第一章

思维

需要记住三种思维的名称、特征、学科代表

• (数学)理论思维:演绎推理
• (物理)实验思维/实证思维:实验论证
• (计算机)计算思维/构造思维：以设计和构造为特征

什么是计算思维

运用计算机科学的基础概念进行问题求解、系统设计、理解人类行为等

计算思维的目的

• 求解问题
• 设计系统
• 理解人类行为

计算机思维的特征

• 概念化，不是程序化
• 属于人的思维方式，不是计算机的思维方式
• 是思维，不是人造物(即 不是以具体 物品/硬件/软件 来呈现的)
• 可以由人执行，也可以由计算机执行

计算机思维的本质

• 抽象(Abstraction)
• 自动化(Automation)

计算思维的应用

• 计算物理
• 计算化学
• 计算生物学
• 计算经济学

计算机的诞生

世界第一台计算机：1946年2月14日
名称：ENIAC
地点：美国
电子元件：电子管
目的：科学计算
应用领域：军事领域
数据表现：十进制
发明人：莫奇莱、埃克特

主要杰出贡献人物

冯·诺依曼：提出存储程序控制原理，被称为“现代电子计算机之父”

EDVAC：提出存储程序控制原理的计算机
EDSAC：具有存储程序功能的计算机

阿兰·图灵

计算机分代

计算机根据电子元件，划分为四个阶段

阶段	时间段	速度(次/秒)	主要元件	软件	存储器
第一代			电子管	机器语言、汇编语言	磁芯
第一代			晶体管	高级语言	磁芯
第一代			中(MSI)、小(SSI)规模集成电路	操作系统	磁芯
第一代			大(LSI)、超大(XLSI)规模集成电路	数据库、计算机网络	半导体

计算机未来发展趋势

技术方向

• 巨型化：运算速度快，存储能力强
• 微型化：体积越来越小
• 网络化：云计算，物联网，大数据
• 智能化：机器人，智能家居
• 多媒体化：视频会议

硬件方向

生物(分子)计算机：采用生物工程的对应蛋白质分子构成的生物芯片，信息以波的形式传播

量子计算机：量子力学技术形式计算机

光计算机：利用光作为信息的传输媒介，具有超强并行处理和超高速的运算速度

我国计算机发展

1956开始研究计算机

2017“神威·太湖之光”世界最快，也是我国运算速度最快的计算机，采用自主研发CPU：SW26010(申威26010)

2022年全球排名：日本fugaku，美国summit，美国sierra，中国神威太湖之光

第七章 多媒体技术

• 媒体：光盘、声卡

• 六大媒体元素：音频、视频、动画、图形、图像、文本

• 多媒体：在计算机系统中，组合两种或者两种以上媒体的一种人机交互信息交流和传播的媒体

• 多媒体技术

  • 【关键技术】压缩技术：在允许一定限度失真的前提下对图像数据进行压缩从而整体上减小冗余。

• 多媒体技术/多媒体 特征：

  • 多样性(综合处理多种媒体信息，将计算机处理的信息空间扩大)、

  • 集成性(多种媒体信息的集成，以及这些媒体相关的设备集成)、

  • 交互性(能为用户提供有效的控制和使用手段)、

  • 实时性(能对静动态媒体，尤其是动态媒体进行实时处理的能力)、

  • 数字化

(eg：计算机辅助教学最能体现出多媒体的交互性)

压缩技术

压缩编码指标

(1)压缩比：压缩前后所需信息存储空间之比。 该值越大越好

(2)压缩效果：要尽可能恢复到原始数据

(3)速度：压缩、解压缩的速度。其中解压速度更被关注。

(4)压缩开销：实现压缩的软硬件开销。压缩开销越小越好。

压缩技术分类

(1)无损压缩

无损压缩：统计欲压缩数据中重复数据的出现次数来进行编码，无损压缩确保解压后的数据不失真。

无损压缩的特点：利用数据的统计冗余进行压缩，可完全恢复原始数据且不引起任何失真。

无损编码：霍夫曼编码、算数编码、行程编码

无损压缩软件：WinZip、WinRAR

无损压缩格式：

①【音频】wav、flac、ape

(wav：无损+音频+波形声音文件+存储原始二进制声音文件)

②【图像】tiff、png、JPEG2000

(png：无损+图像+支持通道透明图像制作+压缩比高+流行图像文件格式)

(JPEG2000：由JPEG衍生。该格式既可以有损也可以无损)

(2)有损压缩

有损压缩：牺牲某些信息(缺失这些信息基本不影响对原始数据的理解)为代价，换去较高的压缩比。有损压缩具有不可恢复性。

有损压缩的特点：不能完全恢复数据，但是损失的部分对于理解原始数据影响较小。

有损编码：参数编码、全频带编码、子带编码、混合编码、预测编码、变换编码、波形编码、PCM编码

有损压缩格式：

①【音频】WMA、MP3

②【图像】JPEG、BMP

③【视频】RM、RMVB、WMV、MP4

静态图像与动态图像压缩标准

静态图像压缩标准

(1)JPEG，称为 联合图像专家组(Joint Photographic Experts Group)这是第一个国际静态图像压缩标准。

(2)格式：jpeg，jpg

动态图像压缩标准

(1)MPEG，称为 动态图像专家组(moving picture experts group)，这是专门针对运动图像和语言压缩制定国际标准的组织。这是主要对视频、音频的压缩制定的标准。它是数字存储动态图像压缩编码和伴音编码标准

MPEG压缩技术主要任务是减少时间冗余和空间冗余，以达到减少数据量的关系。

(2)格式：gif、mp3、mp4

(3)标准类别：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7

媒体类型

感觉媒体、表示媒体、显示媒体、存储媒体、传输媒体

• 双绞线属于传输媒体

• 图像编码、文字编码、声音编码等 属于 感觉媒体

多媒体信息的数据量

文本

文本存储字节数 = (水平线 ÷ 点阵数) × (像素点 ÷ 点阵数)× 字节数

例题：显示屏为600*400，屏幕上字符为8×8的点阵，每个字符占2字节(Byte)，则显示器一屏字符所需存储空间为：
解答：(600 ÷ 8)× (400 ÷ 8 )× 2 = 75 × 50 × 2 = 7500 B

​ 7500b = 7500 ÷ 8 = 937.5KB

​ 937.5KB = 975 ÷ 1024 ≈ 0.95MB

例题：显示屏为600*400，屏幕上字符为8×8的点阵，每个字符占16位(bit)，则显示器一屏字符所需存储空间为

1字节(byte B) = 8 位(bit)

16bit / 8 = 2 B

即 600 ÷ 8)× (400 ÷ 8 )× (16 ÷ 8)= 75 × 50 × 2 = 7500 B

图像

图形和图像的区别

图形：一般是通过绘图软件绘制的，由直线、圆、圆弧、任意曲线等图元组成的画面。以矢量图形文件存储。(矢量图文件的最大优点是图形中各个图元进行缩放、移动、旋转而不失真，而且它占用的存储空间小)

图像：是有扫描仪、数字照相机、摄像图等输入设备捕捉的真实场景画面产生的影像，数字化后以位图形式存储。(位图文件存储的是构成图像的每个像素点的亮度、颜色。位图的大小与分辨率和色彩的颜色种类有关。放大、缩小要失真，占用的空间比矢量文件大)

图像数字化过程

采样、量化、编码

(1)采样

采样的实质就是用多少个像素点来描述这一幅图像，成为图像的分辨率

(2)量化

表示图像色彩浓淡的连续变化值离散化为整数数值的过程。

① 图像颜色分为单色图像和彩色图像

• 单色图像
  • 黑白图：图像颜色深度为1位 (1 bit)1位 = 2种颜色
  • 灰度图：图像颜色深度为8位 (8 bit)8位 = 28 = 256种颜色
• 彩色图像
  • RGB(真彩色)：至少有24位真彩色 彩色图像显示。RGB常用于显示和打印输出
  • CMYK：青色C(也称为天蓝色、湛蓝)、品红色M(也称为洋红色)，黄色Y，黑色K。CMYK主要用于印刷，占32位彩色图像显示

(3)编码

将采样和量化后的数字数据转换为二进制数码 0 和 1 表示的形式

图像数据量

图像存储字节数 = 分辨率 × 真彩色数(即颜色深度)÷ 8

图像最低像素

(1)总像素 (通过分辨率得到) = 水平线 × 像素点

(2)总像素 (求打印像素)= 画面水平方向的像素值 × 画面垂直方向的像素值

(3)总像素 = 图像的点数 × 每个点的像素

图片格式

BMP、GIF、JPEG、JPEG2000，WMF、PNG

例题

(1)是用彩色激光打印机打印一张4.8 × 3.5 寸彩色照片时，要求打印精度为600dpi。则该照片的最低像素为：

(2)一幅数字图像颜色数目共为256，分辨率为 16 × 16 ，它的数据量是  256  字节

解答：

​ ∵ 颜色数目总共为256 根据 2x = 256 => x = 8

​ ∴ 这是图像颜色深度为8位的灰度图

​ ∴ 16 × 16 × 8 ÷ 8 = 256 Byte

(3)计算机以系统自带画图工具制作一张真彩色的图片，一幅真彩色画，像素100 × 80 ，以BMP格式存储，图片大小为 2400 字节

解答：

​ ∵ 真彩色 至少有24位

​ ∴ 图片大小为 100 × 80 × 24 位

​ 即 100 × 80 × 24 ÷ 8 =2400 Byte

(4)一幅分辨率为512 × 512 的彩色图像，其中R、G、B三个分量分别用8个二进制位表示，则未进行压缩时图像的数据量是   78632 B

解答：

​ ∵ 彩色图像，其中R、G、B三个分量分别用8个二进制位表示

​ ∴ 颜色深度为 24位

​ ∴ 512 × 512 × 24 ÷ 8 = 78632 B

(5)若显示器最高分辨率为1024 × 1024 ，可显示颜色数为65536种，则显示存储器中用于存储屏幕映像的存储容量是  2MB

解答：

​ ∵ 可显示颜色数为65536种

​ ∴ 2x = 65536 => x = 16

​ ∴ 1024 × 1024 × 16 ÷ 8 ÷ 1024 ÷ 1024 = 2MB

(6)计算机图像处理中，表示量化色彩值所需的二进制位数称为亮化字长，真彩色图像的量化字长至少需要 8位

(7)对于位图而言，当像素深度为1时，每个像素可以呈现一种颜色，而当像素深度为2时，每个像素可以呈现 4 种颜色

(8)照片的长和宽为 1600 × 1200，两者乘积是点数，每个点分别有红绿蓝三个像素，则总像素为 6000000

解答：1600 × 1200 × 3 = 600 0000 = 600万像素

(9)一张彩色激光打印机打印的图片为 7 × 4.8 寸 的彩色照片，要求打印精度为600dpi，该照片的最低像素为 1209.6 万

解答： 7 × 4.8 × 600 = 12096000 = 1209.6 万

(10)数码相机中CCD芯片的像素数目与分辨率密切相关，假设一个数码相机的像素数目为200万，则它拍摄的数字图像所能达到的最大分辨率为 D

A、800 × 600 B、1024 × 768 C、1280 × 1024 D、1600 × 1200

解答：

​ A、 800 × 600 = 480,000

​ B、1024 × 768 = 786,432

​ C、1280 × 1024 = 1,310,720

​ D、1600 × 1200 = 1,920,000

​ 要尽可能接近，但是不超过200万，因此选D

(11)常用的静态图像文件格式有多种，具有非压缩，真彩色的文件格式是 C

A、JPG B、GIF C、BMP D、TGA

​ BMP是windows的标准图像格式，是一种与硬件设备无关的图像文件格式，在Windows环境下运行的所有图像处理软件都支持这种格式。

​ BMP文件存储数据时，图像的扫描方式是按从左到右、从下到上的顺序。

​ BMP格式的图像，其优点是不采用任何压缩，无损并且颜色准确，有2色、16色、256色、真彩色各种选择；缺点就是文件占用的空间很大，不支持文件压缩，不适用于 Web 页，不受 Web 浏览器支持。

音频

音频数字化过程

(1)采样

复杂的声波由许多不同振幅和频率的正弦波组成。该时间间隔称为采样周期，其倒数为采样频率。采样频率越高，数字化音频质量越高，保真度越高，数据量越大，所占用存储空间越大。

• 为了不失真，使用Harry nyquist 采样定律：采样频率 ≥ 实际频率 × 2
• 正常人能够听到声音的频率：20Hz ~ 20 KHz
• 标准采样音频为44.1KHz

(3)量化

量化是将每个采样点得到的幅度值以数字存储。量化位数越大，则采样精度越高，声音的质量月好哦，信息存储量也相应越大。

(3)编码

编码是将采样和量化的数字以一定格式记录下来，常用脉冲编码调制(PCM)CD-DA

CD-DA又叫激光数字唱盘，用来存储数字音频信息，如音乐歌曲等。

采样和量化的过程是执行 A-D

音频质量指标

采样频率、量化位数、声道数

(1)声道数：声道数指声音通道的个数。单声道只记录和产生一个波形；双声道产生两个波形，即立体声。存储空间是单声道的两倍。

• 单声道：1
• 立体声：2
• 4.1 环绕立体声：5
• 5.1 环绕立体声：6

注意：在声音质量要求不高时，降低采样频率，降低采样精度的位数或利用单声道来录制声音，可减少声音文件容量

音频数据量

(1)每秒速率(bps)= 采样频率(Hz)× 采样精度(bit) × 声道数

(2)每秒数据量(b) = 采样频率(Hz)× 采样精度(bit) × 声道数

音频格式

Wav，MID(背景音乐/节奏、乐谱/二进制指令)、MP3，WMA

例题

(1) 计算机的声卡通过麦克风(A)将外部世界的声音进行采样并存储到内存(D)中，此过程使用的技术是( B )

A.D/A转换

B.A/D转换

C.交流转换

D.直流转换

2.如果要把录音带上的模拟信号节目存入计算机，则需要使用的设备是( A )。

A.声卡

B.网卡

C.显卡.

D.光驱

3.一首CD光盘音质的立体声歌曲，以172KB/S的速率，播放了3分钟,其数据量是 30 MB.(精确到整数)。

172 × 3 × 60 ≈ 30.23 ≈ 31

关于精确到整数，求存储容量时，只能入，不能舍；求数据量时，可入可舍

4.在声音的数字化过程中，采样频率越高，声音的( A )

A.保真度越高

B.失声度越高

C.噪声越高

D.强度越高

5.在声音的数字化处理中，根据Harry Nyquist采样定律，为了恢复原始声音的波形，采样频率应不低于输入声音信号最高频率的( A )

A.2倍

B.4倍

C.8倍

D.16倍

6.一段单声道录音采用22.05kHz频率采样，8位精度存储，录制时间为3分钟，需要的存储为 3696 KB

22.05 kHz × 8 × 3 × 60 = 31,752 kbit(千比特) = 3696 KB(千字节)

22050 Hz × 8 × 3 × 60 =31,752000bit(比特)= 3,969,000B = 3969 KB

7、 5.1环绕立体声系统支持的最大声道数为(  D )

A.2声道

B.4声道

C.5声道

D.6声道

8.一段5分钟的立体声音乐需要在网络上实时传播，其采样频率为44.1KHz.量化精度为16
位，压缩比为10: 1.则需要的最小网络带宽是( B )

A.70.56kbps

B.141.12kbps

C.705.6kbps

D.1411.2kbps

44100 × 16 × 2 ÷ 8 = 1411200 bps = 1411.2 kbps

44.1 × 16 × 8 × 2 ÷ 8 = 1411.2 kbps

∵ 压缩比 为10:1

∴ 1411.2 kbps ÷ 10 ×1 = 141.12kbps

9.数字音获取时，为了保证对频带宽度达20KHz的全频带音乐信号采样时不失真，其采样频
率应达( A )以 上。

A.40KHz

B.8KH2

C.12KH2

D.16KHz

10.在某声音的数字化过程中，使用44.1kHz的取样频率、16位量化位数。则采集四声道的
此声音1分钟需要的存储空间约为( B )。

A.165.375MB

B.20.672MB

C.2.672MB

D.10.584MB

44100 × 16 × 4 × 60 ÷ 8(Byte) ÷ 1000(KB)÷ 1024(MB)≈ 20.672 MB

44.1× 16 × 4 × 1 ×60 = 169344kbit = 21168 KB ≈ 20.672 MB

11.对某波形文件进行数字化时，若采样频率为8kHz、量化位数为16位、双声道，则其未
压缩时的码率为( AB )。

A.32kB/s B.25kB/s C.256kB/s D.256kb/s

8 × 16 × 2 × 1 = 256kb/s = 32KB/s

12.若波形声音未进行压缩时的码率为64kb/s,已 知取样频率为8kHz,量化位数为8位，则它
的声道是( A )。

A.1 B.2 C.4 D.8

8 × 8 × x = 64 kb/s

x = 1

13.若双声道、8位量化位数的1分钟声音，未压缩时数据量是9.2MB， 则此声音的采样频
率约为( C )。
A.10kHz B.20kHz C.80kHz D.160kHz

x × 8 × 2 × 1 × 60 ÷ 8 ÷ 1024 = 9.2MB

x ≈ 78.5kHz

14.在计算机中，对音符进行编码，用于记录乐曲的文件格式是( C )。
玉
A.JPEG。 B.MPEG C.MID D.MP3

15.( 正确 )用音频编辑软件对数字音频进行处理时，为了多次编辑而不降低声音质量，其文件格式最好采用WAV格式。
16.( 正确 )音频文件格式有，MIDI文件存放的不是声音采样信息，而是记录的音符数字，所以同样的一段音乐占用的存储空间比wav或MP3等文件小得多。

17.高质量歌曲音乐存储格式WAV采取的压缩算法为 无损

视频

视频数据量

(1)每秒数据量 = 采样频率 × 样本宽度

(2)每秒数据量 = 分辨率 × 真彩色 × 扫描速度

(3)每一帧数据量 = (采样频率 × 样本宽度)÷ 扫描速度

(4)总帧数据量 = 分辨率 × 真彩色 × 帧数

视频制作格式

PAL 、NTSC 、SECAM

视频文件格式

WMV、RM、RMVB、MPG、MPEG、AVI、MKV、FLV、MOV、MP4

动画

动画分类

• 二维动画 ：矢量动画、位图动画
• 三维动画 ：3D动画

多媒体系统

多媒体硬件系统

• 声卡：声卡又称为音频卡，是多媒体计算机中最基本的部件。声卡的作用之一就是实现数/模(A/D)，模/数(D/A)转换
• 显卡：显卡又称为显示适配器，他是连接主机与显示器的接口卡，是主机和显示器的桥梁。其作用是将主机的输出信号转为字符、图形和颜色等信息，传送到显示器上显示。

多媒体软件系统

• 视频动画软件
• 图像软件

例题

(1)在多媒体计算机系统中，CD-Rom(CD：光盘；Rom：只读存储器)属于 存储媒体

(2)MIDI是一种数字音乐国际标准，MIDI文件存储的是 指令序列

(3)波形声音文件格式：WAV；数据文件格式：CMF；DOS系统音频文件格式：VOC

(4)在多媒体应用软件中除了以文本文件方式呈现文本外，还可以通过 图形 方式呈现文本。

解析： 文字呈现有两种方式：①点阵(文本文件) ②矢量(图形)

(5)数码相机的主要性能指标是分辨率

(6)多媒体的超文本类型称为超媒体

(7)图像只有经过数字化后才能称为计算机处理的位图。

(8)图像文件通常以位图形式存储，数据量大；图形文件中存放的是描述图形的指令，以矢量图文件形式存储，数据量小

(9)按照处理方式的不同，视频分为模拟视频和数字视频

(10)颜色深度是指记录每个像素所使用的二进制位数

(11)MPEG标准主要有以下五个：MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7、MPEG-21

(12)计算采样率为22.05kHz，采样精度为16位，双声道，播放时间为两分钟的数字音频信息所需占用的存储器的容量为多少字节？

解答：

​ 22.05 × 16 × 2 x 2 x 60 ÷ 8 = 10584 KB = 10584000B

(13)一幅1024X768分辨率的真彩色8位的图像，在不进行任何压缩的情况下，计算这副
图像需要占用的存储空间。

解答：

​ 1024 × 768 × 8 ÷ 8 ÷ 1024 = 768 KB

​ 1024 × 768 × 8(bit) ÷ 8(B) ÷ 1024(KB) = 768 KB

第八章 网页制作

网页主要由文字、图片、动画、超链接、特殊组件元素组成

网页设计工具：Dreamweaver、FrontPage、记事本和Word软件编写。

网页设计三剑客：Dreamweaver、Photoshop/Fireworks、Flash

网页分类：

① 静态网页

② 动态网页(网站内容会因为外界因素改变而改变)

网页设计相关计算机语言：HTML、XML、CSS、DHTML、脚本语言(JavaScript)

网页标签

基本标签(构成网页基本结构)

• 文档标签<html></html>
• 文档头标签<head></head>
• 文档主体标签<body></body>

常用标签

• 文档标题<title>
• 文本-标题类文本标签<h1>、<h2>、……<h5>
• 段落<p>
• 换行<br>
• 超链接<a>
• 图像<img>
• 表单<form>
• 表格标签<table>
  • 表格行标签<tr>
  • 表格列标签<td>
• 网格线(水平线)<hr>
• 文字样式<font>

例题

1.超文本传输协议英文简称： HTTP 。(超文本安全协议：HTTPS)

2.网站是一组网页和有关文件的集合。

3.发布就是将本地网站的内容传输到连接Internet的 服务器 上

4.用来引导用户访问其他页面，并作为浏览器起始点的特殊网页称为 首页

5.浏览器和服务器之间通过  (协议)HTTP  进行通信。

6.常用网页媒体元素文本、静态图像、音频、动态图像和 超链接

7.Web服务器就是一个 软件系统 ，他通过网络接收访问请求，然后通过响应给请求者。

• 硬件系统
• 软件系统
  • 应用软件
  • 系统软件
    • 操作系统
    • 语言文件
    • 数据库管理系统

8.HTML实现表格

<table border="1"><tr><td>姓名</td><td>成绩</td></tr><tr><td>张三</td><td>115</td></tr><tr><td>李四</td><td>105</td></tr><tr><td>王五</td><td>99</td></tr>
</table>

姓名	成绩
张三	115
李四	105
王五	99

第九章 计算机网络

计算机网络的定义：计算机网络 = 不同位置的计算机 + 通信线路 + 通信设备 + 网络软件

计算机网络的基本功能：

• 最基本功能：数据传输
• 最主要的功能：资源共享。(资源指：网络中所有软硬件资源和数据资源)

计算机网络的发展阶段

• 面向终端的第一代计算机网络(不可资源共享，可数据通信)
• 以分组交换网为中心的第二代计算机网络(资源共享、可数据通信)1969: ARPANET(Internet前身)
• 体系结构标准化的第三代计算机网络
• 以网络互连为核心的第四代计算机网络

网络传输数据是以 数据包(分组) 单位传递数据

Internet传输时遵循的协议是TCP/IP协议

Internet采用的分组交换技术

计算机网络的基本组成

1.网络硬件

(1)网络硬件的构成：网络服务器、网络通信设备、传输介质、客户工作站。

(2)网络服务器(主机)：为整个网络提供资源共享和服务，是整个网络系统的核心

2.网络软件

(1)网络软件的构成：网络协议软件、网络通信软件、网络操作系统(Windows Server、Unix、Linux)

(2)网络操作系统是核心

(3)网络协议包含：语法、语义和时序(同步)

计算机网络系统的逻辑构成

1.资源子网

资源子网只要负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务

2.通信子网

完成网络数据传输和转发等通信处理任务，为网络提供通信功能

计算机网络的分类

1.局域网(LAN)：专用网络，通常位于一个建筑内或一个校园内，也可以是几公里的范围。(常用局域网：以太网IEEE802.3；无线局域网：IEEE802.11)

2.城域网(MAN)：覆盖一个城市(常用城域网：有线电视网、宽带无线接入系统IEEE802.16)

3.广域网(WAN)：跨越很大的地理区域，通常一个国家或者一个洲

拓扑结构分类

总线型

所有计算机都接入到同一条通信线路(传输总线)上。计算机之间按广播方式进行通信，每个计算机能接收到总线上传播的信息，但每次只允许一个计算机发送信息。

优点：成本低、布线简单、计算机增删容易

缺点：由于通信信道共享，连接的节点不宜过多，并且总线自身缘故可能导致系统崩溃

环形结构

每个计算机都与相邻计算机相连，计算机之间采用通信线路直接连接，网络中所有计算机构成一个闭合的环，数据沿着一个方向逐站传输。

优点：安装容易费用较低，电缆故障容易查找和排除。

缺点：当某个节点发生故障时，整个网络不能正常工作，难以进行故障诊断。

星型结构

每一台计算机或者设备通过一根通信线路链接到一个中心设备(通常是交换机HUB)。计算机之间不能直接通信，必须由中心设备进行转发。中心设备具有较强的功能和较高的可靠性

优点：安装容易，结构简单，费用低，便于维护和管理

缺点：对中央设备要求较高，如果中心设备出现故障，则整个网络通信就会瘫痪。

树型结构

是星型结构的一种变形，它是一种分级结构，计算机按层次进行连接，树枝节点通常采用集线器或交换机，叶子结点就是计算机。计算机之间通信需要通过不同层次的交换机进行。

优点：容易扩展，故障也容易分离处理

缺点：整个网络对根的依赖性强，一旦网络根发生故障，整个系统不能工作

网状型结构

是不规则形式，主要用于广域网。网状型拓扑结构中任意两个点之间存在通信线路，若某条通路出现故障或阻塞时，可绕道其他通路传输信息。

优点：可靠性高、容错性强、可扩充性好

缺点：结构复杂、费用高

国内四大网络中采用的网状型结构

(1)教育科研网(中国教育和科研计算机网)：CERNET

(2)公用计算机互联网：CHINANET

(3)中国金桥网：CHINAGBN

(4)中国科技网：CSTNET

传输介质分类

有线

光纤，双绞线(网线)，同轴电缆

1.光缆

又称为光纤和光导纤维，是由玻璃或者塑料制成，利用光的全反射原理设计而成的，主要特点：受干扰最小，传输距离最远，速度最快，可靠性高。单向传输、成本高，连接技术复杂、分类：单模、多模

单模光纤	多模光纤
用于高速率，长距离	用于低速率，短距离
成本高	成本低
窄芯线，需要激光源	宽芯线，聚光好
损耗小，效率高	损耗大，效率低

2.双绞线

采用一对互相绝缘的金属导线相互绞合的方式来抵御一部分外界电磁波干扰，降低信号干扰。

双绞线是最早出现的传输介质，也是目前最常用的传输介质，最大的网线长度为100M，通过安装中继器延长连接距离，最大范围可达到五百米。

分类：隐蔽双绞线(STP)、非隐蔽双绞线(UTP)

3.同轴电缆

由空心的外圆柱导图和一根位于中心线轴的内导线组成。

是一种有线电视运营商用来连接天线和家庭用户的铜质电缆，直径越大，损耗越低，传输速率越高

无线

无线电波、微波、红外线、激光

按服务模式分类

客户机/服务器方式(C/S)

网络中至少有一台计算机充当服务器，为整个网络提供共享资源和服务；客户机从服务器获得所需的网络和服。

浏览器/服务器方式(B/S)

用户通过浏览器向上分布在网络上许多服务器发出请求，服务器对浏览器的请求进行处理再将用户所需返回到浏览器。

对等网方式(P2P)

每一台计算机即是服务器有啥客户机的局域网。在对等网中，所有计算机都具有同等地位没有主次之分，任何一台计算机可以相互共享资源。

按通信服务分类

点对点式传输网络

广播式传输网络

网络设备

网卡(网络适配器)

简称NIC，局域网最基本的部件，是连接计算机与网络的硬件设备。

主要作用：整理计算机发往网络的数据，并将数据分解为适合大小的数据包后，从网络上发出去，实现数据的串并转换。

每块网卡都有一个唯一的网络节点地址，把它称为物理地址(MAC)，且保证绝对不会重复。网络节点地址放入ROM中

物理地址(MAC地址)：用一串数字标识网卡，定义网络设备位置，全球唯一

表示规则：6段(16进制)，共48位，6字节，以“-”分隔，每段范围00~ff

windows 下查询MAC地址的CMD命令

ipconfig

中继器(repeater)

解决信号传输过程中放大信号的设备，是网络物理层的一种介质连接设备。

中继器可以使信号传送到更远的距离，但不能无限延长。

可以将弱信号放大以保持与原数据相同，在一定的范围内传送

集线器(HUB)

主要功能：对接收信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离。同时把所有 节点 集中在以它为中心的节点上。 它工作于OSI( 开放系统互联 参考模型)参考模型第一层，即“ 物理层 ”

集线器与网卡网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备。

集线器工作是所有端口共享10M或100M

交换机(SWITCH)

用于电信号转发的网络设备。可以作为交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路。

交换机的工作是每个端口独占10M或者100M，网络效率高于集线器

将多个局域网(子网)连接形成一个较大的局域网统一管理，或者将一个较大的局域网划分为几个小的局域网

路由器(router)

连接不同网络或网段(局域网)

连接广域网和局域网

最佳路由选择

网关(Gateway)

连接两个不同网络协议，不同体系结构的计算机网络设备。

可以实现不同网络之间的转换。可以在不同类型的网络系统之间进行通信，把协议进行转换，将数据重新分组、包装和转换

总结

中继器(repeater)：放大信号，传输有限的距离

集线器(hub)：多端口放大信号，带宽分享

交换机(switch)：扩展端口，端口独享。多个局域网合成一个局域网 或者 一个局域网划分为多个局域网

网桥(bridge):两个局域网合成一个局域网 或者 一个局域网划分为两个局域网

路由器(router)：连接不同的网络或网段(局域网)，连接广域网和城域网的最佳路由选择。

网关(Gateway)：连接不同协议

数据通信常识

信道

意义：信道是信号的传输媒介

分类：分为有限信道和无线信道

有线是指传输媒介为明线有线信道示意图、对称电缆、同轴电缆、光缆及波导等可见媒介

无线是指有地波传播、短波电离层反射、超短波或者微波视距中继、人造卫星中继以及各种散射信道等

计算机网络中常用的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光缆、无线电波

数字信号和模拟信号

信号是数据的表现形式，信号分为数据信号和模拟信号。

数字信号是一种离散的，脉冲有无的组合形式，是负载数字信息的信号。常用脉冲表示一位二进制数。

模拟信号是一种连续变化的依赖。

计算机内部处理的都是数字信号。

调制解调器

【考点】作用：实现模拟信号和数字信号的转换。

调制：发送端。将数字脉冲信号转换成能在模拟信道上传输的模拟信号。

解调：接收端。将模拟信号转换还原成数字脉冲信号。

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

它用传送信息信号的高频率与低频率之差表示，以Hz、 Khz、Mhz和Ghz为单位。

在数字信道中，有数据传输速率( 比特率)表示信道的传输能力，即每秒传输的二进制位数(bps)单位为bps，Kbps,

带宽：在单位时间内的最高传输速率

误码率

误码率是最常用的数据通信质量指标。他表示数字系统传输质量是“在多少位数据中出现一位差错”

计算机通信的质量

计算机通信质量的指标：数据传输率(表示数据传输的有效性，是最重要的指标)、误码率(表示数据传输的可靠性，是主要指标)

计算机网络质量的主要指标：带宽(最高传输速率)、数据传输速率(实际传输速率)

计算机网络的应用

• 办公自动化(OA)
• 电视数据检索(Videotex)
• 工业过程控制
• 金融电子化
• 电子商贸

局域网的基本知识

局域网的定义

局域网LAN

主要特点

• 网络覆盖的地理范围较小(＜10KM)
• 数据的传输速率较高
• 较低的延迟和误码率
• 局域网的经营权和管理权属于某个单位所有

ISO/OSI 模型

ISO公布了“开放系统互连”OSI参考模型。这是指导信息处理系统互连、互通、协作的国际标准。

OSI七层模型，从上到下：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层

应用层：最高层。解决应用程序执行过程中的问题。

表示层：表示 数据管理的表示方式

会话层：利用传输层来提供会话服务

传输层：解决数据在网络之间传输质量的问题。用于提高网络层服务质量，提供可靠的端到端数据传输。主要使用的网络设备是“网关”，传送单位为“报文”

网络层：传送单位为“分组”，统称为“数据包“。解决网络与网络之间通信问题。主要功能是提供路由选择，即选择到达目标的最佳路径，并沿着该路径传送数据包。

数据链路层：建立在物理传输能力的基础上，以帧为单位传输数据。主要任务是进行数据封装和数据链接的建立。一般使用的设备是交换机和网桥。

物理层:最底层。提供网络的物理连接，传送单位为比特bit

参考模型	功能	硬件设备	数据单位
应用层	文件传输、电子邮件、文件服务	-	-
表示层	数据格式化、代码转换、数据加密	-	-
会话层	接触或者建立与其他接点的联系	-	-
传输层	提供端到端的接口	网关、防火墙	报文
网络层	为数据包选择路由	路由器	分组(数据包)
数据链路层	传输有效地址的帧以及错误检测功能	交换机、网桥、网卡	帧
物理层	以二进制数据形式在物理媒体上传输数据	集线器、中继器、网卡	比特

局域网的技术要术

决定局域网主要技术要素：网络拓扑结构、传输介质、介质访问控制方法。

介质访问控制方法：解决局域网当中共用信道的使用产生竞争如何分配信道的使用权的问题

局域网中广泛采用的两种介质访问控制方法：

1.载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)控制方法(先听后发、边听边发、冲突停止、延迟重发)

2.令牌(Token)方式控制方法：使用y令牌沿着环循环，且应确保令牌为环中唯一的。

例题

1.在局域网中，运行网络操作系统的设备是：网络服务器。

2.计算机网络中，交换机是将多台计算机连接起来组成局域网的设备，实现每台计算机独享宽带。

3.将两个不同网段的局域网连接起来，使用的网络是路由器

4.调制解调器的传输速率单位bps是指每秒传递的二进制位数