计算机网络与操作系统知识点总结
2024-01-13 09:55:44 0 举报AI智能生成
计算机网络与操作系统知识点总结考前总结
作者其他创作
大纲/内容
计算机网络
概论
1 计算机网络产生和发展
ARPANET 1969 4个节点
发展
远程联机系统 50-60
Front End Processor 前端处理机 完成通信任务
Modem 调制解调器 数字转化为模拟信号
Terminal Controller 终端控制器 将低速线汇集到高速线 提高高速线利用率
计算机--计算机网络60-70
通信子网
网络节点 通信线路 完成通信任务
数据传输的物理信道
网络节点 转发数据路由选择差错控制流量控制 由路由器交换机网桥等
资源子网
连接到通信子网的服务器和主机系统组成 提供软硬件共享资源和数据处理能力
硬：CPU 存储器 硬盘 磁带
软：操作系统 数据库系统
以资源共享为目标
可以连接多个具有共享资源的服务器和主机系统
开放式标准网络80 -now
具有统一的网络体系结构 遵守标准化协议
OSI参考模型 CCITT建议 TCP/IP协议族
定义
若干台具有独立功能的计算机系统，用某种和多种通信介质连接起来，通过完善的网络协议，在数据交换的基础上 实现网络资源共享的系统成为计算机网络
独立：无主从之分
网络协议：计算机网络的关键技术
数据交换： 网络的最基本功能
资源共享：最终目的
网络协议：计算机网络的关键技术
数据交换： 网络的最基本功能
资源共享：最终目的
分类
按范围
广域网 WAN
Internet 是目前最大的广域网
不规则型
局域网 LAN
总线型 星型 环型
城域网 MAN
按拓扑结构
星型网 （点点通信独占信道）
从中央向外辐射
任何两节点必须经过中央节点转发
中央节点可靠性重要
环形网（多点通信 共享信道）
所有结点为一个环路
中间断开网络瘫痪
总线网（多点通信 共享信道）
一条总线连接所有结点
任何结点故障不会影响其他结点
不规则型（点点通信独占信道）
每个结点至少和其他两个结点连接
可靠性高
布线灵活
数据交换方式
电路交换网
建立连接 传输数据 拆除连接
独占信道资源
实时性好 信道利用率低
分组交换网
换整为零 存储转发
信道利用率低 差错控制 安全性
延迟大 实时性差
信元交换网
全优
53字节信元 高速光纤信道 高速ATM交换机
功能
远程登录
文件传输
电子邮件
数据库服务
WWW服务
即时通讯
数据链路层
功能：在相邻节点之间保证数据帧的透明传输
数据帧： 数据链路层最小数据传输单元 DPDU
差错控制（冲击噪声）
原因
热噪声：传输介质内分子热运动
干扰幅度小 持续性 对模拟通信影响大
冲击噪声；外界干扰
干扰幅度大 突发性 对数字通讯影响大
纠错
码距：等长码字的不同位数
编码系统中最小码字距离为海明距离
检测d d+1 纠正d 2d+1
编码系统中最小码字距离为海明距离
检测d d+1 纠正d 2d+1
编码效率： R=m/n=m/(m+r)
m为信息位串长度 r为校验位串长度
m为信息位串长度 r为校验位串长度
网络协议
网咯体系结构
物理通讯在物理层 其余为虚拟通信
通信要对层进行
虚拟通信：
逻辑通信 本层协议不受其它层影响
通过层间接口调用底层服务
n-1层为n层服务 n层直接使用n-1层
间接使用n-2 n-3
层与层间为黑匣子 接口不变 不影响其它层
逻辑通信 本层协议不受其它层影响
通过层间接口调用底层服务
n-1层为n层服务 n层直接使用n-1层
间接使用n-2 n-3
层与层间为黑匣子 接口不变 不影响其它层
对等层通过协议实现
相邻层通过服务实现
相邻层通过服务实现
OSI参考模型
开放系统互连标准
Open System Interconnect
Open System Interconnect
7层
网络通信
物理层PH
完成原始数据位流在物理介质上的传输
数据链路层DL
完成数据帧在相邻结点间透明（无差错 无丢失 无重复 无顺序错误）传输
网络层 N
完成报文分组在源目的结点间的传输
传输层 T
完成报文段在源目的主机进程间的传输
数据处理
会话层S
会话管理 通信方向控制（单工 半双工 全双工）
表示层 P
数据格式转换 加密解密 压缩解压
应用层 A
各种网络服务 （文件服务 电子邮件服务 数据库服务）
Internet模型
（TCP/IP参考模型）
（TCP/IP参考模型）
应用层
（应用层 表示层 会话层）数据处理
FTP（文件传输）
SMTP 简单邮件传输
DNS 域名服务
HTTP 超文本传输
SMTP 简单邮件传输
DNS 域名服务
HTTP 超文本传输
传输层
TCP 传输控制协议
可靠 面向连接的
将报文以字节流从源主机进程发到目的主机进程
UDP 用户数据报协议
不可靠 非面向连接
互联网层
IP
IP是Internet参考模型核心协议
将IP分组以数据报方式从源主机发到目的主机
子网层
数据链路层 物理层
以太网协议 FDDI
PPP SLIP
PPP SLIP
数据通信基础与物理层
数据通信基础
通信系统模型
信源-》变换器-》信道-》反变换器-》信宿
（发送端 ） | （接收端 ）
噪声源
（发送端 ） | （接收端 ）
噪声源
信源 ：将各种信息转换为原始物理信号
变换器 反变换器： 对原始物理信号进行变换 以便在给定的信道上传输
信道： 传输信号的一条通路 一个物理线可构成一个或多个信道
噪声源： 信道自身的噪声以及周围环境对信道的干扰
信宿： 将物理信号转化为信息
变换器 反变换器： 对原始物理信号进行变换 以便在给定的信道上传输
信道： 传输信号的一条通路 一个物理线可构成一个或多个信道
噪声源： 信道自身的噪声以及周围环境对信道的干扰
信宿： 将物理信号转化为信息
模拟信号： 信号在传输过程中连续变换
数字信号： 信号在传输过程中离散变换
模拟通信： 通过模拟信号来传输数据
数字通信： 通过数字信号来传输数据
数字信号： 信号在传输过程中离散变换
模拟通信： 通过模拟信号来传输数据
数字通信： 通过数字信号来传输数据
数字通信： 抗干扰强 远距离 安全性 适合多媒体信息
信号带宽： 信号能量所集中的频率范围（频谱）H
数字信号来说： H=1/τ τ为脉冲宽度
数据率越高 脉宽越窄 数字信号的带宽越大
数据率越高 脉宽越窄 数字信号的带宽越大
信道：由物理传输介质和通信设备组成
一条物理线路有多个信道
一条物理线路有多个信道
带宽
信道允许传输信号的频率范围 Hz
通常用数据率（每秒最多二进制位数）bps
通常用数据率（每秒最多二进制位数）bps
奈奎斯特定理（无噪声信道）
C=2HlogL C：数据率 L:数字信号的离散取值数目
C=2HlogL C：数据率 L:数字信号的离散取值数目
波特率
码元速率 每秒传输码元数目
C=BlogL
C=BlogL
误码率
数字信号在传输过程中出错的概率
P=Ne/N Ne：出错的比特数
N: 传输总比特数
P=Ne/N Ne：出错的比特数
N: 传输总比特数
通信方向
单工
半双工
全双工
数字信号的编码
非归0编码
高电平 0 低电平 1
编译码简单 同步困难 低速数据通信计算机内部
曼彻斯特编码
每位中间跳变 高到低表示0
自带时钟 同步容易 抗干扰强
编译复杂 占用更多信道带宽
用于以太网
编译复杂 占用更多信道带宽
用于以太网
差分曼彻斯特编码
中间跳变作为同步 开始时跳变为0 否则为1
自带时钟 同步容易 抗干扰更强
编码更复杂 带宽多一倍
令牌环网
编码更复杂 带宽多一倍
令牌环网
数字调制技术
基带信号： 由信源产生的原始电信号
载波： 频率较高的正弦波信号
调制： 将基带信号加载到载波上，即按基带信号的变换规律去改变载波的某些参数
解调：从载波中提取基带信号
载波： 频率较高的正弦波信号
调制： 将基带信号加载到载波上，即按基带信号的变换规律去改变载波的某些参数
解调：从载波中提取基带信号
脉码调制： PCM
采样 量化 编码
采样 量化 编码
采样定理： 模拟信号的带宽为H 采用频率B只要大于或等于2H就能够恢复原模型信号 B≥2H
量化： 将采样得的信号幅值分级取整
量化误差：量化取整值与实际幅值之间的误差
分散数目2n次方 编码长度为n
分级越多 误差越小
量化误差：量化取整值与实际幅值之间的误差
分散数目2n次方 编码长度为n
分级越多 误差越小
编码： 量化后的整数值用n位2进制数表示
差分脉码调制
输出为当前值和上一个值之差
压缩作用
（相邻采样点差的不大）
压缩作用
（相邻采样点差的不大）
数据同步方式
字符同步
异步通信（仅针对一个字符内所含2进制进行同步）
同步容易 效率低每个字符都有起始停止位 低速通行
同步容易 效率低每个字符都有起始停止位 低速通行
位同步
针对一个数据块内所含的二进制位进行同步
每个数据块仅需2个同步位模式的额外开销 效率高
同步困难 高速通信
每个数据块仅需2个同步位模式的额外开销 效率高
同步困难 高速通信
外同步： 提供专门的同步时钟信号
内同步：将同步信号嵌入数据编码内部
内同步：将同步信号嵌入数据编码内部
多路复用技术
将多个信道复用在一条物理线路上 使一条物理线路能够同时传输多路数据信号
频分多路复用
物理线路总带宽分成若干较小的带宽的子信道 每个子信道传输一路信号
将不同信号加载到不同载波上
将不同信号加载到不同载波上
时分多路复用
将一条高速物理线路的传输时间分为若干相等的时间片轮流使用
CH（高速线路容量 数据率）≥∑Ci（低速线路容量）
没有数据的低速线仍分配时间片 浪费信道带宽
CH（高速线路容量 数据率）≥∑Ci（低速线路容量）
没有数据的低速线仍分配时间片 浪费信道带宽
统计时分多路复用
有传输的线路才分配时间片
允许CH＜ci
利用率高
允许CH＜ci
利用率高
操作系统
概述
定义： 一组管理和控制计算机软件和硬件资源，合理组织计算机系统工作流程，方便用户使用的软件集合
核心：计算机的管理者和控制者 其他软件的运行平台和服务接口 用户使用接口
核心：计算机的管理者和控制者 其他软件的运行平台和服务接口 用户使用接口
目标 方便性 ：使计算机更加容易使用
有效性：使计算机更加高效
可扩充性
有效性：使计算机更加高效
可扩充性
作用： 用户与计算机硬件系统之间的接口
用户与计算机系统资源的管理者
扩充机器
用户与计算机系统资源的管理者
扩充机器
发展
1. 无操作系统时代
专注于单个用户及程序
交互性好
2.批处理系统
单道批处理系统
一次调入一个作业到内存
计算机连续运转 没有交互 顺序性
多道批处理系统
由不同的用户提交的多个作业同时常驻主存运行
多道性 无序性 调度性
3.分时操作系统
分时系统：
一台计算机连接多个终端的计算机系统
一台计算机连接多个终端的计算机系统
分时技术：
处理机响应时间分片，用户轮流使用，结束后1等待
处理机响应时间分片，用户轮流使用，结束后1等待
4.实时操作系统
对于外部请求在规定时间内完成
基本特征
1.并发
并发： 两个或多个事件在同一时间段发生
并行： 两个或多个事件在同一刻发生
并行： 两个或多个事件在同一刻发生
计算机的并发：
再多道程序环境下，一段时间内，宏观上有多个程序在运行
在单处理及系统中，每一刻仅有一道运行
微观上这些程序只能是时分的交替执行
再多道程序环境下，一段时间内，宏观上有多个程序在运行
在单处理及系统中，每一刻仅有一道运行
微观上这些程序只能是时分的交替执行
2.共享
多个计算任务对系统资源共同使用
互斥共享方式：打印机
同时访问方式：磁盘 内存
同时访问方式：磁盘 内存
3.虚拟
把一个物理实体变为若干逻辑上的对物
虚拟处理机 ，虚拟内存 虚拟设备等
4.异步性
多道程序，只有进程获取所需资源才执行
进程执行是停停走走
进程执行不可预知
进程执行是停停走走
进程执行不可预知
主要功能
处理机管理功能
存储器管理功能
文件管理功能
设备管理功能
用户接口功能
操作系统结构
无结构操作系统
模块化操作系统（结构化思想）
提高正确性 可理解性 可维护性
增强可移植性
结构划分困难 调用关系复杂
分层操作系统结构
模块化基础线上分层
层内互相调用
层间单向调用 高调低
层间单向调用 高调低
划分原则：
程序潜逃
运行频率
公用模块
用户接口
程序潜逃
运行频率
公用模块
用户接口
内核：
将最靠近硬件的低层OS部分称为操作系统内核 常驻主存
将最靠近硬件的低层OS部分称为操作系统内核 常驻主存
提高正确性 可理解性 可维护性 可移植性
开发调试效率高 ：逐层开发
降低模块间耦合度
开发调试效率高 ：逐层开发
降低模块间耦合度
微内核
实现OS核心功能的小型内核，运行在核心态常驻内存
微内核技术将OS分为2部分：
1提供各类服务的一组服务器进程
2内核 只提供客户服务器和硬件相关的功能
1提供各类服务的一组服务器进程
2内核 只提供客户服务器和硬件相关的功能
OS采用客户及服务器 工作模式
提高灵活性 扩充性 内核更小 稳定 可靠
可运行于分布式系统
操作系统运行效率低
操作系统运行效率低
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