内存容量小,存取速度快,但断电后 RAM 中的信息全部丢失。外存是磁性介质或光盘等部件,用来存放各种数据文件和程序文 件等需要长期保存的信息;外存容量大,存取数度慢,但断电后所保存内容不会丢失。计算 机之所以能够反复执行程序或数据,就是由于有存储器的存在。 CPU 不能像访问内存那样, 直接访问外存, 当需要某一程序或数据时, 首先应调入内存, 然后再运行。

1.内存
存储器是用来存储数据和程序的“记忆”装置,相当于存放资料的仓库。计算机中的全 部信息,包括数据、程序、指令以及运算的中间数据和最后的结果都要存放在存储器中。 存储器有内存储器和外存储器两种。内存储器按功能又可分为随机存取存储器(RAM) 和只读存储器(ROM) 1)随机存取存储器 通常所说的计算机内存容量均指 RAM 存储器容量, 即计算机的主存。 RAM 有两个特点, 第一个特点是可读写性,也就是说对 RAM 既可以读操作,又可以写操作。读操作时不破坏 内存已有的内容,写操作时才改变原来已有的内容。第二个特点是易失性,即电源断开(关 机或异常断电)时,RAM 中的内容立即丢失。因此微机每次启动时都要对 RAM 进行重新装 配。 RAM 又可分为 SRAM(静态随机存储器)和 DRAM(动态随机存储器)两种。计算机内 存条采用的是 DRAM。DRAM 中“动态”的含义是指每隔一个固定的时间必须对存储信息刷 新一次。因为 DRAM 是用电容来存储信息的,由于电容存在漏电现象,存储的信息不可能 永远保持不变,为了解决这个问题,需要设计一个额外电路对内存进行不断地刷新。DRAM 的功耗低,集成度高,成本低。SRAM 是用触发器的状态来存储信息,只要电源正常供电, 触发器就能稳定地存储信息,无需刷新,所以 SRAM 的存取速度比 DRAM 快。但 SRAM 具有 集成度低、功耗大、价格贵的缺陷。 几种常用 RAM 简介 ①同步动态随机存储器 (DRAM,SDRAM) 是目前奔腾计算机系列普遍使用的内催形式, 它的刷新周期与系统时钟保持同步,使 RAM 和 CPU 以相同的速度同步工作,减少了数据存 取时间。 ②双倍速率 SDRAM(DDRRAM) ,它使用了更多、更先进的同步电路,它的速度是标准 SDRAM 的两倍。 ③存储器总线式动态随机存储器(RDRAM)被广泛地应用于多媒体领域。 2)只读存储器 CPU 对 ROM 只取不存,里面存放的信息一般由计算机制造厂写入并经固化处理,用户 是无法修改的。即使断电,ROM 中的信息也不会丢失。因此,ROM 中一般存放在计算机系 统管理程序,如监控程序、基本输入/输出系统模块 BIOS 等。 几种常用 ROM 简介:

15

①可编程只读存储器(PROM) ,可实现对 ROM 的写操作,但只能写一次。其内部有行 列式的镕丝,视需要利用电流将其烧断,写入所需信息。 ②可擦除可编程只读存储器(EPROM) ,可实现数据的反复擦写。使用时,利用高电压 将信息编程写入,擦除时将线路曝光于紫外线下,则信息被清空。EPROM 通常在封装外壳 上会预留一个石英透明窗以方便曝光。 电可擦可编程只读存储器 (EEPROM) , 可实现数据的反复擦写。 其使用原理类似 EPROM, 只是擦除方式是使用高电场完成,因此不需要透明窗曝光。 3)高速缓冲存储器 高速缓冲存储器(Cache)主要是为了解决 CPU 和主存速度不匹配,提高存储器速度而 设计的。Cache 一般用 SRAM 存储芯片实现,因为 SRAM 比 DRAM 存取速度快而容量有限。 Cache 产生的理论依据——局部性原理。局部性原理是指计算机程序从时间和空间都表 现出“局部性” : ①时间的局部性:最近被访问的内存内容(指令或数据)很快还会被访问; ②空间的局部性:靠近当前正在被访问内存的内存内容很快也会被访问。 内存读写速度制约了 CPU 执行指令的效率,那么,如何既缓解速度间的矛盾又节约成 本?通过设计一款小型存储器即 Cache,使其存取速度接近 CPU,存储容量小于内存。Cache 中通常存放 CPU 最经常访问的指令和数据。根据局部性原理,当 CPU 存取某一内存单元时, 计算机硬件自动地将包括该单元在内的临近单元内容都调入 Cache。 这样, CPU 存取信息时, 可先从 Cache 中进行查找。若有,则将信息直接传送给 CPU;若无,则再从内存中查找,同 时把含有该信息的整个数据块从内存复制到 Cache 中。Cache 中内容命中率越高,CPU 执行 效率越快。 可以采用各种 Cache 替换算法 (Cache 内容和内存内容的替换算法) 来提高 Cache 命中率。 Cache 按功能通常分为两类: CPU 内部的 Cache 和 CPU 外部的 Cache。 CPU 内部的 Cache 也称为一级 Cache, 它是 CPU 内核的一部分, 负责在 CPU 内部的寄存器与外部的 Cache 之间 的缓冲。CPU 外部的 Cache 是二级 Cache,它相对 CPU 是独立的部件,主要用于弥补 CPU 内 部 Cache 容量过小的缺陷,负责整个 CPU 与内存之间的缓冲。少数高端处理器还集成了三 级 Cache。 三级 Cache 是为读取二级缓存中的数据设计的一种缓存。 具有三级缓存的 CPU 中, 只有很少的数据从内存中调用,这样大大提高了 CPU 的效率。 4)内存储器的性能指标 存储器的主要性能指标有两个:容量和速度。 ? 存储容量:指一个存储器包含的存储单元总数,这一概念反映了存储空间的大小。 目前常用的 DDR3 内存条,存储容量一般为 2GB 和 4GB。好的主板可以到 8G,服务器主板 可以到 32G。 ? 存取速度:一般用存储周期(也称读写周期)来表示。存取周期就是 CPU 从内存 储器中存取数据所需的时间(读出或写入)存储器之间的最小时间间隔。半导体存储器的存 取周期一般为 60~100ns。

2.外存
随着信息技术的发展,信息处理的数据量越来越大。但内存容量毕竟有限,这就需要配 置另一类存储器——外存。外存可存放大量程序和数据,且断电后数据不会丢失。常见的外 储存器有硬盘,U 盘和光盘等。 1)硬盘 硬盘是微型机上主要的外部存储设备。它是由磁盘片、读写控制电路和驱动机构组成。 硬盘具有容量大、存取速度快等优点,操作系统、可运行的程序文件和用户的数据文件一般 都保存在硬盘上。

16

①内部结构:一个硬盘内部包含多个盘片,这些盘片被安装在一个同心轴上,每个盘片 有上下两个盘面,每个盘面被划分为磁道和扇区。磁盘的读写物理单位是扇区进行读写。 【习题 14】操作系统对磁盘进行读/写操作的物理单位是(B) A.磁道 B.扇区 C.字节 D.文件 硬盘的每个盘面有一个读写磁头,所有磁头保持同步工作状态,即在任何时刻,所有的磁头 都保持在不同磁面的同一磁道。 硬盘读写数据时, 磁头与磁盘表面始终保持一个很小的间隙, 实现非接触式读写。维持这种微笑的间隙,靠的不是驱动器的控制电路,而是硬盘高速旋转 时带动的气流。由于磁头很轻,硬盘旋转时,气流将使始终磁头漂浮在磁盘表面。其主要特 点是将盘片、磁头、电机驱动部件乃至读写电路等做成一个不可随意拆卸的整体,并密封起 来。所以,防尘性能好、可靠性高、对环境要求不高。 ②硬盘容量:一个硬盘的容量是由以下几个参数决定的,即磁头数 H、柱面数 C、每个 磁道的扇区数 S 和每个扇区的字节数 B。将以上几个参数相乘,乘积就是硬盘容量。即 硬盘总容量=磁头数(H)*柱面数(C)*磁道扇区数(S)*每扇区字节数(B) ③硬盘接口:硬盘与主板的连接部分就是硬盘接口,常见的有高级技术附件(ATA) 、串 行高级技术附件(SATA)和小型计算机系统接口(SCSI) 。ATA 和 SATA 接口的硬盘主要应用 在个人电脑上,SCSI 接口的硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。硬盘接口的性 能指标主要是传输率,也就是硬盘支持的外部传输速度。以前常用的 ATA 接口采用传统的 40 脚并口数据线连接主板和硬盘, 外部接口速度最大为 133MB/s。ATA 并口线的抗干扰性能 太差,且排线占空间,不利计算机散热,故其逐渐被 SATA 取代。SATA 又称串口硬盘,它采 用串行连接方式,传输率为 150Mbps。SATA 总线使用嵌入式时钟信号,具备更强的纠错能 力,而且还具有结构简单、支持热插拔等优点。目前最新的 SATA 标准时 SATA3.0,传输率为 6Gbps。SCSI 是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。SCSI 接口具有应用范围广、 多任务、带宽大、CPU 占用率低以及热插拔等优点。 ④硬盘转速: 指硬盘内电机主轴的旋转速度, 也就是硬盘盘片在一分钟内旋转的最大转 数。 转速转速快慢是标志硬盘档次的重要参数之一, 也是决定硬盘内部传输率的关键因素之 一,在很大程度上直接影响到硬盘硬盘的速度。硬盘转速单位为 RPM,即转/每分钟。 普通硬盘转速一般有 5400rpm 和 7200rpm 两种。其中,7200rpm 高转速硬盘是台式机 的首选,笔记本则以 4200rpm 和 5400rpm 为主。虽然已经发布了 7200rpm 的笔记本硬盘, 但由于噪声和散热等问题, 尚未广泛使用。 服务器中使用的 SCSI 硬盘转速大多为 10000rpm, 最快为 15000rpm,性能远超出普通机器。 ⑤硬盘的容量:有 320GB、500GB、750GB 等,甚至已达到数 TB 级。目前市场上能买 到的硬盘最大容量为 4TB。主流硬盘各参数为 SATA 接口、500GB 容量、7200rpm 转速和 150Mbps 传输率。 2)快闪存储器 快闪存储器(Flash Memory)是一种新型非易失性半导体存储器(通常称 U 盘) 。它是 ERP-OM 的变种,Flash Memory 与 ERPRPOM 不同的是,它能以固定区块为单位进行删除和 重写而不是整个芯片擦写。 它既继承了 RAM 存储器速度快的优点, 又具备了 ROM 的非易失 性, 即在无电源状态仍能保持片内信息, 不需要特殊的高电压就可实现片内信息的擦除和重 写。 另外可以通过 USB 接口即插即用,当前的计算机都配有 USB 接口,在 Windows XP 操作 系统下,无须驱动程序,通过 USB 接口即插即用,使用非常方便。近几年来,更多小巧、 轻便、价格低廉、存储量大的移动存储产品在不断涌现和普及。 USB 接口的传输率有:USB1.1 为 12Mbps,USB2.0 为 480Mbps,USB 为 3.0 为 5.0Gbps。 3)光盘

17

光盘是以光信息作为存储物的载体来存储数据的一种物品。 类型划分:光盘通常分为两类,一类是只读型光盘, 其中包括 CD-ROM 和 DVD-ROM 等; 一类是可记录型光盘,它包括 CD-R、CD-RW、DVD-R、DVD+R、DVD+RW 等。 只读型光盘 CD-ROM 是用一张母盘压制而成, 上面的数据只能被读取而不能被写入或修 改。记录在母盘上的数据呈螺旋状,由中心向外散开,盘中的信息存储在螺旋形光道中。光 道内部排列着一个个蚀刻的“凹陷” ,这些“凹陷”和“平地”用来记录二进制 0 和 1。读 CD-ROM 上的数据时,利用激光束扫描光盘,根据激光在小坑上的反射变化得到数字信息。 一次写入型光盘 CD-R 的特点是只能写一次,在完后的数据无法被改写,但可以被多次 读取,可用于重要数据的长期保存。在刻录 CD-R 盘片时,使用大功率激光照射 CD-R 盘片的 染料层,通过染料层发生的化学变化,产生“凹坑”和“平地”两种状态,用来记录二进制 0 和 1。由于这种变化是一次性的,不能恢复,所以 CD-R 只准写入一次。 可擦写型光盘 CD-RW 的盘片上镀有用银、铟、硒或碲材质形成的记录层,这种材质能 够呈现出结晶和非结晶两种状态,用来表示数字信息 0 和 1。CD-RW 的刻录原理与 CD-R 大 致相同,通过激光束的照射,材质可以在结晶和非结晶两种状态之间相互转换,这种晶体材 料的互换,形成了信息的写入和擦除,从而达到可重复擦除的目的。 CD-ROM 的后继产品为 DVD-ROM。DVD 采用波长更短的红色激光、更有效的调制方式 和更强的纠错方法,具有更高的密度,并支持双面双层结构。在与 CD 大小相同的盘片上, DVD 可提供相当于普通 CD 片 8~25 倍的存储容量及 9 倍以上的读取速度。 蓝光光盘(BD)是 DVD 之后的下一代光盘格式之一,用以存储高品质的影音以及高容 量的数据存储。蓝光的命名是由于其采用了波长 405nm 的蓝色激光光束来进行读写操作。 通常来说波长越短的激光,能够在单位面积上记录或读取的信息越多。因此,蓝光极大地提 高了光盘的存储容量。 光盘的参数指标: ? 光盘容量:CD 光盘的最大容量大约是 700MB。DVD 盘片单面最大容量为 4.7GB、 双面为 8.5GB。蓝光单面单层为 25GB,双面为 50GB。 、 ? 倍速:衡量光盘驱动器传输速率的指标叫倍速。光驱的读取速度以 150kbps 数据传 输率的单倍速为基准。后来驱动器的传输速率越来越快,就出现了倍速、四倍速直至现在的 32 倍速、40 倍速或者更高。

3 层次机构
上面介绍的各种存储器各有优劣, 但都不能同时满足存取速度快、 存储容量大和存储位 价(存储每一位的价格)低的要求。为了解决这三个相互制约的矛盾,在计算机系统中通常 采用多级存储器结构, 即将速度、 容量和价格上各不相同的多种存储器按照一定体系结构连 接起来,构成存储器系统。若只单独使用一种或孤立使用若干种存储器,会大大影响计算机 的性能。如图 1.13 所示,存储器层次结构 由上至下,速度越来越慢,容量越来越大, 位价越来越低。 现代计算机系统基本都采用 Cache、主 存和辅存三级存储系统。该系统分为 “Cache—主存” 层次和 “主存—辅存” 层次。 前者主要解决 CPU 和主存速度不匹配问题, 后者主要解决存储器系统容量问题。 在存储 系统中,CPU 可直接访问 Cache 和主存;辅 存则通过主存与 CPU 交换信息。

18

1.3.4 输入/输出设备
输入/输出设备(I/O 设备,也称为外部设备)是计算机系统不可缺少的组成部分,是计 算机与外部世界进行信息交换的中介,是人与计算机联系的桥梁。

1.输入设备
输入设备是用来向计算机输入数据和信息。其主要作用是把人们可读的信息(命令、程 序、数据、文本、图形图像、音频和视频等) 转换为计算机能识别的二进制代码输入计算机, 供计算机处理。是人与计算机系统之间进行信息交换的主要装置之一。例如,用键盘输入信 息时, 敲击它的每个键位都能产生相应的电信号, 再由电路板转换成相应的二进制代码送入 计算机。 目前常用的输入设备有键盘、鼠标器、触摸屏、摄像头、扫描仪、光笔、手写输入板、 游戏杆、语音输入装置等,还有脚踏鼠标、手触输入传感等,其姿态越来越自然,使用越来 越方便。

2.输出设备
输出设备是将各种计算机结果数据或信息以数字、字符、图像、声音等形式表示出来。 输出设备的主要功能是将计算机处理后的各种内部格式的信息转换为人们能识别的形 式(如文字、图形、图像和声音等)表达出来。例如,在纸上打印出印刷符号或在屏幕上显 示字符、图形等。输出设备是人与计算机交互的部件,除常用的输出设备有显示器、打印机 外,还有绘图仪、影像输出、语音输出、磁记录设备等。 例如:显示器也称监视器,是微机中最重要的输出设备之一,也是人机交互必不可少的 设备。显示器可用于显示文本、数字、图形、图像和视频等多种不同形式的信息。 在选择和使用显示器时,应了解显示器的主要特性: ? 像素与点距: 屏幕上图像的分辨率或称为清晰度, 取决于能在屏幕上独立显示点的 直径,这种独立显示的点称作像素,屏幕上两个像素之间的距离叫点距。它直接影响显示其 效果。 ? 分辨率:每帧的线数和每线的点数(整个屏幕上像素的数目(列*行) )就是显示器 的分辨率,这个乘积数越大,分辨率就越高。它是衡量显示器的一个常用指标。 ? 显存:显存与系统内存一样,显存越大,可以储存的图像数据就越多,支持的分辨 率与颜色也就越高。以下计算显存容量与分辨率关系的公式: 所需显存=图形分辨率*色彩精度/8 每个像素需要 8 位(一个字节) ,当显示真彩色时,每个像素要用 3B。能达到较高分辨 率的显示器的性能较好,显示的图像质量更高。

3.其他输入/输出设备
目前,不少设备同时集成了输入/输出两种功能,例如,调制解调器,它是数字信号和 模拟信号之间的桥梁。 一台调制解调器能将计算机的数字信号转换成模拟信号, 通过电话线 传送到另一台调制解调器上,经过解调,再将模拟信号转换成数字信号送入计算机,实现两 台计算机之间的数据通信。又如,光盘刻录机可以作为输入设备,将光盘上的数据读入到计 算机内存,也可作为输出设备将数据刻录到 CD-R 或 CD-RW 光盘。 计算机的输入/输出系统实际上包含输入/输出设备和输入/输出接口两部分。

1.3.5 计算机的结构
现代计算机普遍采用总线结构。 所谓总线就是系统部件之间传送信息的公共通道, 各部 件由总线连接并通过它传递数据和控制信号。总线经常被比喻为“高速公路” 。它包含了运 算器、控制器、存储器和 I/O 部件之间进行信息交换和控制传递所需要的全部信号。按照信

19

号的性质划分,总线一般又分为如下三部分: 1)数据总线 一组用来在存储器、运算器、控制器和 I/O 接口传送数据,另一方面是用于主存储器和 I/O 接口向 CPU 传送数据,是双向的总线。数据总线的位数是计算机的一个重要指标,它体 现了传输数据的能力,通常与 CPU 的位数相对应。 2)地址总线 地址总线是 CPU 向主存储器和 I/O 接口传送地址信息的公共通路。 地址总线传送地址信 息,地址是识别信息存放位置的编号,地址信息可能是存储器的地址,也可能是 I/O 接口的 地址。它是自 CPU 向外传输的单向总线。由于地址总线传输地址信息,所以地址总线的为 数决定了 CPU 可以直接寻址的内存范围。 3)控制总线 一组用来在存储器、运算器、控制器和 I/O 部件之间传输控制信号的公共通路。控制总 线是 CPU 向主存储器和 I/O 接口发出命令的信号的通道,又是外界向 CPU 传送状态信息的 通道。 总线在发展过程中已逐步标准化,常见的总线标准有 ISA 总线、PCI 总线、AGP 总线和 EISA 总线等,分别简要介绍如下: (1)ISA 总线采用 16 位的总线结构,适用范围广,有一些接口卡就是根据 ISA 标准生 产的。 (2)PCI 总线采用 32 位的高性能总线结构,可扩展到 64 位,与 ISA 总线兼容。目前, 高性能微型计算机主板上都设有 PCI 总线。该总线标准性能先进、成本较低、可扩充性好, 现已成为奔腾级以上计算机普遍采用的外设接插总线。 (3)AGP 总线是随着三维图形的应用而发展起来的一种总线标准。AGP 总线在图形与 内存之间提供了一条直接的访问途径。 (4)EISA 总线是对 ISA 总线的扩展。 总线结构是当今计算机普遍采用的结构,其特点是结构简单清晰、易于扩展,尤其是在 I/O 接口的扩展能力方面,由于采用了总线结构和 I/O 接口标准,几乎可以随心所欲地在计 算机中加入新的 I/O 接口卡。 为什么外设一定要通过设备接口与 CPU 相连, 而不是如同内存那样直接挂在总线上呢? 这主要有以下几点原因: (1)由于 CPU 只能处理数字信息,而外设的输入/输出信息有数字的,也有模拟的, 所以需要由接口设备进行转换。 (2)由于 CPU 只能接收/发送并行信息,而外设的信息有些是并行的,有些是串行的, 所以存在串并行信息转换的问题也需要接口来实现。 (3)外设的工作速度远低于 CPU,需要接口在 CPU 和外设之间起到缓冲和联络作用。 外设的工作速度大多是机械级的,而不是电子级的。 所以,每个外设都要通过接口与主机系统相连,接口技术就是专门研究 CPU 与外部设 备之间的数据传递方式的技术。 总线体现在硬件上是计算机主板,它也是配置计算机时的主要硬件之一。 主板上配有插 CPU、内存条、显示卡、声卡、网卡、鼠标器和键盘等的各类扩展槽或接 口,而光盘驱动器和硬盘驱动器则通过扁电缆线与主板相连。主板的主要指标是:所用芯片 组工作的稳定性和速度,提供插槽的种类和数量等。 在计算机维修中,把 CPU、主板、内存、显卡加上电源所组成的系统叫最小化系统。在 检修中, 经常用到最小化系统, 一台计算机性能的好坏就是由最小化系统加上硬盘所决定的。 最小化系统工作正常后, 就可以在显示器上看到一些提示信息, 然后就可以对后续的工作进

20

行操作。

1.4 计算机软件系统
软件系统是为运行、管理和维护计算机而编制的各种程序数据和文档的总称。 计算机系统由硬件系统和软件系统组成。硬件 系统也成为裸机, 裸机只能识别由 0 和 1 组成的机 器代码。没有软件系统的计算机是无法工作的,它 只是一台机器而已。实际上,用户所面对的是经过 若干层软件“包装”的计算机,计算机的功能不仅 仅取决于硬件系统,在更大程度上是由所安装的软 件系统所决定的。硬件系统和软件系统相互依赖, 不可分割。 图 1.16 表示了计算机硬件、 软件与用户 之间的关系, 是一种层次结构, 其中硬件处于内层, 用户在最外层,而软件则是在硬件与用户之间,用 户通过软件使用计算机的硬件。这里介绍软件系统 的相关概念和组成。

1.4.1 软件概念
软件是计算机的灵魂,没有软件的计算机毫无用处。软件是用户与硬件之间的接口,用 户通过软件使用计算机硬件资源。

1.程序
程序是按照一定顺序执行的, 能够完成某一任务的指令集合。 计算机的运行要有时有序, 按部就班。 需要程序控制着计算机的工作流程, 实验一定的逻辑功能, 完成特定的设计任务。 Pascal 之父、结构化程序设计的先驱 Niklaus Wirth 对程序有更深层的剖析,他认为“算法+ 数据结构=程序” 。其中,算法是解决问题的方法,数据结构是数据的组织形式。人在解决问 题时一般分为分析问题、设计方法和求出结果三个步骤。相应地,计算机解题也要完成模型 抽象、 算法分析和程序编写三个过程。 不同的是计算机所研究的对象仅限于它能识别和处理 的数据。因此,数据的算法和结构直接影响计算机解决问题的正确性和高效性。

2 程序设计语言
在日常生活中, 人与人之间交流思想一般是通过语言进行的, 人类所使用的语言一般称为自 然语言,自然语言是由字、词、句、段、篇等构成。而人与计算机之间的“沟通” ,或者说 人们让计算机完成某项任务,也需用一种语言,这就是计算机语言,也称为程序设计语言, 它由单词、语句、函数、和程序文件等组成。程序设计语言是软件的基础和组成。随着计算 机技术的不断发展,计算机所使用的“语言”也在快速地发展,并形成了一种体系。 1)机器语言 计算机中, 指挥计算机完成某个基本操作的命令称为指令。 所有的指令集合称为指令系 统,直接用二进制代码表示指令系统的语言称为机器语言。 机器语言是直接用二进制代码指令表达的计算机语言, 机器语言是唯一能被计算机硬件系统 理解和执行的语言。 【习题 15】计算机能够直接识别和执行的语言是(C) A.汇编语言 B.自然语言 C.机器语言 D.高级语言 因此,它的处理效率最高,执行速度最快,且无需“翻译” 。但机器语言的编写、调试、修 改、移植和维护都非常繁琐,程序员要记忆几百条二进制指令,这限制了计算机的发展。 2)汇编语言

21

为了克服机器语言的缺点, 人们想到直接使用英文单词或缩写代替晦涩难懂的二进制代 码来进行编程,从而出现了汇编语言。 相对机器指令,汇编指令更容易掌握。但计算机无法自动识别和执行汇编语言,必须进 行翻译,即使用语言处理软件将汇编语言编译成机器语言(目标程序) ,再链接成可执行程 序在计算机中执行。 汇编语言是一种把机器语言“符号化”的语言。它和机器语言的实质相同,都直接对硬 件操作,但汇编语言使用助记符描述程序,如 ADD 表示加法指令、MOV 表示传送指令等。 汇编语言指令和机器语言指令基本是一一对应的。 3)高级语言 汇编语言虽然比机器语言前进了一步, 但使用起来仍然很不方便, 变成仍然是一种极其 烦琐的工作,而且汇编语言的通用性差。人们在继续寻找一种更加方便的编程语言,于是出 现了高级语言。 高级语言是最接近人类自然语言和数字公式的程序设计语言,它基本脱离了硬件系统, 如 Pascal 语言中采用“Write”和“Read”表示写入和读出操作,采用“+” 、 “-” 、 “*” “÷” 表示“加” 、 “减” 、 “乘” 、 “除” 。目前常用的高级语言有:C++、C、Java、Visual BASIC 等。 很显然, 用高级语言编写的源程序在计算机中是不能直接执行的, 必须翻译成机器语言 程序,通常有两种翻译方式:编译方式和解释方式。 编译方式是将高级语言源程序整个编译成目标程序, 然后通过链接程序将目标程序链接 成可执行程序的方式。 将高级语言源程序翻译成目标程序的软件称为编译程序, 这种翻译过 程称为编译。 【习题 16】将高级语言源程序翻译成目标程序,完成这种翻译过程的程序是(A) A.编译程序 B.编辑程序 C.翻译程序 D.汇编程序 编译过程经过词法分析、语法分析、语义分析、中间代码生成、代码优化、目标代码生成等 六个环节,才能生成对应的目标代码程序,目标程序还不能直接执行,还需经过链接和定位 生成可执行程序后才能执行。 翻译方式是将源程序逐句翻译、逐句执行的方式,解释过程不产生目标程序,基本上是 翻译一行执行一行,边翻译边执行。如果在解释过程中发现错误就给出错误信息,并停止解 释和执行,如果没有错误就解释执行到最后的语句。常见的翻译型语言有 BASIC 语言。 无论是编译程序还是解释程序其作用都是将高级语言编写的源程序翻译成计算机可以 识别与执行的机器指令。它们的区别在于:编译方式是将源程序经编译、链接得到可执行程 序文件后,就可脱离源程序和编译程序,单独执行,所以编译方式的效率高,执行速度快。 而翻译方式在可执行时, 源程序和解释程序必须同时参与才能运行, 由于不产生目标文件和 可执行程序文件,解释方式的效率相对较低,执行速度慢。

3.进程和线程
操作系统中的重要概念有进程、线程、内核态和用户态。 1)进程 进程是操作系统中的一个核心概念。进程,顾名思义,是指进行中的程序。即:进程= 程序+执行。 进程是程序的一次执行过程,是系统进行调度和资源分配的一个独立单位。或者说,进 程是一个程序与其数据一道在计算机上顺利执行时所发生的活动。 简单地说, 就是一个正在 执行的程序。一个程序被加载到内存,系统就创建了一个进程,程序执行结束后,该进程也 就消亡了。进程和程序的关系犹如演出和剧本的关系。其中,进程是动态的,而程序是静态 的;进程有一定的生命期,而程序可以长期保存;一个程序可以对应多个进程,而一个进程 只能对应一个程序。

22

为什么要使用进程?在冯·诺依曼体系结构中,程序常驻外存,当执行时才被加载到内 存中。为了提高 CPU 利用率,为了控制程序在内存中的执行过程,引入“进程”的概念。 在 Windows、UNIX、Linux 等操作系统中,用户可以查看到当前正在执行的进程。有时 “进程”又称“任务” 。利用任务管理器可以快速查看进程信息,或者强行终止某个进程。 当然, 结束一个应用进程的最好方式是在应用程序的界面中正常退出, 而不是在进程管理器 中删除一个进程,除非应用程序出现异常而不能正常退出时才这样做。 现代操作系统把进程管理归纳为: “程序”成为“作业”进而成为“进程” ,并被按照一 定的规则进行调度。 程序是用户编制完成特定任务的代码,被存放在外存(硬盘或其他存储设备)上。根据 用户使用计算机的需要,它可能会成为一个作业、也可能不会成为一个作业。 作业是程序被选中到运行结束并再次成为程序的整个过程。显然,所有作业都是程序、 但不是所有程序都是作业。 进程是正在内存中被运行的程序, 当一个作业被选中后进入内存运行, 这个作业就成为 进程。 等待运行的作业不是进程。 同样, 所有的进程都是作业, 但不是所有的作业都是进程。 2)线程 随着硬件和软件技术的发展,为了更好地实现并发处理和共享资源,提高 CPU 的利用 率,目前许多操作系统把进程再“细分”成线程。这并不是一个新的概念,实际上它是进程 概念的延伸。线程是进程的一个实体,是 CPU 调度和分派的基本单位。它是比进程更小的 能独立运行的基本单位。线程基本不拥有系统资源,只拥有在运行中必不可少的资源(如程 序计数器,一组寄存器和栈) ,但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全 部资源。 一个线程可以创建和撤销另一个线程, 同一个进程中的多个线程之间可以并发执行。 使用线程可以更好地实现并发处理和共享资源,提高 CPU 的利用率。CPU 是以时间片 轮询方式为进程分配处理时间的。如果 CPU 有 10 个时间片,需要处理 2 个进程,则 CPU 利 用率为 20%。为了提高运行效率,现将每个进程又细分为若干个线程(如当前每个线程都要 完成 3 件事情) ,则 CPU 会分别用 20%的时间来同时处理 3 件事情,从而 CPU 的使用率达到 了 60%。举例说明,一家餐厅拥有一个厨师、两个服务员和两个顾客,每个顾客点了 3 道不 同的菜肴。则厨师视为 CPU,服务员可以理解为两个线程,餐厅即为一个程序。厨师同一时 刻只能做一道菜, 但他可以在两个顾客的菜肴间进行切换, 使得两顾客都有菜吃而误认为他 们的菜是同时做出来的。 计算机的多线程也是如此,CPU 会分配给每一个线程极少的运行时 间,时间一到当前线程就交出所有权,所有线程被快速的切换执行,因为 CPU 的执行速度 非常的快,所以在执行的过程中用户简单地认为这些线程是“并发”执行的。 3)内核态和用户态 人类社会是有等级差别的。 计算机世界中的各程序也是不平等的, 它们有特权态和普通 态之分。特权态即内核态,拥有计算机中所有的软硬件资源;普通态即用户态,其访问资源 的数量和权限均受到限制。 究竟什么程序运行在内核态, 什么程序运行在用户态呢?关系到计算机根本运行的程序 应该在内核态下执行(如 CPU 管理和内存管理) ,只与用户数据和应用相关的程序则放在用 户态中执行(如文件系统和网络管理) 。由于内核态享有最大权限,其安全性和可靠性尤为 重要。一般能够运行的用户态的程序就让它在用户态中执行。

1.4.2 软件系统及其组成
计算机软件分为系统软件和应用软件两大类。

1.系统软件
系统软件是指控制和协调计算机及外部设备, 支持应用软件开发和运行的软件。 系统软

23

件的主要功能是调度、监控和维护计算机系统;负责管理计算机系统中各独立硬件,使得它 们协调工作。 系统软件使得底层硬件对计算机用户是透明的, 用户在使用计算机时无需了解 硬件的工作过程。 系统软件主要包括操作系统(OS) 、语言处理系统、数据库管理程序和系统辅助处理程 序等。其中最重要的事操作系统,它提供了一个软件运行的环境,如在微机中使用最为广泛 的微软公司的 Windows 系统。图 1.16 中所示的操作系统处在计算机系统中的核心位置,它 可以直接支持用户使用计算机硬件, 也支持用户通过应用软件使用计算机。 如果用户需要使 用系统软件,如语言处理系统和工具软件,也要通过操作系统提供交互。 系统软件是软件的基础, 所有应用软件都要在系统软件上运行。 系统软件主要分为以下 几类: 1)操作软件 操作软件中最重要且最基本的是操作系统 (Operating System, OS) 。 它是最底层的软件, 它控制所有计算机上运行的程序并管理整个计算的软硬件资源, 是计算机裸机与应用程序及 用户之间的桥梁。操作系统管理的核心就是资源管理,即如何有效地发掘资源、监控资源、 分配资源和回收资源。没有操作系统,用户就无法使用其他软件或程序。通常的操作系统有 Windows、Linux、DOS、UNIXMAC 等。 操作系统作为掌控一切的最高领导, 其自身必须是稳定和安全的, 即操作系统本身不能 出现故障。操作系统要确保操作系统自身的正常运行,还要防止非法操作和入侵。 2)语言处理系统 语言处理系统是系统软件的另一大类型。 早期的第一代和第二代计算机所使用的编程语 言一般是由计算机硬件厂家随机器配置的。随着编程语言的发展到高级语言,IBM 公司宣布 不再捆绑语言软件, 因此语言系统就开始成为用户可选择的一种产品化的软件, 它也是最早 开始商品化合系统化的软件。 3)数据库管理程序 数据库管理程序是应用最广泛的软件。用于建立、使用和维护数据库,把各种不同性质 的数据进行组织,以便能够有效地进行查询、检索,并管理这些数据是运用数据库的主要目 的。各种信息系统,包括从一个提供图书查询的书店销售软件,到银行、保险公司这样的大 企业的信息系统,都需要使用数据库。需要说明的是,有观点认为数据库是属于系统软件, 尤其是在数据库中起关键作用的数据库管理系统属于系统软件。 也有观点认为, 数据库是构 成应用系统的基础,它应当被归类到应用软件中。其实这种分类并没有实质性的意义。 4)系统辅助处理程序 系统辅助处理程序主要是指一些为计算机系统提供服务的工具软件和支撑软件, 如编辑 程序、调试程序、系统诊断程序等,这些程序主要是为了维护计算机系统的正常运行,方便 用户在软件开发和实施过程中的应用,如 Windows 中的磁盘整理工具程序等。还有一些著 名的工具软件如 Norton Utility,它集成了对计算机维护的各种工具程序。实际上 Windows 和其他操作系统,都有附加的试用工具程序。因而随着操作系统功能的延伸,已很难严格划 分系统软件和系统服务软件,这种对系统软件的分类方法也在变化之中。

2 应用软件
应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言, 以及用各种程序设计语言编制的应用程 序的集合, 分为应用软件包和用户程序。 应用软件包是利用计算机解决某类问题而设计的程 序的集合,供多用户使用。 计算机软件中, 应用软件使用得最多。 它们包括从一般的文字处理到大型的科学计算机 和各种控制系统的实现, 有成千上万种类型。 把这类为解决特定问题而与计算机本身关联不 多的软件通称为应用软件。常用的应用软件有办公软件套件、多媒体处理软件、Internet 工

24

具软件。 1)办公软件套件 办公软件是日常办公需要的一些软件,它一般包括文字处理软件、电子表格处理软件、 演示文稿制作软件、个人数据库、个人信息管理软件等。常见的办公软件套件有微软公司的 Microsoft Office 和金山公司的 WPS 等。 2)多媒体处理软件 多媒体技术已经成为计算机技术的一个重要方面, 因此多媒体处理软件是应用软件领域 中一个重要的分支。 多媒体处理软件主要包括图形处理软件、 图像处理软件、 动画制作软件、 音频视频处理软件、 桌面排版软件等。 如 Adobe 公司的 Illustrator、 Photoshop、 Flash、 Premiere 和 PageMaker,Ulead Systems 公司的绘声绘影,Quark 公司的 QuarkX-press 等。 3)Internet 工具软件 随着计算机网络技术的发展和 Internet 的普及, 涌现了许许多多基于 Iinternet 环境的应 用软件。如 Web 服务软件、Web 浏览器、文件传送工具 FTP、远程访问工具 Telnet、下载工 具 FlashGet 等。

1.5 多媒体技术简介
多媒体技术是一门跨学科的综合技术,使得高效而方便地处理文字、声音、图像和视频 等多种媒体信息成为可能。 不断发展的网络技术又促进了多媒体技术在教育培训、 多媒体通 信、游戏娱乐等社会领域的应用。本节介绍多媒体的特征、多媒体的数字化和多媒体数据的 压缩。

1.5.1 多媒体的特征
在日常生活中,媒体是指文字、声音、图像、动画和视频等内容。多媒体是指能够同时 对两种或两种以上媒体进行采集、 操作、 编辑、 存储等综合处理的技术。 多媒体技术集声音、 图像、文字于一体,集电视录像、光盘存储、电子印刷和计算机通信技术之大成,将把人类 引入更加直观、更加自然、更加广阔的信息领域。 按照一些国际组织如国际电话电报咨询委员会制定的媒体分类标准, 可以将媒体分为感 觉媒体、表示媒体、表现媒体、存储媒体和传输媒体五类。 多媒体技术具有交互性、集成性、多样性、实时性等特征,这也是它区别于传统计算机 系统的显著特征。

1.交互性
日常通过看电视、读报纸等形式单向地、被动地接收信息,而不能够双向的、主动地编 辑、处理这些媒体的信息。在多媒体系统中用户可以主动地编辑、处理各种信息,具有人机 交互功能。交互性是多媒体技术的关键特征,没有交互性的系统就不是多媒体系统。交互性 是指多媒体系统向用户提供交互式使用、 加工和控制信息的手段, 从而为应用开辟了更加广 阔的领域, 也为用户提供了更加自然的信息存取手段。 交互可以增加对信息的注意力和理解 力,延长信息的保留时间。

2.集成性
多媒体技术中集成了许多单一的技术,如图像处理技术、声音处理技术等。多媒体能够 同时表示和处理多种信息,但对用户而言,它们是集成一体的。这种集成包括信息的统一获 取、存储、组织和合成等方面。

3.多样性
多媒体信息是多样化的,同时也指媒体输入、传播、再现和展示手段的多样化。多媒体 技术使我们的思维不再局限于顺序、单调和狭小的范围。这些信息媒体包括文字、声音、图

25

像、 动画等, 它扩大了计算机所能处理的信息空间, 使计算机不再局限于处理数值、 文本等, 使人们能得心应手地处理更多信息。

4.实时性
实时性是指在多媒体系统中声音及活动的视频图像是强实时的, 多媒体系统提供了对这 些媒体实时处理和控制的能力。 多媒体系统除了像一般计算机一样能够处理离散媒体, 如文 本、图像外,它的一个基本特征就是能够综合地处理带有时间关系的媒体,如音频、视频和 动画, 甚至是实况信息媒体。 这就意味着多媒体系统在处理信息时有着严格的时序要求和很 高的速度要求。当系统应用扩大到网络范围之后,这个问题将会更加突出,会对系统结构、 媒体同步、多媒体操作系统及应用服务提出相应的实时化要求。在许多方面,实时性确实已 经成为多媒体系统的关键技术。

1.5.2 媒体的数字化
多媒体信息可以从计算机输出界面向人们展示丰富多彩的文、图、声信息,而在计算机 内部都是以转换成 0 和 1 数字化信息后进行处理,然后以不同文件类型进行存储。

1.声音
声音是一种重要的媒体,其种类繁多,如人的语音、动物的声音、乐器声、机器声等。 1)声音的数字化 声音的主要物理特征包括频率和振幅。 声音用电表示时, 声音信号是在时间上和幅度上 都连续的模拟信号。 而计算机只能存储和处理离散的数字信号。 将连续的模拟信号变成离散 的数字信号就是数字化,数字化的基本技术是脉冲编码调制(PCM) ,主要包括采样、量化、 编码三个基本过程。 为了记录声音信号,需要每隔一定的时间间隔,获取声音信号的幅度值,并记录下来, 这个过程成为采样。 采样即是以固定的时间间隔对模拟波形的幅度值进行抽取, 把时间上的 连续信号变成时间上的离散信号。该时间间隔称为采样周期,其倒数称为采样频率。显而易 见,获取幅度值的时间间隔越短,记录的信息就越精确,由此带来的问题是:需要更多的存 储空间。因此,需要确定一个合适的时间间隔,既能记录足够回复原始声音信号的信息,又 不浪费过多的存储空间。 根据奈奎斯特(美国物理学家)采样定理,采样频率大于或等于声音信号最高频率的两 倍时,就可以将采集到的样本还原成原声音信号。例如:人的语音频率一般在 80~3400Hz 之间,则采样频率通常选为 8kHz,就能基本上还原人的语音信号。 获取的样本幅度值用数字量来表示——这个过程称为量化。 量化就是将一定范围内的模 拟量变成某一最小数量单位的整数倍。 表示采样点幅值的二进制位数称为量化位数, 它是决 定数字音频质量的另一重要参数,一般为 8 位、16 位。量化位数越大,采集到的样本精度 就越高,声音的质量就越高。但量化位数越多,需要的存储空间也就越多。 记录声音时, 每次只产生一组声波数据, 称单声道; 每次产生两组声波数据, 称双声道。 双声道具有空间立体效果,但所占空间比单声道多一倍。 经过采样、量化后,还需要进行编码,即将量化后的数值转换成二进制码组。编码是将 量化的结果用二进制数的形式表示。有时也将量化和编码过程统称为量化。 最终产生的音频数据量按照下面公式计算: 音频数据量(B)=采样时间(s)*采样频率(Hz)*量化位数(b)*声道数/8 例如, 计算 3 分钟双声道、 16 位量化位数、 44.1kHz 采样频率声音的不压缩的数据量为: 音频数据量=180*44100*16*2/8=31752000 B30.28 MB 2)声音文件格式 存储声音信息的文件格式有很多种,常用的有 WAV、MP3、VOC 文件等。

26

WAV 是微软公司采用的波形声音文件存储格式,它是以“.wav”作为文件的扩展名,是 最早的数字音频格式。主要针对外部音频(麦克风、录音机)录制,然后经声卡转换成数字 化信息,播放时还原成模拟信号由扬声器输出。WAV 文件直接记录了真实声音的二进制采 样数据,通常文件较大,多用于存储简单的声音片断。它是对声音信号进行采样、量化后生 成的声音文件。 WAV 格式数据量很庞大,这就带来了存储的麻烦,怎样解决这个问题呢?比较常见的 办法是进行数据压缩或是采用音乐合成的方式。 MPEG 是指采用 MPEG(.mp1/.mp2/.mp3)音频压缩标准进行压缩的文件。MPEG 音频文 件的压缩是一种有损压缩,根据压缩质量和编码复杂程度的不同可分为 3 层(MPEG-1 Audio Player 1/2/3) ,分别对应 MP1、MP2、MP3 这三种音频文件,压缩比分别为 4:1、6:1~8:1、 10:1~12:1。其中 MP3 文件因为其压缩比高、音质接近 CD、制作简单、便于交换等优点,非 常适合在网上传播,是目前使用最多的音频格式文件,其音质稍差于 WAV 文件。 RealAudio 文件是由 Real Network 公司推出的一种网络音频文件格式,采用了“音频流” 技术,其最大的特点就是可以实时传输音频信息,尤其是在网速较慢的情况下,仍然可以较 为流畅地传送数据,因此 RealAudio 主要适用于网络上的在线播放。现在的 RealAudio 文件 格式主要有 RA(RealAudio) 、RM(RealMedia,RealAudio G2) 、RMX(RealAudio Secured) 三种, 这些文件的共同性在于随着网络宽带的不同而改变声音的质量, 在保证大多数人听到 流畅声音的前提下,使宽带较宽的听众获得较好的音质。 电子乐器数字接口(MIDI)文件规定了乐器、计算机、音乐合成器以及其他电子设备之 间交换音乐信息的一组标准规定。MIDI 文件中的数据记录的是一些关于乐曲演奏的内容, 而不是实际的音乐。因此 MIDI 文件要比 WAV 文件小很多,而且易于编辑、处理。MIDI 的 缺点是播放声音的效果依赖于播放 MDI 的硬件质量,但整体效果都不如 WAV 文件。产生 MIDI 乐音的方法有很多种, 常用的有 FM 合成法和波表合成法。 MIDI 文件的扩展名有 “.mid” 、 “.rmi” 。 VOC 文件是声霸卡使用的音频文件格式,它以“.voc”作为文件的扩展名。AU 文件主要 用在 UNIX 工作站上,它以“.au”作为文件的扩展名。AIF 文件是苹果机的音频文件格式, 它以“.aif”作为文件的扩展名。

2.图像
图像是多媒体中最基本、最重要的数据、图像有黑白图像、灰度图像、彩色图像、摄影 图像等。 所谓图像, 一般是指自然界中的客观景物通过某种系统的映射, 使人们产生的视觉感受。 例如照片、图片和印刷品等。在自然界中,景和物有两种形态,即动与静。静止的图像称为 静态图像;活动的图像称为动态图像。静态图像根据其在计算机中生成的原理不同,分为矢 量图形和位图图像两种。 动态图像又分为视频和动画。 习惯上将通过摄像机拍摄得到的动态 图像称为视频;而用计算机或绘画的方法生成的动态图像称为动画。 1)静态图像的数字化 一幅图像可以近似地看成是由许许多多的点组成的, 因此它的数字化通过采样和量化就 可以得到。 图像的采样就是采集组成一幅图像的点。 量化就是将采集到的信息转换成相应的 数值。组成一幅图像的每个点被称为是一个像素,每个像素值表示其颜色,属性等信息。存 储图像颜色的二进制数的位数,称为颜色深度。如 3 位二进制数可以表示 8 种不同的颜色, 因此 8 色图的颜色深度是 3。真彩色图的颜色深度是 24,可以表示 16777412 种颜色。 2)动态图像的数字化 由于人眼看到的一幅图像消失后, 还将在视网膜上滞留几毫秒, 因此动态图像正是根据 这种原理而产生的。动态图像是将静态图像以每秒 n 幅的速度播放,当 n25 时,显示在人

27

眼中的就是连续的画面。 3)点位图和矢量图 表达或生成图像通常有两种方法: 点位图法和矢量图法。 点位图法就是将一幅图像分成 很多小像素,每个像素用若干二进制位表示像素的颜色、属性等信息。矢量图法就是用一些 指令来表示一幅画,如画一条 100 像素长的红色直线,画一个半径为 50 个像素的园等。 4)图像文件格式 ? .bmp 文件:Windows 采用的图像文件存储格式。 ? .gif 文件:供联机图形交换使用的一种图像文件格式,目前在网络通信中被广泛采 用。 ? .tiff 文件:二进制文件格式。广泛用于桌面出版系统、图形系统和广告制作系统, 也可以用于一种平台到另一种平台间图形的转换。 ? .png 文件:图像文件格式,其开发目的是替代 GIF 文件格式和 TIFF 文件格式。 ? .wmf 文件:绝大多数 Windows 应用程序都可以有效处理的格式,其应用很广泛, 是桌面出版系统中常用的图形格式。 ? .dxf 文件:一种向量格式,绝大多数绘图软件都支持这种格式。 5)视频文件格式 ? .avi 文件:Windows 操作系统中数字视频文件的标准格式。 ? .mov 文件:QuickTime for Windows 视频处理软件所采用的视频文件格式,其图像 画面的质量比 AVI 文件要好。 ? ASF:高级流格式,主要优点包括:本地或网络回放,可扩充的媒体类型,部件下 载以及扩展性好等。 WMV(Windows Media Video,Windows 媒体视频) :微软公司推出的视频文件格式, 是 Windows Media 的核心, 使用 Windows Media Player 可播放 ASF 和 WMV 两种格式的文件。 【习题 17】多媒体处理的是(D) A.模拟信号 B.音频信号 C.视频信号 D.数字信号 【习题 18】下列描述中不正确的是(B) A.多媒体技术最主要的两个特点是集成性和交互性 B.所有计算机的字长都是固定不变的,都是 8 位 C.计算机的存储容量是计算机的性能指标之一 D.各种高级语言的编译系统都属于系统文件

1.5.3 多媒体数据压缩
多媒体信息数字化之后,其数据量往往非常庞大。为了存储、处理和传输多媒体信息,人们 考虑采用压缩的方法来减少数据量。 通常是将原始数据压缩后存放在磁盘上, 或是以压缩形 式来传输,仅当使用这些数据时才把数据解压缩以还原,以此来满足实际的需要。

1.无损压缩
数据压缩可以分为两种类型: 无损压缩和有损压缩。 无损压缩是利用数据的统计冗余进 行压缩,又称可逆编码,其原理是统计被压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码。解压 缩对压缩的数据进行重构, 重构后的数据与原来的数据完全相同。 无损压缩能够确保解压后 的数据不失真,产生原始对象的完整复制。 无损压缩的主要特点是压缩比较低,一般为 2:1~5:1。通常广泛应用于文本数据、程序 以及重要图形的图像(如指纹图像、医学图像)的压缩。如压缩软件 WinZip、WinRAR 就是 基于无损压缩原理设计的,因此可用来压缩任何类型的文件。但由于压缩比的限制、所以仅 使用无损压缩技术不可能解决多媒体信息存储和传输的所有问题。 常用的无损压缩算法包括

28

行程编码、霍夫曼编码、算术编码、LZW 编码等。 1)行程编码 行程编码(RLE)简单直观,编码和解码速度快;其压缩比与压缩数据本身有关,行程 长度大,压缩比就高。适于计算机绘制的图像如 BMP、AVI 格式文件;对于彩色照片,由于 色彩丰富,采用行程编码压缩比会较小。 2)霍夫曼编码 根据信源符号出现频率的分布特性进行码率压缩的编码方式成为熵编码,也叫统计编 码。 其目的是在信源符号和码字之间建立明确的一一对应关系, 以便在恢复时能准确地再现 原信号,同时要使平均码长或码率尽量小。熵编码包括霍夫曼编码和算数编码。 3)算数编码 算数编码的优点是每个传输符号不需要被编码成整数“比特” 。虽然算数编码实现方法 复杂一些,但通常算术编码的性能优于霍夫曼编码。 4)LZW 压缩编码 LZW 是一种先进的数据压缩技术, 该编码主要用于图像数据的压缩。 对于简单图像和平 滑且噪声小的信号源具有较高的压缩比,并且有较高的压缩和解压缩速度。 ? JPEG 标准:是第一个针对静止图像压缩的国际标准。JPEG 标准制定了两周基本的 压缩编码方案: 以离散余弦变换为基础的有损压缩编码方案和以预测技术为基础的无损压缩 编码方案。JPEG 成员对多幅图像的测试结果表明,算术编码比霍夫曼编码提高了 5%左右的 效率,因此在 JPEG 扩展系统中用算术编码取代了霍夫曼编码。JPEG 2000 与 JPEG 最大的不 同之处在于,它放弃了 JPEG 所采用的以离散余弦变换为主的区块编码方式,而采用以离散 小波变换为主的多解析编码方式。此外,JPEG 2000 还将彩色静态画面采用的 JPEG 编码方式 与二值图像采用的 JBIG 编码方式统一起来,成为对应各种图像的通用编码方式。 ? MPEG 标准:规定了声音数据和电视图像数据的编码和解码过程,声音和数据之间 的同步等问题。MPEG-1 和 MPEG-2 是数字电视标准,其内容包括 MPEG 电视图像、MPEG 声音及 MPEG 系统等内容。 MPEG-4 是 1990 年发布的多媒体应用标准, 其目标是在异种结构 网络中能够具有很强的交互功能并且能够高度可靠地工作。MPEG-7 是多媒体内容描述接口 标准,其应用领域包括数字图书馆、多媒体创作等。

2 有损压缩
有损压缩, 又称不可逆编码, 有损压缩是指压缩后的数据不能够完全还原成压缩前的数 据,与原始数据不同但是非常接近的压缩方法。有损压缩也称破坏性压缩,以损失文件中某 些信息为代价来换取较高的压缩比, 其损失的信息多是对视觉和听觉感知不重要的信息, 但 压缩比通常较高。常用于音频、图像和视频的压缩。 典型的有损压缩编码方法有:预测编码、变换编码、基于模型编码、分形编码及矢量量 化编码等。 1)预测编码 预测编码是根据离散信号之间存在着一定相关性的特点, 利用前面一个或多个信号对下 一个信号进行预测, 然后对实际值和预测值之差进行编码和传输。 在接收端把差值与实际值 相加,恢复原始值。在同等精度下,就可以用比较少的“比特”进行编码,达到压缩的目的。 预测编码中典型的压缩方法有脉冲编码调制(PCM) 、差分脉冲编码调制(DPCM) 、自 适应差分脉冲编码调制(ADPCM)等,他们较适合于声音、图像数据的压缩,因为这些数 据由采样得到,相邻采样值之间相差不会很大,可以用较少位来表示。 2)变换编码 变换编码是指先对信号进行某种函数变换, 从一种信号空间变换到另一种信号空间, 然 后再对信号进行编码。如将时域信号变换到频域,因为声音、图像信号在频域中其能量相对

29

集中在直流及低频部分,高频部分则只包含少量的细节,如果去除这些细节,并不影响人类 对声音或图像的感知效果,所以对变换后的信号进行编码,能够大大压缩数据。 变换编码包括变换、变换域采样、量化和编码四个步骤。变换本身并不进行数据压缩, 它只把信号映射到另一个域, 使信号在变换域里容易进行压缩, 变换后的样值更独立和有序。 典型的变换有离散余弦变换 DCT、离散傅里叶变换(DFT) 、沃尔什-哈达码变换(WHT)和 小波变换等。 量化是将处于取值范围 X 的信号映射到一个较小的取值范围 Y 中, 压缩后的信 号比原信号所需的“比特”数减少。 3)基于模型编码 如果把以预测编码和变换编码为核心的基于波形的编码称作第一代编码技术, 则基于模 型的编码就是第二代编码技术。 基于模型编码的基本思想是: 在发送端, 利用图像分析模块对输入图像提取紧凑和必要 的描述信息,得到一些数据量不大的模型参数;在接收端,利用图像综合模块重建原图像, 是对图像新的合成过程。 4)分形编码 分形编码法的目的是发掘自然物体(如天气、云雾、森林等)在结构上的自相似形,这 种自相似形是图像整体与局部相关性的表现。 分形编码正是利用了分形几何中的自相似的原 理来实现的。首先对图像进行分块,然后寻找各块之间的相似形,这里相似形的描述主要是 依靠仿射变换确定的。一旦找到了每块的仿射变换,就保存这个仿射变换的系数。由于每块 的数据量远大于仿射变换的系数,因而图像得以大幅度的压缩。 分形编码以其独特新颖的思想,成为目前数据压缩领域的研究热点之一。分形编码、基 于模型编码与经典图像编码方法相比, 在思想和思维上有了很大的突破, 理论上的压缩比可 超出经典编码方法两三个数量级。 5)矢量量化编码 矢量量化编码也是在图像、语音信号编码技术中研究得较多的新型量化编码方法之一。 在传统的预测和变换编码中, 首先将信号经某种映射变换成一个数的序列, 然后对其逐个地 进行标量量化编码。而在矢量量化编码中,则是把输入数据几个一组地分成许多组,成组地 量化编码,即将这些数看成一个 k 维矢量,然后以矢量为单位逐个矢量进行量化。矢量量化 是一种限失真编码,其原理仍可用信息论中的信息率失真函数理论来分析。

1.6 计算机病毒及其防治
20 世纪 60 年代,被称为计算机之父的数学家冯·诺依曼在其遗著《计算机与人脑》中, 详细论述了程序能够在内存中进行繁殖活动的理论。 计算机病毒的出现和发展是计算机软件 技术发展的必然结果。本节介绍了计算机病毒的特征、原理及分类,并对典型病毒与其他破 坏型程序。如宏病毒、木马程序、蠕虫等进行了分析,最后给出了计算机病毒的诊断和预防 措施。

1.6.1 计算机病毒的特征和分类
要真正地识别病毒,及时地查杀病毒,就有必要对病毒有较详细的了解,知道什么是计 算机病毒,又是怎样分类的。

1.计算机病毒
当前,计算机安全的最大威胁是计算机病毒。计算机病毒实质上是一种特殊的计算机程序。 【习题 19】计算机病毒是指“能够侵入计算机系统并在计算机系统中潜伏、传播,破坏系 统正常工作的一种具有繁殖能力的” (A) A.特殊程序 B.源程序 C.特殊微生物 D.流行性感冒病毒

30

这种程序具有自我复制能力, 可非法入侵而隐藏在存储媒体中的引导部分、 可执行程序或数 据文件中。当病毒被激活时,源病毒能把自身复制到其他程序体内,影响和破坏程序的正常 执行和数据的正常性。 有些恶性病毒对计算机系统具有极大的破坏性。 计算机一旦感染病毒, 病毒就可能迅速扩散,这种现象和生物病毒侵入生物体,并在生物体内传染一样。 在《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》中计算机病毒被明确定义为: “计 算机病毒, 是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者破坏数据, 影响计算机 使用并且能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码” 。 计算机病毒一般具有寄生性、破坏性、传染性、潜伏性和隐蔽性的特征。 1)寄生性 它是一种特殊的寄生程序。 不是一个通常意义下的完整的计算机程序。 而是寄生在其他 可执行的程序中,因此,它能享有被寄生的程序所能得到的一切权利。 2)破坏性 破坏是广义的,不仅仅是指破坏系统,删除或修改数据,甚至格式化整个磁盘,他们或 是破坏系统或是破坏数据并使之无法恢复,从而给用户带来极大的损失。 3)传染性 传染性是病毒的基本特性。 计算机病毒往往能够主动地将自身的复制品或变种传染到其 他未染病毒的程序上。计算机病毒只有运行时,才具有传染性。此时,病毒寻找符合传染条 件的程序或文件,然后将病毒代码嵌入其中,达到不断传染的目的。判断一个程序是不是计 算机病毒的最重要因素就是其是否具有传染性。 4)潜伏性 病毒程序通常短小精悍, 寄生在别的程序上使其难以被发现。 在外界激发条件出现之前, 病毒可以在计算机内的程序中潜伏、传播。 5)隐蔽性 计算机病毒是一段寄生在其他程序上的可执行程序, 具有很强的隐蔽性。 当运行受感染 的程序时,病毒程序能首先获得计算机系统的监控权,进而能监视计算机的运行,并传染其 他程序。但不到发作时机,整个计算机系统看上去一切如常,很难被察觉,其隐蔽性使广大 计算机用户对病毒失去应有的警惕性。 计算机病毒是计算机科学发展过程中出现的“污染” ,是一种新的高科技类型犯罪。它 可以造成重大的政治、经济危害。因此,舆论谴责计算机病毒是“射向文明的黑色子弹” 。

2 计算机病毒的分类
计算机病毒的分类方法很多,按计算机病毒的感染方式、分为如下五类。 1)引导区型病毒 通过读 U 盘,光盘及各种移动存储介质感染引导区型病毒,感染硬盘的主引导记录, 当硬盘主引导记录感染病毒后,病毒就企图感染每个插入计算机进行读写的移动盘的引导 区。 这类病毒常常将其病毒程序替代主引导中的系统程序。 引导区病毒总是先于系统文件装 入内存储器,获得控制权并进行传染和破坏。 2)文件型病毒 文件型病毒抓哟感染扩展名为.COM、.EXE、.DRV、.BIN、.OVL、.SYS 等可执行文件。通 常寄生在文件的首部或尾部, 并修改程序的第一条指令。 当染毒程序执行时就先跳转去执行 病毒程序,进行传染和破坏。这类病毒只有当带毒程序执行时,才能进入内存,一旦符合激 发条件,它就发作。 3)混合型病毒 这类病毒既可以传染磁盘的引导区,也传染可执行文件,兼有上述两类病毒的特点。混 合型病毒综合系统型和文件型病毒的特性, 它的 “性情” 也就比系统型和文件型病毒更为 “凶

31

残” 。这种病毒通过这两种方式来感染,更增加了病毒的传染性以及存活率。不管哪种方式 传染, 只要中毒就会经开机或执行程序而感染其他的磁盘或文件, 此种病毒也是最难杀灭的。 4)宏病毒 开发宏可以让工作变得简单、 高效。 然而, 黑客利用了宏具有的良好扩展性编制病毒—— 宏病毒就是寄存在 Microsoft Office 文档或模板的宏中的病毒。 它只感染 Microsoft Word 文档 文件(DOC)和模板文件(DOT) ,与操作系统没有特别的关联。他们大多以 Visual Basic 或 Word 提供的宏程序语言编写,比较容易制造。它能通过 E-mail 下载 Word 文档附件等途径 蔓延。当对感染宏病毒的 Word 文档操作时(如打开文档、保存文档、关闭文档等操作)它 就进行破坏和传播。宏病毒还可衍生出各种变形病毒,这种“父生子子生孙”的传播方式实 在让许多系统防不胜防,这种使宏病毒成为威胁计算机系统的“第一杀手” 。Word 宏病毒破 坏造成的结果是:不能正常打印;封闭或改变文件名称或存储路径,删除或随意复制文件; 封闭有关菜单;最终导致无法正常编辑文件。 5)网络病毒 网络病毒大多是通过 E-mail 传播的,黑客是危害计算机系统的源头之一。 “黑客”指利 用通信软件,通过网络非法进入他人的计算机系统,截取或篡改数据,危害信息安全。 如果网络用户收到来历不明的 E-mail,不小心执行了附带的“黑客程序” ,该用户的计 算机系统就会被偷偷修改注册表信息, “黑客程序”也会悄悄地隐藏在系统中。当用户执行 Windows 时, “黑客程序”会驻留在内存,一旦该计算机联入网络,外界的“黑客”就可以 监控该计算机系统,从而“黑客”可以对该计算机系统“为所欲为” 。已经发现的“黑客程 序”有 BO、Netbus、Netspy、Backdoor 等。

3.计算机感染病毒的常见症状
计算机病毒虽然很难检测,但是,只要细心留意计算机的运行状况,还是可以发现计算 机感染病毒的一些异常情况的。例如: (1)磁盘文件数目无故增多; (2)系统的内存空间明显变下; (3)文件的日期/时间值被修改成新近的日期或时间(用户自己并没有修改) ; (4)感染病毒后的可执行文件长度通常会明显增加; (5)正常情况下可以运行的程序却突然因内存区不足而不能装入; (6)程序加载时间或程序执行时间比正常的明显变长; (7)计算机经常出现死机现象或不能正常启动; (8)显示器上经常出现一些莫名其妙的信息或异常现象。 国家计算机病毒应急处理中心通过对互联网监测发现新型后门程序 Backdoor_Undef.CDR。该后门程序利用一些常用的应用软件信息,诱骗计算机用户点击下载 运行。一旦点击运行,恶意攻击者就会通过该后门远程控制计算机用户的操作系统,下载其 他病毒或是恶意木马程序,进而盗取用户的个人私密数据信息,甚至控制监控摄像头等。该 后门程序运行后, 会在受感染的操作系统中释放一个伪装成图片的动态链接库 DLL 文件, 之 后将其添加成系统服务,实现后门程序随操作系统开机而自动启动运行。 另外,该后门程序一旦开启后门功能,就会收集操作系统中用户的个人私密数据信息, 并且远程接受并执行恶意攻击者的代码指令。 如果恶意攻击者远程控制了操作系统, 那么用 户的计算机名与 IP 地址就会被窃取。随后,操作系统会主动访问恶意攻击者指定的 Web 网 址,同时下载其他病毒或是恶意木马程序,更改计算机用户操作系统中的注册表,截获键盘 鼠标的操作, 对屏幕进行截图等恶意攻击行为, 给计算机用户的隐私和其他操作系统的安全 带来了较大的危害。 还有“代理木马”新变种 Troian_Agent。该变种是远程控制的恶意程序,自身为可执行

32

文件,在文件资源中捆绑动态链接库资源,运行后鼠标没有任何反应,以此来迷惑计算机用 户,且不会进行自我删除 变种运行后, 将自身复制到系统目录中重命名为一个可执行文件, 随机替换受感染操作 系统的系统文件; 用同样的方法替换掉系统中即时聊天工具的可执行程序文件, 并设置开机 自动运行。在计算机用户毫不知情的情况下,恶意程序就可以自动运行加载。 该变种还会在受感染操作系统的后台自动记录键盘按键信息, 然后保存在系统目录下的 指定文件中。迫使操作系统与远程服务器进行连接,发送被感染机器的用户名、操作系统、 CPU 型号等信息。 除此之外,变种还会迫使受感染的操作系统主动连接访问互联网络中指定 的 Web 服务器,下载其他木马、病毒等恶意程序。 随着制造病毒和反病毒双方较量的不断深入, 病毒制造者的技术越来越高, 病毒的欺骗 性、隐蔽性也越来越强。要在实践中细心观察,发现计算机的异常情况。

4.计算机病毒的消除
如果计算机染上了病毒,文件被损坏了,最好立即关闭系统。如果继续使用,会使更多 的文件遭到破坏。 针对已经感染该变种的计算机用户, 专家建议立即升级系统中的防病毒软 件,进行全面杀毒。一般的杀毒软件都具有清除/删除病毒的功能。清除病毒是指把病毒从 原有的文件中清除掉, 恢复原有文件的内容。 对未感染的用户建议打开系统中防病毒软件的 “系统监控”功能,从注册表、系统进程、内存、网络等多方面对各种操作进行主动防御。 用反病毒软件消除病毒是当前比较流行的方法。它既方便,又安全。一般不会破坏系统 中的正常数据。特别是优秀的反病毒软件都有较好的界面和提示,使用相当方便。所以,各 种反病毒软件的开发都不是一劳永逸, 而要随着新病毒的出现而不断升级。 目前较著名的反 病毒软件都具有实时检测系统驻留在内存中,随时检测是否有病毒入侵。 目前较流行的杀毒软件有:瑞星、诺顿、卡巴斯基、金山毒霸及江民杀毒软件等。

1.6.2 计算机病毒的预防
计算机感染病毒后, 用反病毒软件检测和消除病毒是被迫的处理措施。 况且已经发现相 当多的病毒在感染之后会永久性地破坏被感染程序,如果没有备份将不易恢复。所以,要有 针对性的防范。所谓防范,是指通过合理、有效的防范体系及时发现计算机病毒的侵入,并 能采取有效的手段阻止病毒的破坏和传播,保护系统和数据安全。 计算机病毒主要通过移动存储介质(如 U 盘、移动硬盘)和计算机网络两大途径进行 传播。 人们从工作实践中总结出一些预防计算机病毒的简易可行的措施, 这些措施实际上是 要求用户养成良好的使用计算机的习惯。具体归纳如下: (1)安装有效的杀毒软件并根据实际需求进行安全设置。同时,定期升级杀毒软件并 经常全盘查毒、杀毒。 (2)扫描系统漏洞,及时更新系统补丁。 (3)未经检测过是否感染病毒的文件、光盘、U 盘及移动硬盘等移动存储设备在使用 前应首先用杀毒软件查毒后再使用。 (4)分类管理数据。对各类数据、文档和程序应分类备份保存。 (5)尽量使用具有查毒功能的电子邮件,尽量不要打开陌生的可疑邮件。 (6)浏览网页、下载文件时要选择正规的网站。 (7)关注目前流行病毒的感染途径、发作形式及防范方法,做到预先防范,感染后及 时查毒避免遭受更大损失。 (8)有效管理系统内建的 Administrator 账户、Guest 账户以及用户创建的账户,包括 密码管理、权限管理等。 (9)禁用远程功能,关闭不需要的服务。

33

(10)修改 IE 浏览器中与安全相关的设置。 计算机病毒的防治宏观上讲是一系列工程, 除了技术手段之外还涉及诸多因素, 如法律、 教育、管理制度等。要以教育着手,是防止计算机病毒的重要策略。通过教育,使广大用户 认识到病毒的眼中危害,了解病毒的防治常识,提高尊重知识产权的意识,增强法律、法规 意识,最大限度地减少病毒的产生与传播。

1.7 Internet 基础及应用
Internet 是 20 世纪最伟大的发明之一。Internet 由成千上万个计算机网络组成,覆盖范 围从大学校园网、 商业公司的局域网到大型的在线服务提供商, 几乎涵盖了社会的各种应用 领域(如政务、军事、科研、文化、教育、经济、新闻、商业和娱乐等) 。人们只要用鼠标、 键盘,就可以从 Internet 上找到所需要的任何信息,可以与世界另一端的人们通信交流,一 起参加视频会议。Internet 已经深深地影响和改变了人们的工作、生活方式,并正以极快的 速度不断发展和更新。

1.7.1 计算机网络的基本概念
1.计算机网络与数据通信
计算机网络是计算机技术与通信技术高速发展、 紧密结合的产物。 在计算机网络发展的 不同阶段,人们对计算机网络提出了不同的定义。当前较为准确的定义为“以能够相互共享 资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合” ,即分布在不同地理位置上的具有独立功能 的多个计算机系统, 通过通信设备和通信线路互相连接起来, 实现数据传输和资源共享的系 统。 数据通信是通信技术和计算机和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式。 数据通 信是指在两个计算机或终端之间以二进制的形式进行信息交换, 传输数据。 下面介绍几个关 于数据通信的常用术语。 (1)信道:信道是信息传输的媒介或渠道,作用是把携带有新鞋信号从它的输入端传 递到输出端。根据传输媒介的不同,信道可分为有线信道和无线信道两类。常见的有线信道 包括双绞线、同轴电缆、光缆等。无线信道有地波传播、短波、超短波、人造卫星中继等。 (2)数字信号和模拟信号:数字信号是一种离散的脉冲序列,计算机产生的电信号用 两种不同的电平表示 0 和 1。模拟信号是一种连续变化的信号,如电话线上传输的按照声音 强弱幅度连续变化所产生的电信号,就是一种典型的模拟信号,可以用连续的电波表示。 (3)调制与解调:普通电话线是针对语音通话而设计的模拟信道,适用于传输模拟信号。 但是计算机产生的是离散脉冲表示的数字信号, 因此要利用电话交换网实现计算机的数字脉 冲信号的传输, 就必须首先将数字脉冲信号转换成模拟信号。 将发送端数字脉冲信号转换成 模拟信号的过程称为调制; 【习题 20】将发送端数字脉冲信号转换成模拟信号的过程称为(B) A.链路传输 B.调制 C.解调 D.数字信道传输 将接收端模拟信号还原成数字脉冲信号的过程称为解调。 将调制和解调两种功能结合在一起 的设备称为调制解调器。 (4)带宽与传输速率:在模拟信道中,以带宽表示信道传输信息的能力。带宽是以信 号的最高频率和最低频率之差表示,即频率的范围。频率是模拟信号波每秒的周期数,其基 本单位为 Hz。在某一特定带宽的信道中,同一时间内,数据既可以用一种频率传送,还可 以多种不同的频率传送。因此,新到的带宽越宽(带宽数值越大) ,其可用的频率就越多, 传输的数据量就越大。在数字信道中,用数据传输速率(比特率)表示信道的传输能力,即 每秒传输的二进制位数(bps,比特/秒) 。研究表明,最大传输速率与信道宽带之间存在着

34

明确的正比关系,所以人们通常用“带宽”来表示信道的传输速率。带宽与数据传输速率是 通信系统的主要技术指标之一。 (5)误码率:误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率,是通信系统的 可靠性指标。 数据在通信信道传输中一定会因某种原因出现错误, 传输错误是正常的和不可 避免的,但是一定要控制在某个允许的范围内。计算机网络系统中,一般要求误码率低于 10-6(百万分之一) 。

2.计算机网络的分类
计算机网络的分类标准有很多种,主要的分类标准有根据网络所使用的传输技术分类, 根据网络的拓扑结构分类, 根据网络协议分类等。 各种分类标准只能从某一方面反映网络的 特征。 根据网络覆盖的地理范围和规模分类是最普遍采用的分类方法, 它能较好地反映出网 络的本质特征。由于网络覆盖的地理范围不同,它们所采用的传输技术也就不同,因此形成 的不同的网络技术特点与网络服务功能。依据这种分类标准,可以将计算机网络分为三种: 局域网、城域网和广域网。 (1)局域网(LAN) :局域网是一种在有限区域内使用的网络,其传送距离一般在几公 里之内,因此适用于一个部门或一个单位组建的网络。例如办公室网络,企业与学校的主干 局域网, 机关和工厂等有限范围内的计算机网络等都是典型的局域网。 局域网具有数据传输 速率高(10Mbps~10Gbps) ,误码率低,成本低,组网容易,易管理,易维护,使用灵活方 便等优点。 (2)城域网(MAN) :城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络,它的设计 目标是满足十几千米范围内的大量企业、学校、公司的多个局域网的互联需求,已实现大量 用户之间的信息传输。 (3)广域网(WAN) :广域网又称为远程网,所覆盖的地理范围要比局域网大得多, 从几十千米到几千千米,传输速率比较低,一般在 96Kbps~45Mbps 左右。广域网覆盖一个 国家、 地区, 甚至横跨几个州, 形成国际性的远程计算机网络。 广域网可以使用电话交换网、 微波、卫星通信网或它们的组合信道进行通信,将分布在不同地区的计算机系统互联起来, 达到资源共享的目的。

3.网络拓扑结构
拓扑学是几何学的一个分支,从图论演变过来,是研究与大小、形状无关的点、线和面 构成的图形特征的方法。 计算机网络拓扑是将构成网络的节点和连接节点的线路抽象成点和 线,用几何关系表示网络结构,从而反映出网络中各个实体的结构关系。常见的网络拓扑结 构如图 1.21 所示,主要有星型、环型、总线型、树型和网状等几种。

35

(1)星型拓扑:每个节点与中心节点连接,中心节点控制全网的通信,任何两个节点 之间的通信都要通过中心节点。因此,要求中心节点有很高的可靠性。星型拓扑结构简单, 易于实现和管理,但是由于其集中控制方式的结构,一旦中心节点出现故障,就会造成全网 的瘫痪,可靠性较差。 (2)环型拓扑:各个节点通过中继器连接到一个闭合的环路上,环中的数据沿着一个 方向传输,由目的节点接收。环型拓扑结构简单,成本低,适用于数据不需要在中心节点上 处理而主要在各自节点上进行处理的情况。 但是环中任意一个节点的故障都可能造成网络瘫 痪,成为环型网络可靠性的瓶颈。 (3)总线型拓扑:各个节点由一根总线相连,数据在总线上由一个节点传向另一个节 点。总线型的优点是:节点加入和退出网络都非常方便,总线上某个节点出现故障也不会影 响其他站点之间的通信,不会造成网络瘫痪,可靠性较高,而且结构简单,成本低,因此这 种拓扑结构式局域网普遍采用的形式。 (4)树型拓扑:节点按层次进行连接,像树一样,有分支、根节点、叶子节点等,信 息交换主要在上、下节点之间进行,树型拓扑可以看做是星型拓扑的一种扩展,主要适用于 汇集信息的应用要求。 (5)网状拓扑:网状拓扑没有上述四种拓扑那么明显的规则,节点的连接是任意的, 没有规律。网状拓扑的优点是系统可靠性高,但是由于结构复杂,就必须采用路由协议、流 量控制等方法。广域网中基本上都采用网状拓扑结构。

4.网络硬件
与计算机系统类似, 计算机网络系统也由网络软件和硬件设备两部分组成。 下面主要介 绍常见的网络硬件设备。 (1)传输介质:局域网中常用的传输介质有同轴电缆、双绞线和光缆。随着无线网的 深入研究和广泛应用,无线技术也越来越多地用来进行局域网的组件。 (2)网络接口卡:网络接口卡(简称网卡)是构成网络必须的基本设备,用于将计算 机和通信电缆连接起来,以便经电缆在计算机之间进行高速数据传输。因此,每台连接到局 域网的计算机 (工作站或服务器) 都需要安装一块网卡。 通常网卡都插在计算机的扩展槽内。 网卡的种类很多,他们各有自己适用的传输介质和网络协议。 (3)交换机:交换概念的提出是对于共享工作模式的改进,而交换式局域网的核心设

36

备是局域网交换机。共享式局域网在每个时间片上只允许有一个节点占用公用的通信信道。 交换机支持端口连接的节点之间的多个并发连接, 从而增大网络带宽, 改善局域网的性能和 服务质量。 (4)无线 AP:无线 AP 也称为无线访问点或网络桥接器,是有线局域网络与无线局域 网络之间的桥梁。利用无线 AP,装了无线网卡的主机可以连接有线局域网络。无线 AP 含义 较广,可以是单纯的无线接入点,也可以是无线路由器等类设备的统称,兼有路由、网管等 功能。不同型号的无线 AP 具有不同的功率,可以实现不同程度、不同范围的网络覆盖,一 般无线 AP 的最大覆盖距离可达 300m,非常适合于在建筑物之间、楼层之间等不便于架设 有线局域网的地方构建无线局域网。 (5)路由器:处于不同地理位置的局域网通过广域网进行互联是当前网络互连的一种常见 的方式。路由器是实现局域网与广域网互联的主要设备。 【习题 21】实现局域网与广域网互联的主要设备是(D) A.交换机 B.集线器 C.网桥 D.路由器 路由器检测数据的目的地址, 对路径进行动态分配, 根据不同的地址将数据分流到不同的路 径中。如果存在多条路径,则根据路径的工作状态和忙闲情况,选择一条合适的路径,动态 平衡通信负载。

5 网络软件
计算机网络的设计出了硬件,还必须要考虑软件,目前的网络软件都是高度结构化的。 为了降低网络设计的复杂性, 绝大多数网络都通过划分层次, 每一层都在其下一层的基础上, 每一层都向上一层提供特定服务。 提供网络硬件设备的厂商很多, 不同的硬件设备如何统一 划分层次,并且能够保证通信双方对数据的传输理解一致,这些就 要通过单独的网络软件——协议来实现。 通信协议就是通信双方都必须要遵守的通信规则, 是一种约定。 计算机网络中的协议非常复杂,因此网络协议通常都按照结构化的 层次方式来进行组织,TCP/IP 协议是当前最流行的商业化协议,被 公认为是当前的工业标准或事实标准。 图 1.22 给出了 TCP/IP 参考模 型的分层结构,它将计算机网络划分为四个层次。 (1)应用层:负责处理特定的应用程序数据、为应用软件提供网络接口,包括 HTTP (超文本传输数据) 、Telnet(远程登录) 、FTP(文件传输协议)等协议。 (2)传输层:为两台主机间的进程提供端到端的通信。主要协议有 TCP(传输控制协 议)和 UDP(用户数据报协议) 。 ( 3 )互联层:确定数据包从源端到目的如何选择路由。网络层主要的协议有 IPv4 (Internet 协议版本 4) 、ICMP(Internet 控制报文协议)以及 IPv6(Internet 协议版本 6)等。 (4)主机至网络层:规定了数据包从一个设备的网络层传输到另一个设备的网络层的 方法。

6.无线局域网
随着笔记本电脑、掌上电脑等各种移动便携设备迅速普及和无线电信技术的迅速发展, 无限局域网(WLAN)应运而生。无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物, 它利用射频(RF)技术取代双绞线构成的传统有线局域网络,并提供了有线局域网的所有功 能。 由于无线局网络的基础设施无需埋藏在地下或隐藏在建筑物里, 并且可以随时移动或变 化,因此非常适用于需要灵活组网和广泛使用移动便携设备的环境,例如家庭、学校、办公 室、公共场所等。 针对无线局域网,美国电气和电子工程师协会(IEEE)制定了一系列无线局域网标准, 即 IEEE802.11 家族,包括 IEEE802.11a、IEEE802.11b、IEEE802.11g 等,IEEE802.11 现在已经

37

非常普及了。随着协议标准的发展,无线局域网的覆盖范的更广,传输速率更高,安全性可 靠性等也大幅度提高。

1.7.2 Internet 基础
Internet 建立在全球网络互联的基础上, 是一个全球范围的信息资源网, 因此也称为 “国 际互联网” 。Internet 除了提供资源共享、数据通信和信息查询等服务,已经逐步成为人们了 解世界、研究学习、购物休闲、商业活动、结识朋友的重要途径。

1.Internet 的起源与发展
Internet 始于 1968 年的美国国防部高级研究计划局(ARPA)提出并资助的 ARPANET 网 络计划,其目的是将各地不同的主机以一种对等的通信方式连接起来,最初只有四台主机。 此后,大量的网络、主机与用户接入 ARPANET,很多地区性网络也接入进来,于是这个网络 逐步扩展到其他国家与地区。 20 世纪 80 年代,世界先进工业国家纷纷接入 Internet,使之成为全球性的互联网络。 20 世纪 90 年代是 Internet 迅速发展的时期,互联网的用户数量以平均每年翻一番的速度增 长。据不完全统计,全世界有 180 多个国家和地区加入到 Internet 中。 我国于 1994 年 4 月正式接入 Internet,从此中国的网络建设进入了大规模发展的阶段。 到 1996 年年初,中国的 Internet 已经形成了中国科技网(CSTNET) 、中国教育和科研计算机 网(CERNET) 、中国公用计算机互联网(CHINANET)和中国金桥信息网(CHINAGBN)四大 具有国际出口的网络体系。前两个网络主要面向科研和研究机构,后两个网络向社会提供 Internet 服务,以经营为目的,属于商业性质。

2. TCP/IP 协议工作原理
TCP/IP 是用于 Internet 计算机通信的一组协议,其中包括了不同层次上的多个协议,图 1.22 中的主机至网络层是最低层,包括各种硬件协议,面向硬件;应用层面向用户,提供一 组常用的应用层协议,如文件传输协,电子邮件发送协议等。而传输层的 TCP 协议和互联层 的 IP 协议是众多协议中最重要的两个核心协议。 1)IP 协议 IP 协议是 TCP/IP 协议体系中的网络层协议,它的主要作用是将不同类型的物理网络互 联在一起。为了达到这个目的,需要将不同格式的物理地址转换成统一的 IP 地址,将不同 格式的帧(物理网络传输的数据单元)转换成“IP 数据报” ,从而屏蔽了下层物理网络的差 异,向上层传输层提供 IP 数据报,实现无连接数据报传送服务;IP 的另一个功能是路由选 择,简单说,就是从网上某个节点到另一个节点的传输路径的选择,将数据从一个节点按路 径传输到另一个节点。 2)TCP 协议 TCP 即数据传输协议,位于传输层。TCP 协议向应用层提供面向连接的服务,确保网上 所发送的数据报可以完整地接收,一旦某个数据报丢失或损坏,TCP 发送端可以通过协议机 制重新发送这个数据报, 以确保发送端到接收端的可靠传输。 依赖于 TCP 协议的应用层协议 主要是需要大量传输交互式报文的应用,如远程登录协议 Telnet、简单邮件传输协议 SMTP、 文件传输协议 FTP、超文本传输协议 HTTP 等。

3.Internet IP 地址和域名工作原理
Internet 通过路由器将成千上万个不同类型的物理网络互联在一起,是一个超大规模的 网络, 为了使信息能够准确到达 Internet 上指定的目的节点, 必须给 Internet 上每个节点 (主 机、路由器等)指定一个全局唯一的地址标识,就像每一部电话都具有一个全球唯一的电话 号码一样。在 Internet 通信中,可以通过 IP 地址和域名,实现明确的目的地指向。 1)IP 地址

38

IP 地址是 TCP/IP 协议中所使用的网络层地址标识。IP 协议主要有两个版本:IPv4 协议 和 IPv6 协议,其最大区别在于地址表示方式不同。目前 Internet 广泛使用的是 IPv4,即 IP 协议第四版本,在本书中如果不加说明,IP 地址是指 IPv4 地址。 IPv4 地址用 32 个比特(4 个字节)表示,为了便于管理和配置,将每个 IP 地址分为四 段(1 字节/段) ,每段用一个十进制数表示,表示范围是 0~255, 段和段之间用“.”隔开。例如 202.205.16.23 和 10.2.8.11 都是合 法的 IP 地址。一台主机的 IP 地址由网络号和主机号两部分组成, IP 地址的结构如图 1.23 所示。 IP 地址由各级 Internet 管理组织进行分配,它们被分为不同的类别,根据地址的第一段 分为五类:0~127 为 A 类,128~191 为 B 类,192~223 为 C 类,D 类和 E 类留做特殊用途。 但是由于近年来,Internet 上的节点数量增长速度太快,IP 地址逐渐匮乏,很难达到 IP 设计 初期希望给每一台主机都分配唯一 IP 地址的期望。因此在标准分类的 IP 地址上,又可以通 过增加子网号来灵活分配 IP 地址,减少 IP 地址浪费。20 世纪 90 年代又出现了无类别域间 路由技术与 NAT 网络地址转换技术等对 IPv4 地址的改进方法。 为了解决 IPv4 协议面临的各种问题,新的协议和标准 IPv6 诞生了。在 IPv6 协议中包括 新的协议格式:有效的分级寻址和路由结构,内置的安全机制,支持地址自动配置的特征, 其中最重要的就是长达 128 位的地址长度。因此,IPv6 地址空间是 IPv4 的 296 倍,能提供多 达超过 3.4*1038 个地址。可以说有了 IPv6,在今后 Internet 的发展中,几乎可以不用再担心 地址短缺的问题了。 2)域名 用上面的数字方式表示的 IP 地址标识 Internet 上的节点,对于计算机来说,是合适的。 但是对于用户来说,记忆一组毫无意义的数字相当困难。为此,TCP/IP 引进了一种字符型的 主机命名制,这就是域名。 域名的是指就是用一组由字符组成的名字代替 IP 地址,为了避免重名,域名采用层次 结构,各层次的子域名之间用圆点“.”隔开,从右至左分别是第一级域名(或称顶级域名) , 第二级域名……直至主机名。其结构如下: 主机名.· · ·.第二级域名.第一级域名 国际上, 第一级域名采用通用的标准代码, 它分组织机构和地理模式两类。 由于 Internet 诞生在美国, 所以其第一级域名采用组织结构域名, 美以外的其他国家都采用主机所在地的 名称为第一级域名,例如:CN(中国) ,JP(日本) ,KR(韩国) ,UK(英国) ,等等。表 1.3 为常用一级域名的标准代码。

根据《中国互联网络域名注册暂行管理办法》规定,我国的第一级域名是 CN,次级域 名也分类别域名和地区域名, 共计 40 个。 类别域名有: AC 表示科研院及科技管理部门, GOV 表示国家政府部门,ORG 表示各社会团体及民间非营利组织,NET 表示互联网络,接入网络 的信息和运行中心,COM 表示工商和金融等企业,EDU 表示教育单位,共六个。地区域名 有 34 个“行政区域名” ,如:BJ(北京市)SH(上海市)TJ(天津市)CQ(重庆市)JS(江 苏省)ZJ(浙江省)AH(安徽省)FJ(福建省)等。例如:

39

pku.edu.cn 是北京大学的一个域名,其中 pku 是北京大学的英文缩写,edu 表示教育机 构,cn 表示中国。 yale.edu 是美国耶鲁大学的域名。 3)DNS 原理 域名和 IP 地址都可以表示主机的地址,实际上是一件事物的 不同表示。用户可以使用 主机的 IP 地址,也可以使用它的域名。从域名到 IP 地址或者 IP 到域名的转换由域名解析服 务器 DNS 完成。 【习题 22】在 Internet 中完成从域名到 IP 地址或者从 IP 地址到域名转换服务的是(A) A.DNS B.FTP C.WWW D.ADSL 当用户用域名访问网络上某个资源地址时,必须获得与这个域名相匹配的真正的 IP 地 址。这时用户可以将希望转换的域名放在一个 DNS 请求信息中,并将这个请求发送给 DNS 服务器。DNS 从请求中取出域名,将它转换对应的 IP 地址,然后在一个应答信息中将结果 地址返回给用户。 当然 Internet 中的整个域名系统是以一个大型的分布式数据库方式工作的, 并不只有一 个或几个 DNS 服务器。 大多数具有 Internet 连接的组织都有一个域名服务器。 每个服务器包 含连向其他域名服务器分信息,这些服务器形成一个大的协同工作的域名数据库。这样,即 使第一个处理 DNS 请求的 DNS 服务器没有域名和 IP 地址的映射信息,它依旧可以向其他 DNS 服务器提出请求,无论经过几步查询,最终会找到正确的解析结果,除非这个域名不存 在。

4.接入 Internet
Internet 接入方式通常有专线连接、局域网连接、无线连接和电话拨号连接四种。其中 使用 ADSL 方式拨号连接对众多个人用户来和小单位来说,是最经济、简单,采用最多的一 种接入方式。无线连接也成为当前流行的一种接入方式,给网络用户提供了极大的便利。 1)ADSL 目前用电话线接入 Internet 的主流技术是 ADSL(非对称数字用户线路) ,这种接入技术 的非对称性体现在上、下行速率的不同,高速下行信道向用户传送视频、音频信息,速率一 般在 1.5~8Mbps,低速上行速率一般在 16~640Kbps。使用 ADSL 技术接入 Internet 对使用宽 带业务的用户是一种经济、快速的方法。 采用 ADSL 接入 Internet,除了一台带有网卡的计算机和一条直拨电话线外,还需向电 信部门申请 ADSL 业务。由相关服务部门负责安装话音分离器和 ADSL 调制解调器和拨号软 件。完成安装后,就可以根据提供的用户名和口令拨号上网了。 2)ISP 要接入 Internet,寻找一个合适的 Internet 服务提供商(ISP)是非常重要的。ISP 一般提 供的功能主要有:分配 IP 地址和网关及 DNS,提供联网软件,提供各种 Internet 服务、接入 服务。 除了前面提到的 CHINANET、CERNET、CSTNET、CHINAGBN 这四家政府资助的 ISP 之外, 还有大批 ISP 提供 Internet 接入服务,如首都在线(363) 、163、169、联通、网通、铁通等。 3)无线连接 无线局域网的构建不需要布线,因此为组网提供了极大的便捷,省时省力,并且在网络 环境发生变化需要更改的时候,也易于更改和维护。那么一般如何架设无线网呢? 首先,需要一台无线 AP,AP 很像有线网络中的集成器或交换机,是无线局域网络中的 桥梁。有了 AP,装有无线网卡的计算机或支持 WiFi 功能的手机等设备就可以快速轻易地与 网络相连,通过 AP,这些计算机或无线设备就可以接入 Internet。普通的小型办公室、家庭 有一个 AP 就已经足够,甚至在几个邻居之间都可以共享一个 AP,共同上网。

40

几乎所有的无线网络都在某一个点上连接到有线网络中,以便访问 Internet 上的文件、 服务。要接入 Internet,AP 还需要与 ADSL 或有线局域网连接,AP 就像一个简单的有线交换 机一样将计算机和 ADSL 或有线局域网连接起来,从而达到接入 Internet 的目的。 、当然现在 市面上已经有将计算机和 ADSL 或有线局域网连接起来,从而达到接入 Internet 的目的。当 然现在市面有一些产品,如无线 ADSL 调制解调器,它相当于将无线局域网和 ADSL 的功能 合二为一,只要将电话线接入无线 ADSL 调制解调器,即可享受无线网络和 Internet 的各种 服务了。

1.7.3Internet 应用
Internet 已经成为人们获取信息的主要渠道,人们已经习惯每天到一些感兴趣的网站上 看看新闻,收发电子邮件,下载资料,与同事朋友在网上交流等。下面介绍两个最常见的 Internet 应用和使用技巧。

1.网上漫游
1)关于 Internet 的几个基本概念 (1)万维网 万维网又称 3W、WWW、Web 或全球信息网等。WWW 是一种建立在 Internet 上的全 球性的、交互的、动态的、多平台的、分布式的、超文本超媒体信息查询系统。它也是建立 在 Internet 上的一种网络服务。其最主要的概念是超文本,并遵循超文本传输协议(HTTP) 。 WWW 网站中包含很多网页(又称 Web 页) 。网页是用超文本标记语言(HTML)编写的, 并在 HTTP 协议支持下运行。 一个网站的第一个 Web 页称为主页或首页, 它主要体现出这个 网站的特点和服务项目。每一个 Web 页都有一个唯一的地址(URL) 。 (2)超文本和超链接 超文本中不仅包含文本信息,而且还可以包含图形、声音、图像和视频等多媒体信息, 因此称之为“超”文本。更重要的是超文本中还包含指向其他网页的链接,这种链接叫做超 链接。 在一个超文本文件里可以包含多个超链接, 它们把分布在本地或远程服务器中的各种 形式的超文本文件链接在一起, 形成一个纵横交错的链接网。 用户可以打破传统阅读文本时 顺序阅读的老规矩,而从一个网页跳转到另一个网页进行阅读。因此,可以说超文本是实现 Web 浏览的基础。 (3)统一资源定位器 WWW 用统一资源定位器(URL) ;来描述 Web 网页的地址和访问它时所用的协议。 Internet 上几乎所有功能都可以通过在 WWW 浏览器里输入 URL 地址实现,通过 URL 标识 Internet 中网页的位置。 URL 的格式为“协议://IP 地址或域名/路径/文件名” 。其中,协议就是服务方式或获取 数据的方法,常见的有 HTTP 协议、FTP 协议等;协议后的冒号加双斜杠表示接下来是存放 资源的主机的 IP 地址或域名;路径和文件名是用路径的的形式表示 Web 页在主机中的具体 位置(如文件夹、文件名等) 。 举例来说,htt://www.china.com.cn/news/tech/2012-07/09/content_25859266.htm 就是一 个 Web 页的 URL,浏览器可以通过这个 URL 得知:使用协议是 HTTP,资源所在主机的域名 为 www.china.com.cn,要访问的文件具体位置在文件夹 news/tech/2012-07/09 下,文件名为 content_25859266.htm。 (4)浏览器 浏览器是用于浏览 WWW 的工具,安装在用户端的机器上,是一种客户软件。它能够 把用超文本标记语言描述的信息转换成便于理解的形式。此外,它还是用户与 WWW 之间 的桥梁,把用户对信息的请求转换成网络上计算机能够识别的命令。浏览器有很多种,目前

41

最常用的 Web 浏览器是 Google 公司的 Chrome 和 Microsoft 公司的 Internet Explorer(IE) 。 除此之外,还有很多浏览器如 Opera、Firefox、Safari 等。 (5)FTP 文件传输协议 文件传输协议(FTP)是 Internet 提供的基本服务。FTP 在 TCP/IP 协议体系结构中位于 应用层。使用 FTP 协议可以在 Internet 上将文件从一台计算机传送到另一台计算机。不管这 两台计算机位置相距多远,使用的是什么操作系统,也不管他们通过什么方式接入因特网, FTP 都可以实现 Internet 上两个站点之间的文件的传输。 在 FTP 服务器程序允许客户进入 FTP 站点并下载文件之前, 必须使用一个 FTP 账号和密 码进行登录,一般专有的 FTP 站点只允许使用特许的账号和密码登录。还有在一些 FTP 站点 允许任何人进入,但是客户也必须输入账号和密码,这种情况下,通常可以使用: “anonymous”作为账号,使用客户的电子邮件地址作为密码即可,这种 FTP 站点被称为匿 名 FTP 站点。 【习题 23】IE 浏览器收藏夹的作用是(A) A.收集感兴趣的页面地址 B.记忆感兴趣的页面内容 C.手机感兴趣的文件内容 D.手机感兴趣的文件名 【习题 24】关于电子邮件,下面说法中错误的是(C) A.发件人必须有自己的 E-mail 账户 B.必须知道收件人的 E-mail 地址 C.收件人必须有自己的邮政编码 D.可以使用 Outlook 管理联系人信息

本章小结
在第一台电子计算机 ENIAC 诞生后, 美籍匈牙利科学家冯· 诺依曼提出了存储程序和计 算机采用二进制的思想,至今计算机采用的基本结构仍是冯?诺依曼型,其基本工作原理仍 是存储程序和程序控制。 根据计算机所采用的物理元器件的不同, 将计算机发展划分为四个 阶段。 计算机在科学计算、数据/信息处理、过程控制、计算机辅助、网络通信、人工智能、 多媒体应用等领域得到了广泛的应用。 计算机有不同的分类方法, 可以按计算机处理数据的 类型、用途、性能、规模和处理能力来分。随着计算机科学的飞速发展,如人工智能、网格 计算、中间件技术和云计算等诸多新技术都在研究与应用中。 伴随着计算机网络技术发展起来的电子商务是一种崭新的商务手段, 它从根本上改变传 统经济活动中的交易方式和流通方式,是应用现代信息技术在互联网络上进行的商务活动。 数据与信息的采集、加工、存储、传输和利用过程中的每一种技术都是信息技术。信息 技术的发展趋势可以概括为数字化、多媒体化、高速度、网络化、宽频带、智能化等。 计算机中的数据都是以二进制形式存储、传输和加工处理的。数据的最小单位是 b,存 储容量的基本单位是 B,数据单位还有 KB、MB、GB、TB 等。计算机中最常用的字符编码是 ASCII 码。 汉字的编码是用两个字节来表示一个汉字的, 每个字节的最高位为 0。 为了与 ASCII 码兼容,区位码与国际码之间的转换方法是:一个汉字的十进制区号、位号分别转换成十六 进制, 再分别加上 20H (十进制是 32) , 这就成为汉字的国际码。 国际码的每个字节加上 80H (即每个字节的最高二进制位置“1” )就是汉字机内码,这样汉字就可以在计算机内存储和 处理了。 机内码通过简单的对应关系转换为相应的汉字地址码, 从字库中提取汉字的字型码, 便可以显示和打印汉字。 计算机是由硬件和软件组成,两者缺一不可。硬件是物理设备和器件的总称,是用来完 成信息交换、存储、处理和传输的基础;计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输 出设备五大部件组成。软件是计算机各种程序、数据及相关文档的总称。软件是对硬件功能 的扩充和完善, 是用来描述实现数据处理的的规则。 软件的运行最终都被转换为对硬件设备

42

的操作。软件系统分为系统软件和应用软件。 多媒体技术是一门跨学科的综合技术,利用计算机综合处理文字、声音、图像、视频等 多种媒体,并将这些媒体有机结合的技术,具体包括:数据存储技术、数据压缩技术、多媒 体数据库技术、多媒体通信技术等。多媒体技术的显著特征包括交互性、集成性、多样性、 实时性等。 计算机病毒是人为编写的一段程序代码或是指令集合, 能够通过复制自身而不断传播病 毒并在病毒发作是影响计算机功能或是毁坏数据。 计算机病毒一般具有可执行性、 传染性可 触发性、破坏性、隐蔽性和针对性等特征。为了确保计算机系统和数据的安全,应安装有效 的杀毒软件, 并定期升级杀毒软件。 同时采取其他防范措施, 阻止计算机病毒的破坏和传播。 计算机网络是以互连、共享为目的连接起来的计算机系统。Internet 为无数用户提供丰 富的共享资源和网络服务, 其用途涵盖了社会的各个应用领域。 计算机网络由于覆盖的地理 范围和规模分类不同, 它们所采用的传输技术也就不同, 因此形成了三种类型的计算机网络: 局域网、城域网和广域网。 将网络节点和线路抽象成拓扑结构, 常见有星型、环型、总线型、 树型、网状等。Internet 接入方式通常有专线接入、局域网连接、无线连接和电话拨号连接 四种。近几年,随着移动终端的发展,人们希望随时随地接入网络,因此无线网络正在编的 越来越受欢迎,例如 WiFi 网络。 TCP/IP 协议时当前最流行的层次化计算机网络协议族。目前,全世界正在逐步过渡到下 一代 Internet,使用地址空间更大的 IPv6 协议,已解决安全、地址短缺等问题。TCP/IP 参考 模型的分层结构分为四个层次:应用层、传输层、互联层、主机至网络层。常用的 Internet 应用包括网上漫游、信息搜索、文件下载、收发电子邮件等。 【考试样题】微型计算机硬件系统中最核心的部件是() A.主板 B.CPU C.内存储设备 D.I/O 设备

43

附录样题
一、选择题(略) 二、字处理题 【背景素材】 为了使我校大学生更好地进行职场定位和职业准备,提高就业能力,我校学工处将于 2013 年 4 月 29 日(星期五)19:30—21:30 在校国际会议中心举办题为“领会讲堂——大学 生人生规划”就业讲座,特别邀请资深媒体人、著名艺术评论家赵蕈先生担任演讲嘉宾。 请根据上述活动的描述,利用 Microsoft Word 制作一份宣传海报(宣传海报的样式请 参考“Word-海报参考样式.docx”文件) ,要求如下: (1)请调整文档版面,要求页面高度 35 厘米,页面宽度 27 厘米页边距(上、下)为 5 厘米,页边距(左右)为 3 厘米,并将考生文件夹下的图片“Word-海报背景图片.jpg”设置 为海报背景。 (2)请根据“Word-海报参考样式.docx” ,调整海报内容文字的字号、字体和颜色。 (3)根据页面布局需要,调整海报内容中“报告题目” 、 “报告人” 、 “报告日期” 、 “报告时间” 、 “报 告地点”信息的段落间距。 (4)请在“报告人: ”位置后面输入报告人姓名(赵蕈) 。 (5)请在“主办:校学工处”位置后另起一页,并设置第 2 页的页面纸张大小为 A4 篇幅, 纸张方向设置为“横向” ,页边距为“普通”页边距定义。 (6)请在新页面的“日程安排”段落下面,插入本次活动的日程安排表(请参考“ Word活动安排.xlsx”文件) ,要求如若 Excel 文件中的内容发生变化,Word 文档中的日程安排信 息随之发生变化。 (7)请在新页面的“报名流程”段落下面,插入本次活动的报名流程(学工处报名、确认

44

坐席、领取资料、领取门票) ,并根据参考示例文件调整报名流程的显示方式。 (8)请设置“报告人介绍”段落下面的文字排版布局为参考示例文件中所示的样式。 (9)请更换报告人照片为考生文件夹下的“Pic 2.jpg”图片,将该图片调整到适当位置, 并不要遮挡文档中的文字内容。 (10)保存本次活动的宣传海报设计为“Word.docx。 ” 三、电子表格题 小蒋是一位中学教师, 在教务处负责初一年级学生的成绩管理。 第一学期期末考试刚刚 结束,小蒋将初一年级三个班的成绩录入了文件名为“学生成绩单”的 Excel 工作薄文档中。 请根据下列要求帮助小蒋对该成绩单进行整理分析: (1)对工作表“第一学期期末成绩”中的数据列表进行格式化操作:将第一列“学号”列为 文本,将所有成绩列设为保留两位小数的数值;适当加大行高列宽,改变字体、字号,设置 对齐方式,增加适当的边框和底纹以使工作表更加美观。 (2)利用“条件格式”功能进行下列设置:将语数英三科中不低于 110 分的成绩所在单 元格以一种颜色填充,其他四科中高于 95 分的成绩以另一种颜色的字体标出,所用颜色深 浅以不遮挡数据为宜。 (3)通过函数计算第一个学生的总分及平均成绩,以公式复制的形式得到其他人的总 分及平均分。 (4)从左往右数, “学号”列的第 3、4 位代表学生所在的班级,例如:120101,代表 12 级 1 班 1 号。 请通过函数提炼出每个学生所在的班级并按下列对应关系填写在“班级”对应列 中,例: “学号”的 3、4 位 01 1 班 对应班级

45

02 2 班 03 3 班 (5)复制工作表“第一学期期末成绩” ,将复本放置到院表的右侧;改变复本表标签的颜 色,并将复本重新命名,新表名需包含“分类汇总”字样。 (6)通过分类汇总功能求出每个班各科的平均成绩,并将每组结果分页显示。 (7)以分类汇总结果为基础,创建一个簇状柱形图,对每个班各科平均成绩进行比较, 并将该图表放置在一个新工作表中。 四、演示文稿题 文慧是新东方学校的人力资源培训讲师, 受北京节水展览馆的邀请, 为展馆制作一份宣 传水知识及节水工作重要性的演示文稿,用于展馆内的触摸屏的演示宣传。 下面是节水展馆提供的文字资料以及制作要求 (1)文字资料 节水展馆提供的文字资料见 Word 文件“水资源利用与节水” ,你可以从中取得制作 PPT 所需的材料。 (2)制作要求: 1)有标题页,有演示主题,制作日期(xxxx 年 x 月 x 日) ,并指明制作者为“北京节水 展馆” 。 2)幻灯片不少于 5 页,幻灯片版式要有变化。请选择一个主题。 3) 幻灯片中除文字外要有图片, 页与页之间需要有两个以上超级链接进行方便地跳转。 4)因是在触摸屏上由参观者自行操作,所以动画效果要丰富,幻灯片切换效果要多样。 5)需要在演示时全程配有背景音乐自动播放。将制作完成的 PPT 以“水资源利用与节 水”为文件名进行保存。

46

全国计算机等级考试二级 MS Office 高级应用考试大纲(2013 年版)
基本要求 1.掌握计算机基础知识及计算机系统组成。 2.了解信息安全的基本知识,掌握计算机病毒及防治的基本概念。 3.掌握多媒体技术基本概念和基本应用。 4.了解计算机网络的基本概念和基本原理, 掌握因特网网络服务和应用。 5. 正确采集信息并能在文字处理软件 Word 、电子表格软件 Excel 、演示文稿制作软件 PowerPoint 中熟练应用。 6.掌握 Word 的操作技能,并熟练应用编制文档。 7.掌握 Excel 的操作技能,并熟练应用进行数据计算及分析。 8.掌握 PowerPoint 的操作技能,并熟练应用制作演示文稿。 考试内容 一、计算机基础知识 1.计算机的发展、类型及其应用领域。 2.计算机软硬件系统的组成及主要技术指标。 3.计算机中数据的表示与存储。 4.多媒体技术的概念与应用。 5.计算机病毒的特征、分类与防治。 6.计算机网络的概念、组成和分类;计算机与网络信息安全的概念和防控。 7.因特网网络服务的概念、原理和应用。 二、Word 的功能和使用 1.Microsoft Office 应用界面使用和功能设置。 2.Word 的基本功能,文档的创建、编辑、保存、打印和保护等基本操作。 3.设置字体和段落格式、应用文档样式和主题、调整页面布局等排版操作。 4.文档中表格的制作与编辑。 5.文档中图形、图像(片)对象的编辑和处理,文本框和文档部件的使用,符号与数学公式 的输入与编辑。 6.文档的分栏、分页和分节操作,文档页眉、页脚的设置,文档内容引用操作。 7.文档审阅和修订。 8.利用邮件合并功能批量制作和处理文档。 9.多窗口和多文档的编辑,文档视图的使用。 10.分析图文素材,并根据需求提取相关信息引用到 Word 文档中。 三、Excel 的功能和使用 1.Excel 的基本功能,工作簿和工作表的基本操作,工作视图的控制。 2.工作表数据的输入、编辑和修改。 3.单元格格式化操作、数据格式的设置。 4.工作簿和工作表的保护、共享及修订。 5.单元格的引用、公式和函数的使用。 6.多个工作表的联动操作。 7.迷你图和图表的创建、编辑与修饰。 8.数据的排序、筛选、分类汇总、分组显示和合并计算。 9.数据透视表和数据透视图的使用。 10.数据模拟分析和运算。

47

11.宏功能的简单使用。 12.获取外部数据并分析处理。 13.分析数据素材,并根据需求提取相关信息引用到 Excel 文档中。 四、PowerPoint 的功能和使用 1.PowerPoint 的基本功能和基本操作,演示文稿的视图模式和使用。 2.演示文稿中幻灯片的主题设置、背景设置、母版制作和使用。 3.幻灯片中文本、图形、SmartArt、图像(片) 、图表、音频、视频、艺术字等对象的编辑和 应用。 4.幻灯片中对象动画、幻灯片切换效果、链接操作等交互设置。 5.幻灯片放映设置,演示文稿的打包和输出。 6.分析图文素材,并根据需求提取相关信息引用到 PowerPoint 文档中。 考试方式 上机考试,考试时长 120 分钟,满分 100 分。 1.题型及分值 单项选择题 20 分(含公共基础知识部分 10 分) 操作题 80 分(包括 Word、Excel 及 PowerPoint) 2.考试环境 Windows 7 Microsoft Office 2010

48


相关文章:
全国计算机等级考试-二级MS-Office高级应用Excel函数总结.pdf
全国计算机等级考试-二级MS-Office高级应用Excel函数总结 - Exc
2017年3月全国计算机等级考试二级MS office高级应用考....pdf
自2007 年开始培训全国计算机二级 2017 年 3 月全国计算机等级考试 二级 MS office 高级应用考试真题解析题干:【背景素材】 办事员小李需要整理一份有关高新技术...
2016年9月全国计算机等级考试二级MS office高级应用考....pdf
自2007 年开始培训全国计算机二级 2016 年 9 月全国计算机等级考试 二级 MS office 高级应用考试真题解析题干:【背景素材】 税务员小刘接到上级指派的整理有关减...
全国计算机等级考试二级MS-Office选择题.doc
全国计算机等级考试二级MS-Office选择题 - B.=CONCATENATE
全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲(最新版).doc
全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲(最新版)_IT认证_资格考试/认证_教育专区。全国计算机等级考试二级 MSOffice 高级应用考试大纲(最新版) 基本要求 1....
2017年9月全国计算机等级考试二级MS office高级应用考....pdf
自2007 年开始培训全国计算机二级 2017 年 9 月全国计算机等级考试 二级 MS office 高级应用考试预测题-5 题干:【背景素材】 刘老师正准备制作家长会通知,根据...
2016年3月全国计算机等级考试二级MS office高级应用考....pdf
2016年3月全国计算机等级考试二级MS office高级应用考试真题解析_IT
全国计算机等级考试二级大纲(MS office).doc
全国计算机等级考试二级大纲(MS office) - 全国计算机等级考试二级公共
全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲.doc
全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲_IT认证_资格考试/认证_教育专区。全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲(word版) ...
全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲._图文.ppt
全国计算机等级考试二级MSOffice高级应用考试大纲. - 计算机二级考试 MS OFFICE 高级应用 考试大纲 MS OFFICE 高级应用考试大纲 一、基本要求 1. 掌握计算...
全国计算机等级考试二级MSOffice考试大纲.doc
全国计算机等级考试二级MSOffice考试大纲 - 全国计算机等级考试二级 MSOffice 高级应用考试大纲(2013 年版) 基本要求 1. 掌握计算机基础知识及计算机系统组成。 2. ...
2016全国计算机等级考试二级 MS Office考试大纲.doc
2016全国计算机等级考试二级 MS Office考试大纲_IT认证_资格考试/认证_教育专区。2016全国计算机等级考试二级 MS Office 高级应用考试大纲(2013 年版已多年未变...
全国计算机等级考试二级教程MS Office高级应用_图文.ppt
全国计算机等级考试二级教程MS Office高级应用 - 第1章 计算机基础知识 NCRE 课程简介 ? MS Office,是Microsoft公司推出的办公套装软件, 2 主要...
全国计算机等级考试二级MS Office考前知识点排查手册.doc
全国计算机等级考试二级MS Office考前知识点排查手册_IT认证_资格考试/认证_教育专区。全国计算机等级考试二级MS Office考前知识点排查手册,用于计算机等级考试,考前突击...
全国计算机等级考试二级MS Office高级应用考试大纲.doc
全国计算机等级考试二级MS Office高级应用考试大纲_IT认证_资格考试/认证_教育专区。全国计算机等级考试二级 MS Office 高级应用考试大纲 (2013 年版) 考试内容一、...
2015年3月全国计算机等级考试二级MS Office高级应用真....doc
2015年3月全国计算机等级考试二级MS Office高级应用真题题库_工学_高等教育_教育专区。全国计算机等级考试二级 MS Office 高级应用真题 题库 1 2015 年 3 月 (...
计算机等级考试二级MS Office基础知识.doc
计算机等级考试二级MS Office基础知识_IT认证_资格考试/认证_教育专区。计算机等级...2. 我国 Internet 发展现状 至 2000 年底,全国性的互联网有 8 个,其中经营...
计算机等级考试二级MS_Office高级应用考试重点.doc
计算机等级考试二级MS_Office高级应用考试重点 - 全国计算机等级考试二级 MS Office 高级应用考试大纲 (2013 年版) 考试内容 一、计算机基础知识 1. 计算机的发展、...
全国计算机等级考试二级MS Office高级应用选择题及答案.doc
全国计算机等级考试二级MS Office高级应用选择题及答案_其它考试_资格考试/认证_教育专区。要考全国计算机等级考试的亲们,注意啦! 全国计算机等级考试二级 MS Office ...
全国计算机等级考试二级MS Office 2010高级应用Excel习题.doc
全国计算机等级考试二级MS Office 2010高级应用Excel习题 - 1
更多相关标签: