计算机组成原理知识点总结——详细版

计算机组成原理知识点总结——详细版,第1张

计算机组成原理知识点如下。

指令(Instruction):是计算机硬件能够识别并直接执行的操作命令。用二进制序列表示,由操作码和地址码两部分组成。

指令系统(InstructionSet):是计算机中所有指令的集合。

操作码(OperateCode):指令中用于指出操作性质的字段。一般分为定长操作码和扩展操作码。定长操作码是指机器中所有指令的操作码字段位数相同。扩展操作码是指机器中指令的操作码字段位数不是都相同,也称为不定长操作码。

地址码(AddressCode):指令中用于指出操作数地址的字段。一条指令中一般有多个地址码字段。地址码字段的个数与许多因素有关。一个地址码字段可能是一个立即数;可能是一个直接内存地址;可能是一个间接地址;可能是寄存器编号;可能是I/O端口号;可能是一个形式地址等等。

定长指令(FixedLengthInstruction):指令系统中所有指令具有相同的长度,称为规整型指令,目前定长指令字大多是32位指令字。

计算机组成原理知识点如下:

1 计算机硬件的基本组成。

计算机硬件主要指计算机的实体部分,通常有运算器、控制器、存储器、输入和输出五部分。CPU是指将运算器和控制器集成到一个电路芯片中。

2 计算机软件的分类。

计算机软件按照面向对象的不同可分两类:

系统软件:用于管理整个计算机系统,合理分配系统资源,确保计算机正常高效地运行,这类软件面向系统。

应用软件:是面向用户根据用户的特殊要求编制的应用程序,这类软件通常实现用户的某类要求。通常要对一个数的整数部分和小数部分分别进行处理,各自得出结果后再合并。

对整数部分,一般采用除2取余数法,其规则如下:将十进制数除以2,所得余数(0或1)即为对应二进制数最低位的值。然后对上次所得商除以2,所得余数即为二进制数次低位的值,如此进行下去,直到商等于0为止,最后得的余数是所求二进制数最高位的值。

对小数部分,一般用乘2取整数法,其规则如下:将十进制数乘以2,所得乘积的整数部分即为对应二进制小数最高位的值,然后对所余数的小数部分部分乘以2,所得乘积的整数部分为次高位的值,如此进行下去,直到乘积的小数部分为0,或结果已满足所需精度要求为止。

3 二进制数、八进制数和十六进制数之间的转换。

八进制数和十六进制数是从二进制数演变而来的:由3位二进制数组成1位八进制数;由4位二进制数组成1位十六进制数。对于一个兼有整数和小数部分的数以小数点为界,小数点前后的数分别分组进行处理,不足的位数用0补足。

对整数部分将0补在数的左侧,对小数部分将0补在数的右侧。这样数值不会发生差错。

计算机基础知识点总结

 计算机应用基础满足普通高等院校培养“应用型人才”的教学宗旨,内容丰富,与时俱进,实用性强。下面是我整理的关于计算机基础知识点总结,欢迎大家参考!

 1 计算机发展史中计算机诞生时间的三个第一

 世界上发明的第一台电子计算机 ENIA C 19462 美国

 世界上第一台按存储程序控制功能设计的计算机 EDVA C 1946 1950 美国

 世界上第一台投入运行的实现存储顺序控制功能的计算机 EDSA C 1947 19495 英国

 2 计算机发展的四个阶段和计算机时代的开始

 ⑴计算机发展的分代按照不同的规范有不同的分法。

 通常是按计算机中硬件所采用的电子逻辑器件划分成电子管、晶体管、中小规模集成电路、大规模超大规模集成电路四个阶段;

 也有一种观点把计算机的发展大致分为四个时期,即大型机时期、小型机时期、 PC 时期(或客户 / 服务器、 PC/ 服务器)时期和 Internet 或以网络为中心)时期。

 ⑵通常 所说的计算机时代 ” 从何时开始

 认为 1951 年,世界上第一台商品化批量生产的计算机 UNIVA C-I 投产,计算机从此从实验室走向社会,由单纯为军事服务进入为社会公众服务,被认为是计算机时代的真正开始。

 3 计算机的特点

 从计算机的特点理解计算机的定义,要清楚计算机的实质是一种信息处理机

 计算机是一种能够输入信息,存储信息,并按照人们意志(这些意志就是顺序)对信息进行加工处理,最后输出人们所需要信息的自动执行的电子装置。

 计算机的特点:处置速度快、处置精度高、可存储、可进行逻辑判断、可靠性高、通用性强。

 4 计算机的主要性能指标

 主频、字长、存储容量、存取周期、运行速度。

 运算速度是个综合性的指标, MIPS 含义。

 影响运算速度的因素,主要是主频和存取周期,字长和存储容量也有影响。

 正确理解 字长 概念。

 5 计算机的主要应用领域

 科学计算

 信息处置

 过程控制

 辅助系统

 通信

 6 计算机中为什么要采用二进制及二进制的基本运算规则

 计算机中采用二进制是由计算机所使用的逻辑器件所决定。这种逻辑器件是具有两种状态的电路(触发器)好处是

 运算简单

 实现方便

 利息低

 要清楚逻辑运算和算术运算规则的不同。http://wwwwoaidiannaocom

 7 二进制数据与十进制、八进制、十六进制数据之间的转换

 要求:这几种进位计数制的数据,一定要会互相转换。

 清楚各种数制的表示。如: 1010BH

 什么进制

 的'数十六进制数,不要答成二进制数。

 8 计算机中字符数据的表示方式

 字符数据主要指西文的 A SCII 码和汉字,计算机内是用什么代码表示的

 A SCII 码:用 7 位二进制数表示的或用一个字节表示,最高位为 0 这是事实上的国际规范。

 汉字编码:用连续的两个字节表示,且规定最高位为 1 这是中国国家规范。

 9 存储容量和地址

 存储容量是存储部件存储单元的总和;

 地址是存储单元的编号。

 要求:

 知道地址线,会求寻址空间

 知道存储容量和起始地址,会求末地址

 难点:

 地址总线,地址信号

 寻址、寻址空间

 存储容量和地址信号的关系

 10 存储顺序和程序控制原理

 1945 年,冯 诺依曼提出的现代计算机的理论基础。现代计算机已经发展到第四代,但仍遵循着这个原理。

 存储顺序和程序控制原理的要点是顺序输入到计算机中,存储在内存储器中(存储原理)运行时,控制器按地址顺序取出存放在内存储器中的指令(按地址顺序访问指令)然后分析指令,执行指令的功能,遇到转移指令时,则转移到转移地址,再按地址顺序访问指令(顺序控制)

 11 指令和程序

 指令是包括有操作码和地址码的一串二进制代码。其中操作码规定了操作的性质 什么样的操作 地址码表示了操作数和操作结果的存放地址。

 顺序是为解决某一问题而设计的一系列排列有序的指令或语句(顺序设计语言的语句实质包括了一系列指令)集合。

 12 计算机硬件的组成及各组成部分的功能

 要理解以存储器为中心的计算机组成原理图

 运算器:对信息和数据进行运算和加工处理,运算包括算术运算和逻辑运算。

 控制器:实现计算机自身处置过程的自动化,指挥计算机各部件按照指令功能的要求进行所需要的操作。

 存储器:存储顺序和数据。

 输入部件:输入顺序和数据。

 输出部件:输出计算机的处置结果。

 13 CPU 微处理器的概念

 ⑴ CPU 即中央处理单元,计算机的核心部件,包括了运算器和控制器两大部件

 ⑵微处理器:微型机上使用的 CPU 利用大规模集成电路技术把运算器和控制器制作在一块集成电路中的芯片。

 ⑶微型计算机:以微处理器为核心,加上用大规模集成电路做成的 RA M 和 ROM 存储芯片、输入输出接口芯片等组成的计算机。

 ⑷计算机型号和 CPU 型号的关系:

 Intel80286 286 微机

 Intel80386 386 微机

 Intel80486 486 微机

 14 构成内存储器的半导体存储部件 RA M 和 ROM 特性

 内存储器由两种半导体芯片构成。

 RA M 随机存取存储器,也叫读写存储器。用来存放用户输入的顺序和数据,断电后, RA M 中的信息随之丢失。为什么在输入文稿时要经常随时存盘)

 ROM 只读存储器,断电后, ROM 中的信息坚持不变,用来存放固定的顺序和信息。

 15 内存和外存的区别

 内存和外存本质的区别是能否被中央处理器( CPU 直接访问。 CPU 不能直接执行外存中的顺序,处置外存中的数据。

 两者的主要区别是

 从原理上讲位置不同,主机内还是主机外

 构成资料不同,半导体还是磁介质(光介质)

 存储容量不同,内存小,外存大。

 价格不同:价格 / 每存储单元内存高,外存低

 存取速度不同:内存高,外存低。

 16 显示系统的组成和性能指标

 显示系统包括显示器和显示适配器 显示卡 两部分 , 性能也由这两部分的性能决定。

 ①像素:即光点

 ②点距:像素光点圆心之间的距离,单位 mm 点距越小,显示质量就越好。目前, CRT 显示器光点点距有 028 031 和 039 等。

 ③分辨率:

 ④显示存储器:也叫显示内存、显存,显示卡上,显存容量大,显示质量高,特别是对图像。

 17 打印机的分类

 ⑴击打式打印机:利用机械原理由打印头通过色带把字体或图形打印在打印纸上。

 点阵针式打印机 例如 EPSON LQ-1600K

 ⑵非击打式印字机:利用光、电、磁、喷墨等物理和化学的方法把字印出来。主要有激光打印机和喷墨打印机。

 喷墨打印机

 激光打印机:激光打印机是激光扫描技术和电子照相技术相结合的产物。页式打式打印机,具有很好的印刷质量和打印速度。

 18 微机硬件系统的基本配置

 微机系统的基本结构包括系统单元主机箱、显示器、键盘和打印机。

 ⑴系统单元主机箱

 系统主板:内含 CPU 内存储器、接口电路、总线和扩展槽;

 外存储器:软盘驱动器、硬盘驱动器和光盘驱动器 CD-ROM

 开关电源几其它附件

 ⑵显示系统

 ⑶键盘和鼠标

 ⑷打印机

 19 软件的含义和分类

 ⑴计算机软件的含义

 计算机软件:指能指挥计算机工作的顺序与程序运行时所需要的数据,以及与这些程序和数据有关的文字说明和图表资料,其中文字说明和图表资料又称文档。

 裸机的概念:不装备任何软件的计算机称为硬件计算机或裸机。

 计算机硬件与软件的关系:计算机软件随硬件技术的迅速发展而发展,软件的不时发展与完善,又促进了硬件的新发展。实际上计算机某些硬件的功能可以由软件来实现,而某些软件的功能也可以由硬件来实现。

 ⑵系统软件:系统软件是计算机系统必备的软件,主要功能是管理、监控和维护计算机资源 包括硬件和软件 以及开发应用软件。包括四个方面的软件:

 操作系统

 各种语言处置顺序

 系统支持和服务程序

 数据库管理系统

 ⑶应用软件

 应用软件是为解决计算机各类应用问题而编制的软件系统,具有很强的实用性。应用软件是由系统软件开发的可分为

 用户顺序:用户顺序是用户为了解决自己特定的具体问题而开 发的软件 , 系统软件和应 用软件包的支持下进行开发。

 应用软件包:应用软件包是为实现某种特殊功能或特殊计算,经过精心设计的独立软件系统,一套满足同类应用的许多用户需要的软件。

 20 顺序设计语言的种类

 机器语言:就是二进制语言 , 计算机唯一能直接识别、直接执行的计算机语言,因不同的计算机指令系统不同,所以机器语言顺序没有通用性。

 汇编语言:汇编语言是机器语言的进化,和机器语言基本上是一一对应的但在表示方法上用一种助记符表示。

 汇编语言和机器语言都是面向机器的顺序设计语言,一般称为低级语言。

 高级语言

 21 键盘和鼠标的作用

 s 键盘的作用:输入顺序和数据

 s 熟练掌握各种符号键的使用及常用控制键的功能( CapsLock Esc Shift A lt Ctrl PrintScreen NumLock 等的作用)

 s 鼠标的功能:鼠标是微机图形操作环境下常用的一种计算机命令输入装置。依照一般人的右手使用习惯,左键是正常选择和拖动,右键则用于显示环境菜单和特殊拖动。

 22 计算机病毒的概念

 ⑴什么是计算机病毒三个要点

 具有自我复制能力、对计算机系统工作造成干扰和破坏、人为编制的顺序。

 ⑵计算机病毒的特点:隐蔽性、污染性、潜伏性、破坏性

 ⑶防治方法:

 ①要树立正确的计算机病毒防治思想 预防为主,诊治结合

 ② 一旦发现计算机运行不正常,立即用杀毒软件检查或消毒。

 23 计算机软件的知识产权维护知识

 ⑴总的评述:国政府对计算机软件产权维护非常重视,从 1990 年起,陆续出台了有关计算机软件知识产权维护的一系列政策法规, 1998 年,国立体交叉式的维护计算机软件的法律体系和执法体系已基本形成。

 ⑵ 《中华人民共和国著作权法》 199097 国首次把计算机软件作为一种知识产权(著作权)列入法律维护的范畴。计算机软件维护条例》 1991101 公布与实施,对维护计算机软件著作权人的权益,鼓励计算机软件的开发和流通,促进计算机应用事业的发展起到重要的作用。

 24 多媒体技术的基本概念和特点

 1 什么是媒体和媒体的分类

 s 媒体:指信息表示和传播的载体。

 s 媒体的分类:感觉媒体、表示媒体、表示媒体、存储媒体和传输媒体。

 2 什么是多媒体和多媒体技术

 s 多媒体:多种媒体的综合,而现在所指的多媒体即指多媒体技术。

 s 多媒体技术:把数字、文字、声音、图形、图像和动画等多种媒体有机组合起来,利用计算机、通信和广播电视技术,使它建立起逻辑联系,并能进行加工处理(包括对这些媒体的录入、压缩和解压缩、存储、显示和传输等)技术。

 3 多媒体技术的特点

 s 信息载体的多样性

 s 多种信息的综合和集成处理

 s 多媒体系统是一个交互式系统

 25 多媒体计算机的基本配置

 依照 MPC 联盟的规范,多媒体计算机包括 5 个基本单元:个人计算机、 CD-ROM 驱动器、音频卡、 Microsoft Windows3X 以上操作系统及一组音响或耳机。

 现代 MPC 主要硬件配置必需包括 CD-ROM  音频卡和视频卡 , 这三方面既是构成现代 MPC 重要组成局部,也是衡量一台 MPC 功能强弱的基本标志。

;

一、计算机发展趋势

巨型化:计算速度更快,存储容量更大,功能更完善,可靠性更强。

微型化:从台式机向使携机,掌上机,膝上机发展,价格低廉,方便使用,软件丰富。

网络化: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互联起来,按照网络协议互相通信,以共享软件,硬件及数据资源。

智能化:计算机模拟人的感觉和思维过程的能力。

二、微型计算机主要技术指标

时钟主频:指CPU 的时钟频率,它的高低一定程度上决定了计算机速度的高低,以吉赫兹GHZ为单位。

r运算速度:MIPS 百万次每秒,指每秒钟所能执行的加法指令数目。

存储容量:内存,外存。

字长:指计算机运算部件一次能同时处理的二进制数据位数;存取周期:指CPU 从内存储器中存取数据所需的时间。

三、什么叫操作系统,操作系统的主要管理功能

介于硬件和应用软件之间的一个系统软件,直接运行于裸机,是对计算机硬件系统的第一次扩充,负责管理计算机中各种软硬件资源并控制各类软件运行,是人与计算机之间通信的桥梁处理器管理。处理机管理、文件管理、作业管理、存储管理、设备管理。

简介

计算机发明者约翰·冯·诺依曼。计算机是20世纪最先进的科学技术发明之一,对人类的生产活动和社会活动产生了极其重要的影响,并以强大的生命力飞速发展。

它的应用领域从最初的军事科研应用扩展到社会的各个领域,已形成了规模巨大的计算机产业,带动了全球范围的技术进步,由此引发了深刻的社会变革,计算机已遍及一般学校、企事业单位,进入寻常百姓家,成为信息社会中必不可少的工具。

计算机的应用在中国越来越普遍,改革开放以后,中国计算机用户的数量不断攀升,应用水平不断提高,特别是互联网、通信、多媒体等领域的应用取得了不错的成绩。

1996年至2009 年,计算机用户数量从原来的630万增长至6710 万台,联网计算机台数由原来的29万台上升至5940万台。互联网用户已经达到316 亿,无线互联网有67 亿移动用户,其中手机上网用户达117 亿,为全球第一位。

第一部分 信息技术基础 第一章 信息与信息技术 1 信息的载体和形态

语言、文字、声音、图像和视频等可以承载信息,是信息的载体,也是信息的常见表现形态。 信息与载体的关系:

(1) 载体本身不是信息,它里面包含的意义才是信息。 (2) 信息必须通过载体才能体现

(3) 同样的信息可以加载于不同的载体之上。 2 信息的特征

(1) 信息的表示、传播、储存必须依附于某种载体 (2) 信息可以被存储、保留、加工处理 (3) 信息可以传递和共享 (4) 信息具有时效性 3 信息的编码

(1) 二进制、十进制、十六进制数的转换

(2) ASCII码:美国国家信息交换标准码,用一个字节编码,可以表示128个编码,其中数字、

字母是按顺序依次排列的。

(3) 汉字编码方案(GB2312、GBK、GB18030):

GB2312用2个字节编码,包括一级汉字(按拼音排列)和二级汉字(以偏旁笔画排列)

(4) 图形图像的数字表示:黑白图像每个像素只有2种颜色-黑(用0表示)和白(用1表示),

即一个像素对应一个位(bit),因此黑白位图的图像大小(字节数)的计算公式为:水平像素点垂直像素点/8,如分辨率为800*600的一幅黑白图像的存储空间为:800*600/8=60000字节(B)

彩色图像所占空间除像素点数外,还与颜色的种类有关,颜色数越多,色彩就越逼真,所需的存储空间就越大。

(5) 音频的数字表示:音频信号通过采样和量化实现数字化。

采样频率、量化等级与音质和文件大小的关系:采样频率越大、量化等级越多,数字化声音的

音质越好,所需的空间就越大。 4 信息技术发展历程

1) 2) 3)

古代的信息技术:结绳记事、语言和文字的发明、造纸术和印刷术 近代的信息技术:电话、电报、摄影技术、**技术、广播和电视技术 现代的信息技术:以微电子和光电子技术为基础,以计算机和通信技术为支撑

5 信息技术展望

量子计算机、生物计算机、网格计算、机器人技术、数字地球和智能化社区、因特网2和下一代因特网、虚拟现实的使用化 第七章 信息技术与社会 1 信息技术对人类社会的影响

1) 2) 3)

数字化与生活。例如:家庭自动化、小区智能化、社区信息化、数字化阅读、数字化音乐、虚拟现实、非同步交流(电子邮件、数字电视)

信息技术与经济发展。如:电子商务、商品生产过程的数字化 信息技术与社会发展。如:政务信息化、社会事业信息化

哪些时刻让你体会到“知识的实用与浪漫”

随着人们对知识的追求和认知的深入,对于“知识的实用与浪漫”这个话题也越来越受到关注。在我的生活中,有许多时刻让我深深地体会到了“知识的实用与浪漫”的结合。在本文中,我将分享一些我自己的经历,并探讨这些时刻为什么会给我带来如此深刻的感受。

第一个时刻,是我学习计算机科学的过程中。在我大学的时候,我对计算机科学产生了极大的兴趣,开始了自己的学习之路。在学习的过程中,我发现计算机科学不仅仅是一个实用的工具,同时也是一门浪漫的艺术。编程语言和算法的设计,都充满了创造力和美感。在完成一段代码或者解决一个难题之后,我感觉自己就像是完成了一件艺术品。这种体验,让我深刻地感受到了“知识的实用与浪漫”之间的联系。

第二个时刻,是我学习历史的过程中。历史是一个非常宏大的学科,包含了无数的事件和人物。在学习历史的过程中,我发现历史的故事不仅可以帮助我们更好地了解过去,同时也可以启迪我们对未来的思考。历史的故事中,往往包含着许多英雄人物的事迹,这些人物的背后往往有着一些浪漫的元素。例如,纪律严明的斯巴达克斯起义,自由奋斗的美国独立战争等等。这些历史事件,不仅展现了人类的智慧和勇气,同时也包含着浪漫的元素,让人们对人类的未来充满希望。

第三个时刻,是我学习文学的过程中。文学是一门关于人类情感和心灵的学科,充满了浪漫和想象力。在读完一篇好的小说或者诗歌之后,我常常感觉自己仿佛进入了一个奇妙的世界,和文学中的人物一同经历着各种情感和冒险。文学不仅可以帮助我们更好地了解人类的情感和思想,同时也可以激发我们的想象力和创造力。这些时刻让我感受到了知识的实用和浪漫,它们为我带来了许多的启示和思考。知识的实用和浪漫不是相互矛盾的,而是相互关联的。实用的知识可以帮助我们解决问题,提高生活质量,而浪漫的知识则可以激发我们的创造力和想象力,让我们对生活充满希望和热情。在实践中,我们需要将实用和浪漫的知识相结合,以实现更好的人类发展。

另外,对于知识的追求,我们不能只关注其实用性,也不能只追求其浪漫性。实用的知识可以帮助我们在现实生活中更好地解决问题和应对挑战,而浪漫的知识则可以激发我们的创造力和想象力,让我们对未来充满希望和憧憬。因此,我们需要综合考虑实用性和浪漫性,让知识的追求成为一种全面的、有意义的过程。

综上所述,知识的实用与浪漫是相互关联、相辅相成的。实用的知识可以帮助我们解决现实中的问题,提高生活质量,而浪漫的知识则可以激发我们的想象力和创造力,让我们对生活充满希望和热情。在我们的学习和生活中,我们需要将实用和浪漫的知识相结合,以实现更好的人类发展。

一、计算机网络概述

11 计算机网络的分类

按照网络的作用范围:广域网(WAN)、城域网(MAN)、局域网(LAN);

按照网络使用者:公用网络、专用网络。

12 计算机网络的层次结构

TCP/IP四层模型与OSI体系结构对比:

13 层次结构设计的基本原则

各层之间是相互独立的;

每一层需要有足够的灵活性;

各层之间完全解耦。

14 计算机网络的性能指标

速率:bps=bit/s 时延:发送时延、传播时延、排队时延、处理时延 往返时间RTT:数据报文在端到端通信中的来回一次的时间。

二、物理层

物理层的作用:连接不同的物理设备,传输比特流。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说,物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。

物理层设备:

中继器Repeater,也叫放大器:同一局域网的再生信号;两端口的网段必须同一协议;5-4-3规程:10BASE-5以太网中,最多串联4个中继器,5段中只能有3个连接主机;

集线器:同一局域网的再生、放大信号(多端口的中继器);半双工,不能隔离冲突域也不能隔离广播域。

信道的基本概念:信道是往一个方向传输信息的媒体,一条通信电路包含一个发送信道和一个接受信道。

单工通信信道:只能一个方向通信,没有反方向反馈的信道;

半双工通信信道:双方都可以发送和接受信息,但不能同时发送也不能同时接收;

全双工通信信道:双方都可以同时发送和接收。

三、数据链路层

31 数据链路层概述

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务,其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。

该层的作用包括: 物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发 等。

有关数据链路层的重要知识点:

数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;

基本数据单位为帧;

主要的协议:以太网协议;

两个重要设备名称:网桥和交换机。

封装成帧:“帧”是 数据链路层 数据的基本单位:

透明传输:“透明”是指即使控制字符在帧数据中,但是要当做不存在去处理。即在控制字符前加上转义字符ESC。

32 数据链路层的差错监测

差错检测:奇偶校验码、循环冗余校验码CRC

奇偶校验码–局限性:当出错两位时,检测不到错误。

循环冗余检验码:根据传输或保存的数据而产生固定位数校验码。

33 最大传输单元MTU

最大传输单元MTU(Maximum Transmission Unit),数据链路层的数据帧不是无限大的,数据帧长度受MTU限制

路径MTU:由链路中MTU的最小值决定。

34 以太网协议详解

MAC地址:每一个设备都拥有唯一的MAC地址,共48位,使用十六进制表示。

以太网协议:是一种使用广泛的局域网技术,是一种应用于数据链路层的协议,使用以太网可以完成相邻设备的数据帧传输:

局域网分类:

Ethernet以太网IEEE8023:

以太网第一个广泛部署的高速局域网

以太网数据速率快

以太网硬件价格便宜,网络造价成本低

以太网帧结构:

类型:标识上层协议(2字节)

目的地址和源地址:MAC地址(每个6字节)

数据:封装的上层协议的分组(46~1500字节)

CRC:循环冗余码(4字节)

以太网最短帧:以太网帧最短64字节;以太网帧除了数据部分18字节;数据最短46字节;

MAC地址(物理地址、局域网地址)

MAC地址长度为6字节,48位;

MAC地址具有唯一性,每个网络适配器对应一个MAC地址;

通常采用十六进制表示法,每个字节表示一个十六进制数,用 - 或 : 连接起来;

MAC广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。

四、网络层

网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送,具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。数据交换技术是报文交换(基本上被分组所替代):采用储存转发方式,数据交换单位是报文。

网络层中涉及众多的协议,其中包括最重要的协议,也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单,仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有:无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结,有关网络层的重点为:

1、网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能;

2、基本数据单位为IP数据报;

3、包含的主要协议:

IP协议(Internet Protocol,因特网互联协议);

ICMP协议(Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议);

ARP协议(Address Resolution Protocol,地址解析协议);

RARP协议(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析协议)。

4、重要的设备:路由器。

路由器相关协议

41 IP协议详解

IP网际协议是 Internet 网络层最核心的协议。虚拟互联网络的产生:实际的计算机网络错综复杂;物理设备通过使用IP协议,屏蔽了物理网络之间的差异;当网络中主机使用IP协议连接时,无需关注网络细节,于是形成了虚拟网络。

IP协议使得复杂的实际网络变为一个虚拟互联的网络;并且解决了在虚拟网络中数据报传输路径的问题。

其中,版本指IP协议的版本,占4位,如IPv4和IPv6;首部位长度表示IP首部长度,占4位,最大数值位15;总长度表示IP数据报总长度,占16位,最大数值位65535;TTL表示IP数据报文在网络中的寿命,占8位;协议表明IP数据所携带的具体数据是什么协议的,如TCP、UDP。

42 IP协议的转发流程

43 IP地址的子网划分

A类(8网络号+24主机号)、B类(16网络号+16主机号)、C类(24网络号+8主机号)可以用于标识网络中的主机或路由器,D类地址作为组广播地址,E类是地址保留。

44 网络地址转换NAT技术

用于多个主机通过一个公有IP访问访问互联网的私有网络中,减缓了IP地址的消耗,但是增加了网络通信的复杂度。

NAT 工作原理:

从内网出去的IP数据报,将其IP地址替换为NAT服务器拥有的合法的公共IP地址,并将替换关系记录到NAT转换表中;

从公共互联网返回的IP数据报,依据其目的的IP地址检索NAT转换表,并利用检索到的内部私有IP地址替换目的IP地址,然后将IP数据报转发到内部网络。

45 ARP协议与RARP协议

地址解析协议 ARP(Address Resolution Protocol):为网卡(网络适配器)的IP地址到对应的硬件地址提供动态映射。可以把网络层32位地址转化为数据链路层MAC48位地址。

ARP 是即插即用的,一个ARP表是自动建立的,不需要系统管理员来配置。

RARP(Reverse Address Resolution Protocol)协议指逆地址解析协议,可以把数据链路层MAC48位地址转化为网络层32位地址。

46 ICMP协议详解

网际控制报文协议(Internet Control Message Protocol),可以报告错误信息或者异常情况,ICMP报文封装在IP数据报当中。

ICMP协议的应用:

Ping应用:网络故障的排查;

Traceroute应用:可以探测IP数据报在网络中走过的路径。

47网络层的路由概述

关于路由算法的要求:正确的完整的、在计算上应该尽可能是简单的、可以适应网络中的变化、稳定的公平的。

自治系统AS: 指处于一个管理机构下的网络设备群,AS内部网络自治管理,对外提供一个或多个出入口,其中自治系统内部的路由协议为内部网关协议,如RIP、OSPF等;自治系统外部的路由协议为外部网关协议,如BGP。

静态路由: 人工配置,难度和复杂度高;

动态路由:

链路状态路由选择算法LS:向所有隔壁路由发送信息收敛快;全局式路由选择算法,每个路由器计算路由时,需构建整个网络拓扑图;利用Dijkstra算法求源端到目的端网络的最短路径;Dijkstra(迪杰斯特拉)算法

距离-向量路由选择算法DV:向所有隔壁路由发送信息收敛慢、会存在回路;基础是Bellman-Ford方程(简称B-F方程);

48 内部网关路由协议之RIP协议

路由信息协议 RIP(Routing Information Protocol)应用层,基于距离-向量的路由选择算法,较小的AS(自治系统),适合小型网络;RIP报文,封装进UDP数据报。

RIP协议特性:

RIP在度量路径时采用的是跳数(每个路由器维护自身到其他每个路由器的距离记录);

RIP的费用定义在源路由器和目的子网之间;

RIP被限制的网络直径不超过15跳;

和隔壁交换所有的信息,30主动一次(广播)。

49 内部网关路由协议之OSPF协议

开放最短路径优先协议 OSPF(Open Shortest Path First)网络层,基于链路状态的路由选择算法(即Dijkstra算法),较大规模的AS ,适合大型网络,直接封装在IP数据报传输。

OSPF协议优点:

安全;

支持多条相同费用路径;

支持区别化费用度量;

支持单播路由和多播路由;

分层路由。

RIP与OSPF的对比(路由算法决定其性质):

410外部网关路由协议之BGP协议

BGP(Border Gateway Protocol)边际网关协议应用层:是运行在AS之间的一种协议,寻找一条好路由:首次交换全部信息,以后只交换变化的部分,BGP封装进TCP报文段

五、传输层

第一个端到端,即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外,传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

传输层的任务是根据通信子网的特性,最佳的利用网络资源,为两个端系统的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,负责端到端的可靠数据传输。在这一层,信息传送的协议数据单元称为段或报文。

网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点,而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

有关网络层的重点:

传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题;

包含的主要协议:TCP协议(Transmission Control Protocol,传输控制协议)、UDP协议(User Datagram Protocol,用户数据报协议);

重要设备:网关。

51 UDP协议详解

UDP(User Datagram Protocol: 用户数据报协议),是一个非常简单的协议。

UDP协议的特点:

UDP是无连接协议;

UDP不能保证可靠的交付数据;

UDP是面向报文传输的;

UDP没有拥塞控制;

UDP首部开销很小。

UDP数据报结构:

首部:8B,四字段/2B源端口 | 目的端口 | UDP长度 | 校验和 数据字段:应用数据

52 TCP协议详解

TCP(Transmission Control Protocol: 传输控制协议),是计算机网络中非常复杂的一个协议。

TCP协议的功能:

对应用层报文进行分段和重组;

面向应用层实现复用与分解;

实现端到端的流量控制;

拥塞控制;

传输层寻址;

对收到的报文进行差错检测(首部和数据部分都检错);

实现进程间的端到端可靠数据传输控制。

TCP协议的特点:

TCP是面向连接的协议;

TCP是面向字节流的协议;

TCP的一个连接有两端,即点对点通信;

TCP提供可靠的传输服务;

TCP协议提供全双工通信(每条TCP连接只能一对一);

521 TCP报文段结构:

最大报文段长度:报文段中封装的应用层数据的最大长度。

TCP首部:

序号字段:TCP的序号是对每个应用层数据的每个字节进行编号

确认序号字段:期望从对方接收数据的字节序号,即该序号对应的字节尚未收到。用ack_seq标识;

TCP段的首部长度最短是20B ,最长为60字节。但是长度必须为4B的整数倍

TCP标记的作用:

53 可靠传输的基本原理

基本原理:

不可靠传输信道在数据传输中可能发生的情况:比特差错、乱序、重传、丢失

基于不可靠信道实现可靠数据传输采取的措施:

差错检测:利用编码实现数据包传输过程中的比特差错检测 确认:接收方向发送方反馈接收状态 重传:发送方重新发送接收方没有正确接收的数据 序号:确保数据按序提交 计时器:解决数据丢失问题;

停止等待协议:是最简单的可靠传输协议,但是该协议对信道的利用率不高。

连续ARQ(Automatic Repeat reQuest:自动重传请求)协议:滑动窗口+累计确认,大幅提高了信道的利用率。

531TCP协议的可靠传输

基于连续ARQ协议,在某些情况下,重传的效率并不高,会重复传输部分已经成功接收的字节。

532 TCP协议的流量控制

流量控制:让发送方发送速率不要太快,TCP协议使用滑动窗口实现流量控制。

54 TCP协议的拥塞控制

拥塞控制与流量控制的区别:流量控制考虑点对点的通信量的控制,而拥塞控制考虑整个网络,是全局性的考虑。拥塞控制的方法:慢启动算法+拥塞避免算法。

慢开始和拥塞避免:

慢开始拥塞窗口从1指数增长;

到达阈值时进入拥塞避免,变成+1增长;

超时,阈值变为当前cwnd的一半(不能<2);

再从慢开始,拥塞窗口从1指数增长。

快重传和快恢复:

发送方连续收到3个冗余ACK,执行快重传,不必等计时器超时;

执行快恢复,阈值变为当前cwnd的一半(不能<2),并从此新的ssthresh点进入拥塞避免。

55 TCP连接的三次握手(重要)

TCP三次握手使用指令:

面试常客:为什么需要三次握手?

第一次握手:客户发送请求,此时服务器知道客户能发;

第二次握手:服务器发送确认,此时客户知道服务器能发能收;

第三次握手:客户发送确认,此时服务器知道客户能收。

建立连接(三次握手):

第一次: 客户向服务器发送连接请求段,建立连接请求控制段(SYN=1),表示传输的报文段的第一个数据字节的序列号是x,此序列号代表整个报文段的序号(seq=x);客户端进入 SYN_SEND (同步发送状态);

第二次: 服务器发回确认报文段,同意建立新连接的确认段(SYN=1),确认序号字段有效(ACK=1),服务器告诉客户端报文段序号是y(seq=y),表示服务器已经收到客户端序号为x的报文段,准备接受客户端序列号为x+1的报文段(ack_seq=x+1);服务器由LISTEN进入SYN_RCVD (同步收到状态);

第三次: 客户对服务器的同一连接进行确认确认序号字段有效(ACK=1),客户此次的报文段的序列号是x+1(seq=x+1),客户期望接受服务器序列号为y+1的报文段(ack_seq=y+1);当客户发送ack时,客户端进入ESTABLISHED 状态;当服务收到客户发送的ack后,也进入ESTABLISHED状态;第三次握手可携带数据;

56 TCP连接的四次挥手(重要)

释放连接(四次挥手)

第一次: 客户向服务器发送释放连接报文段,发送端数据发送完毕,请求释放连接(FIN=1),传输的第一个数据字节的序号是x(seq=x);客户端状态由ESTABLISHED进入FIN_WAIT_1(终止等待1状态);

第二次: 服务器向客户发送确认段,确认字号段有效(ACK=1),服务器传输的数据序号是y(seq=y),服务器期望接收客户数据序号为x+1(ack_seq=x+1);服务器状态由ESTABLISHED进入CLOSE_WAIT(关闭等待);客户端收到ACK段后,由FIN_WAIT_1进入FIN_WAIT_2;

第三次: 服务器向客户发送释放连接报文段,请求释放连接(FIN=1),确认字号段有效(ACK=1),表示服务器期望接收客户数据序号为x+1(ack_seq=x+1);表示自己传输的第一个字节序号是y+1(seq=y+1);服务器状态由CLOSE_WAIT 进入 LAST_ACK (最后确认状态);

第四次: 客户向服务器发送确认段,确认字号段有效(ACK=1),表示客户传输的数据序号是x+1(seq=x+1),表示客户期望接收服务器数据序号为y+1+1(ack_seq=y+1+1);客户端状态由FIN_WAIT_2进入TIME_WAIT,等待2MSL时间,进入CLOSED状态;服务器在收到最后一次ACK后,由LAST_ACK进入CLOSED;

为什么需要等待2MSL

最后一个报文没有确认;

确保发送方的ACK可以到达接收方;

2MSL时间内没有收到,则接收方会重发;

确保当前连接的所有报文都已经过期。

六、应用层

为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。应用层重点:

数据传输基本单位为报文;

包含的主要协议:FTP(文件传送协议)、Telnet(远程登录协议)、DNS(域名解析协议)、SMTP(邮件传送协议),POP3协议(邮局协议),HTTP协议(Hyper Text Transfer Protocol)。

61 DNS详解

DNS(Domain Name System:域名系统)C/S,UDP,端口53:解决IP地址复杂难以记忆的问题,存储并完成自己所管辖范围内主机的 域名 到 IP 地址的映射。

域名解析的顺序:

1浏览器缓存,

2找本机的hosts文件,

3路由缓存,

4找DNS服务器(本地域名、顶级域名、根域名)->迭代解析、递归查询。

IP—>DNS服务—>便于记忆的域名

域名由点、字母和数字组成,分为顶级域(com,cn,net,gov,org)、二级域(baidu,taobao,qq,alibaba)、三级域(www)(12-2-0852)

62 DHCP协议详解

DHCP(Dynamic Configuration Protocol:动态主机设置协议):是一个局域网协议,是应用UDP协议的应用层协议。作用:为临时接入局域网的用户自动分配IP地址。

63 HTTP协议详解

文件传输协议(FTP):控制连接(端口21):传输控制信息(连接、传输请求),以7位ASCII码的格式。整个会话期间一直打开。

HTTP(HyperText Transfer Protocol:超文本传输协议)TCP,端口80:是可靠的数据传输协议,浏览器向服务器发收报文前,先建立TCP连接,HTTP使用TCP连接方式(HTTP自身无连接)。

HTTP请求报文方式:

GET:请求指定的页面信息,并返回实体主体;

POST:向指定资源提交数据进行处理请求;

DELETE:请求服务器删除指定的页面;

HEAD:请求读取URL标识的信息的首部,只返回报文头;

OPETION:请求一些选项的信息;

PUT:在指明的URL下存储一个文档。

631 HTTP工作的结构

632 HTTPS协议详解

HTTPS(Secure)是安全的HTTP协议,端口号443。基于HTTP协议,通过SSL或TLS提供加密处理数据、验证对方身份以及数据完整性保护

原文地址:https://blogcsdnnet/Royalic/article/details/119985591

在这个纷繁复杂的世界里,我们无法避免遭遇各种各样的问题和挑战。而这些问题和挑战需要我们持续学习和提升自己才能应对。因此,对于我来说,“知识的实用与浪漫”始终是一条不断追逐的道路。以下是我体会到“知识的实用与浪漫”的几个时刻。

第一个时刻是在我的大学毕业典礼上。在这个时刻,我感受到了我所学习的知识的实用性。我的大学专业是软件工程,我在大学里学习了如何编写代码、如何构建软件系统,以及如何解决软件开发过程中的各种问题。在毕业典礼上,我认识到这些所学的知识并不是充满浪漫的,但是它们确实是非常实用的。这些知识让我能够在就业市场中脱颖而出,并且在工作中更加得心应手。

第二个时刻发生在我与朋友旅行的时候。我们在一家当地酒吧里碰到了一位当地的老人,他讲述了他生活中的故事,一段充满了浪漫气息的爱情故事。当我们离开时,我对我的朋友说:“如果我不是去读计算机科学,而是去学写小说,那么我也可以创造出像这位老人的故事。”尽管我的专业是计算机科学,但这个时刻让我感受到了“知识的浪漫”。

第三个时刻发生在我工作中。我是一名软件开发工程师,我的任务是构建软件系统。哈哈,听起来好无趣。但是,当我们面对之前无法预测的问题时,我会使用我在大学里所学到的算法和数据结构知识,去为客户研发解决方案。这时,我感受到了“知识的实用”。在这个过程中,我能够用自己的专业知识去为客户解决问题,同时也能够获得工作上一种满足感,这让我对我的职业更加充满信心。

第四个时刻发生在我学习新技能的时候。最近,我开始学习摄影,因为我认为这是一种非常有趣的技能。尽管我还没有学到很多,但是在学习的过程中,我发现摄影所包含的知识让人感到十分的有趣和刺激,这让我感受到了“知识的浪漫”。

总之,在我生命中很多时刻都会让我体会到“知识的实用和浪漫”。也许有些时候这些知识缺乏有趣和刺激的性质,但是随着我们的成长和探索,我们会发现知识始终是我们生活中的一部分,同时也是我们在生命旅程中前行的力量所在。

欢迎分享,转载请注明来源:浪漫分享网

原文地址:https://hunlipic.com/langman/3371563.html

(0)
打赏 微信扫一扫微信扫一扫 支付宝扫一扫支付宝扫一扫
上一篇 2023-08-14
下一篇2023-08-14

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

    保存