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计算机专业知识（中公教育版）

2022-09-18 10:17:30   0  举报

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

AI智能生成

事业单位计算机专业知识思维导图，不段完善中。

计算机科学与技术

事业单位

事业单位备考

作者其他创作

大纲/内容

网络技术基础

计算机网络概述

计算机网络发展阶段

第一阶段

从单个网络ARPANET向互联网发展，1969年美国国防部创建

第二阶段

建成了三级结构的互联网，三级网络分别为：主干网、地区网、校园网（企业网）

第三阶段

多层次的ISP（互联网服务提供商）结构的互联网

计算机网络概念及组成

由通用、可编程的硬件互连二成

组成

物理组成

硬件

主机

通信处理机

通信线路

交换设备

软件

资源共享软件

工具软件

协议

功能组成

通信子网

传输介质

通信设备

网络协议

资源子网

主机

终端

信息资源

软件资源

工作方式

边缘部分

主机

核心部分

网络

路由

计算机网络的功能

数据通信

资源共享

提高性能

负载均衡

分布式处理

计算机网络的分类

按作用范围分类

广域网（WAN）

城域网（MAN）

局域网（LAN）

个人区域网（PAN）

按拓扑结构分类

星型拓扑结构

树形拓扑结构

总线拓扑结构

环形拓扑结构

网状拓扑结构

按使用范围分类

公用网

专用网

按逻辑功能分类

通信子网

资源子网

按通信方式分类

点对点传输网络

如：星型网络、环形网络

广播式传输网络

如：无线网络、总线型网络

计算机网络的性能指标

速率

单位：bit/s或b/s、bps

带宽

单位时间内网络中某信道所能通过的“最高数据率”，bit/s

时延

发送时延

传播时延

处理时延

排队时延

吞吐量

单位时间内通过某个网络的数据量

时延带宽积

传播时延*带宽

利用率

往返时间

计算机网络体系结构中的相关概念

网络协议

三要素

语法

语义

同步

基本概念

实体

协议

对等实体

服务

数据封装

解封装

OSI参考模型

层次结构

应用层

面向应用

协议

如：TELNET、FTP、HTTP、SMTP

表示层

数据格式转换、加密解密

协议

如：ASCII、JPEG、MPEG

会话层

会话建立和维护

协议

如：NetBIOS、RPC

运输层

进程逻辑通信

协议

如：TCP、UDP、SPX

网络层

路由选择、拥塞控制

如：路由器、防火墙

协议

IP、ARP、ICMP、IGMP

数据链路层

封装帧

如：网桥、交换机

协议

如：PPP、HDLC

物理层

数据通路

如：中继器、集线器

TCP/IP模型

层次结构

应用层

运输层

网际层IP

网络接口层

五层协议的体系结构

应用层

运输层

网络层

数据链路层

物理层

TCP/IP和OSI的区别

TCP/IP解决的是多种异构网络的互联问题；OSI和CCITT最初只考虑使用一种标准的公用数据网，将各种不同的系统互联在一起

TCP/IP一开始就强调面向连接和无连接服务；OSI在开始时只强调面向连接服务

TCP/IP有较好的网络管理功能，并能在实际中使用；OSI只获得了一些理论研究成功，在市场化方面并未成功

物理层

概述

特性

机械特性

电气特性

功能特性

过程特性

数据通信的理论基础

数据通信

信息

数据

信号

数据通信系统的组成

源系统

传输系统

目的系统

数据通信系统分类

联机实时系统

远程批处理系统

分时处理系统

数据通信系统的主要性能指标

有效性指标

特征性指标

差错率

可靠性

物理传输媒体

导引型传输媒体

同轴电缆

用于有线电视网络

分类：细缆、粗缆

双绞线

3类、5类、6类

分类

屏蔽双绞线

无屏蔽双绞线

光纤

特点

优点

通信容量大、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保密性好、性能可靠、成本低、传输距离远

缺点

必须使用专用设备，价格高

分类

多模光纤

适合近距离传输

单模光纤

适合远距离传输

非导引型传输媒体

短波传输

无法抵御窃听和防止各种恶意干扰，可靠性低，通信质量差

地面微波

优点

工作频带宽

通信容量大

可靠性好

稳定性好

通信效果好

灵活性好

投资小

见效快

缺点

中继站选点复杂

易受自然环境影响

通信保密性差

卫星通信

优点

频带宽

通信容量大

信号受干扰较小

通信较稳定

缺点

传播时延长

传播损耗大

受大气层影响大

光波通信

优点

方向性好

易于制造

价格便宜

编码与传输技术及传输系统

编码方法

模拟数据编码方法

数字数据编码方法

传输方式

基带传输和频带传输

串行传输和并行传输

异步传输和同步传输

单工传输、半双工传输和全双工传输

相关概念

波特率

单位：Baud

比特率

bit/s、b/s、bps

码元

带宽

奈奎斯特定理和香农定理

奈奎斯特定理

香农定理

信道的带宽或信道中的信噪比越大，信道的极限信息传输速率越高

实际信道上能够达到的信息传输速率要比香农的极限信息传输速率低

数据链路层

基本功能

链路管理

帧同步

差错检测

透明传输

数据帧

网络中数据传输的最小单位

组帧方法

字符计数法

字节填充的首尾定界符法

比特填充的首尾标志法

将01111110作为开始和结束标志

填充：数据部分检测到5个连续为1，则在后面插入0，如：010101111110->0101011111010

接收方：遇到5个连续的1，就去掉后方的0

物理编码违例法

差错控制

检错编码

水平/垂直奇偶校验码

循环冗余校验

纠错编码

海明法

点对点协议PPP

组成

格式

特点

在物理层只支持点对点线路连接，不支持点多多连接，只支持全双工通信，不支持单工通信和半双工通信，支持异步和同步通信

只实现帧封装、传输、拆帧与校验功能；不使用帧序号，不提供流量控制功能

只要求接收端进行CRC校验，若帧传输正确，则接收该帧，否则丢弃

多路访问协议

信道划分协议

时分多路复用

频分多路复用

波分多路复用

码分多址

随机接入协议

ALOHA协议

CSMA协议

轮流协议

轮询协议

令牌协议

局域网

概述

特点

为一个单位使用

地理范围和站点数目有限

与采用非光纤技术的广域网相比，具有较高的数据率、较低的时延和较小的误码率

优点

具有广播功能

便于系统的扩展和演变，各个设备的位置可以灵活调整

提高了系统的可靠性、可用性和生存性

各个站点之间的关系是平等的，不存在主从关系

主要技术因素

网络拓扑结构

传输媒介

介质访问控制方法

主要拓扑结构

星形、环形、树形、总线

主要传输媒介

双绞线，同轴电缆、光纤

介质访问控制技术

静态划分信道

动态媒体接入控制

随机接入

受控接入

以太网

协议

CSMA/CD

只能双向交替通信（半双工通信）

MAC帧

DIX Ethernet V2标准

IEEE 802.3标准

无效MAC帧

帧的长度不是整数个字节

用收到的帧检验序列FCS查出有差错

收到的MAC帧的数据字段长度不在46-1500字节之间

传输媒体

粗缆、细缆、双绞线、光纤

高速以太网

传输速率等于100Mbit/s

100BASE-T

吉比特

令牌环网

IBM的Token Ring

虚拟局域网(VLAN)

IEEE 802局域网标准族

IEEE 802协议标准

分类

定义局域网体系结构、网络互连，以及网络管理与性能测试的IEEE 802.1标准

定义LLC子层功能与服务的IEEE 802.2标准

定义不同介质访问控制技术的相关标准

介质访问控制协议标准

IEEE 802.3标准：定义CSMA/CD总线MAC子层与物理层的标准

IEEE 802.11标准:定义无线局域网MAC子层与物理层的标准

IEEE 802.15标准：定义无线个人区域网MAC子层与物理层的标准

IEEE 802.16标准:定义无线城域网MAC子层与物理层的标准

局域网的组网技术

组网设备

传输媒体

以太网组网技术

网络层

数据交换方式

电路交换

特点

独占线路资源

实时性好

可靠性高

面向连接

传输效率低

报文交换

特点

无连接通信

存储转发

分段占用

传输的数据不存在先发先至、后发后至的情况，报文是一个整体，也是一个发送的数据，只要数据到达，则报文传输完毕

数据在存储转发是，会产生时延

分组交换

虚电路方式

连接建立

信息传送

释放连接

数据报方式

特点

支持面向连接、和无连接的两种工作模式

采用传统记时分复用技术动态地分配线路资源，线路利用率高

有差错控制，数据传输可靠性高

存在传输时延

路由选择

路由选择算法

静态路由选择

简单，开销小，但不能及时适应网络的变化，使用于简单的小网络

动态路由选择

较好地适应网络状态的变化，但实现较复杂、开销大，适用于较复杂的大网络

路由选择协议

内部网关协议

RIP

使用UDP传送

算法

距离向量算法

优点

优点实现简单、开销小

缺点

限制网络的规模，它能使用的最大距离为15

路由器之间交换的路由信息是路由器中完整的路由表，随着网络的规模的扩大，开销也随之增大

当网络出现故障是，RIP要经过较长时间才能将此信息传送到所有的路由器

OSPF

使用IP传送

算法

分布式的链路状态协议

特征

向本自治系统中的所有路由器发送消息，这里使用的方法是洪泛法

发送的信息是与本路由器相邻的所有路由器的链路状态，但这只是路由器所知道的部分信息。

只有当链路状态发生变化时，路由器才通过洪泛法向所有路由器发送此消息

外部网关协议

边界网关协议（BGP）

运行在TCP上

使用于不同自治系统中的路由器交换信息

路径向量路由选择协议

网络层协议

IP协议

IPv4地址

32位二进制

分类的IP地址（IP地址=网络号，主机号）

IP地址网络号和主机号占位

练习

总结

A类

网络号固定为0开头，占一个字节，0,0000000

图解

B类

网络号固定为10开头，占二个字节，10,000000，00000000

图解

C类

网络号固定为10开头，占三个字节，110,00000，00000000，00000000

图解

D类

用于多播

E类

保留

IP地址和物理地址

IP地址是逻辑地址

数据链路层使用的是MAC地址

IP数据报

版本（4位）

IPv4(0100)

IPv6(0110)

首部长度（4位）

区分服务（8位）

总长度（16位）

标识（16位）

标志（3位）

片偏移（13位）

生存时间（8位）

首部检验和（16位）

源地址（32位）

目的地址（32位）

可变部分

划分子网和子网掩码

划分子网

目的

分成不同的内部网络

方法

从主机号中借出若干位做为子网号

IP地址::网络号，子网号，主机号

子网掩码

用途

用来确定某个IP地址是否进行了子网划分

子网掩码计算

例子

无分类编址（CIDR）

子主题

ARP

ICMP

网络互联

运输层

应用层

Intenet及其应用

网络安全与网络管理

计算机科学技术基础

计算机及其应用基础知识

计算机的特点、分类及应用

计算机的特点

运算速度快

单位时间内执行指令的平均条数，单位：MIPS（百万条指令每秒）

计算精度高

存储容量大

超大存储容量

自动化程度高

存储程序（程序+数据事先存入内存）

通用性强

能处理数据、非数据（能转成二进制），采用程序方式

计算机分类

按用途和使用范围

通用计算机

科学计算、工程计算、数据处理、工业制造

解决给类问题

专用计算机

数控机床、轧钢控制、银行存款

针对性强、效率高、简单

按一次所能传输和处理的二进制位数

8位

16位

32位

64位

按规模和处理能力

巨型

大型

小型

微型

工作站

服务器

计算机的应用

第一台通用计算机ENIAC：1946年美国宾夕法尼亚大学，用于军事方面

科学计算

天气预报、地震分析、导弹拦截、弹道计算

信息处理

办公自动化、库存管理、财务管理、图书资料管理

计算机辅助系统

计算机辅助设计（CAD）

计算机辅助制造（CAM）

计算机辅助教育（CAI）

计算机辅助测试（CAT）

过程检测与控制

多媒体应用

计算机网络

人共智能

数制及其转换，信息编码、数据表示，算数运算和逻辑运算

制数

二进制（0-1）

逢2进1、借1当2

0:0000，1:0001，2:0010，3:0011，4:0100，5:0101，6:0110，7:0111，8:1000，9:1001，10:1010

八进制（0-7）

逢8进1、借1当8

十进制（0-9）

逢10进1、借1当10

十六进制（0-9 A-F）

逢16进1、借1当16

转换

二、八、十六进制转十进制

=位数*基数的（位数-1）次方

十进制转成非十进制

整数部分：除基取余（商为0）、倒叙

小数部分：乘基取整（小数部分为0）、顺序

二进制和八进制转换

二进制转八进制

将二进制数三位为一组转成八进制

八进制转二进制

将八进制每一位转成二进制

二进制和十六进制转换

二进制转十六进制

将二进制数四位为一组转成十六进制

十六进制转二进制

将十六进制每一位转成二进制

信息编码

数字编码

8421码

字符编码

ASCII

0-9(48-57)

A-Z(65-90)

a-z(97-122)

数据表示

无符号数和有符号数

定点机器数的表示方法

正数（第一位0）

原码、反码、补码都一样

负数 (第一位1）

原码、反码（按位取反）、补码（反码+1）

算数运算和逻辑运算

二进制算数运算

加

0+0=0

0+1=1

1+0=1

1+1=10

减

0-0=0

0-1=1

1-0=1

1-1=0

乘

0*0=0

0*1=0

1*0=0

1*1=1

除法

0/0 无意义

0/1=0

1/0=0 无意义

1/1=1

二进制的逻辑运算

逻辑加（或）（+、V）

0V0=0

0V1=1

1V0=1

1V1=1

逻辑乘（与）（X、^、.)

0^0=0

0^1=0

1^0=0

1^1=1

逻辑否定（非）

计算机硬件系统

硬件系统组成部分

概述

冯诺依曼提出：计算机之所以能实现自动化处理，是因为采用了“存储程序”工作原理

现代计算机的理论基础

冯诺依曼机特点

计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成

计算机内部采用二进制数表示指令和数据

采用“存储程序”的方式，将指令和数据放入同一个存储器中，并可按地址寻访

指令由操作码和地址码构成

早期以运算器为中心，为其他部件传送数据

数算器和控制器：中央处理器（CPU）

运算器

算数逻辑单元（ALU）

算数运算

逻辑运算

控制器

取指令

分析指令

执行指令

存储器

存放程序和数据

存储单位

1KB=1024B=2^10B

1MB=1024KB=2^20B

1GB=1024MB=2^30B

1TB=1024GB=2^40B

位（bit）:存储最小单位

字节：存储容量的度量单位，数据处理的基本单位

分类

内部存储器

特点：容量小、存取速度快

存放运行器需要的程序和数据

分类

随机存取器(RAM)

特点：可读/写，可随机存取，易失性，掉电后所有信息会丢失

静态随机存取器（SRAM）

存取速度快，但集成度低，功耗较大

动态随机存储器（DRAM）

集成度高、价位低、存储容量大和功耗低，存取速度比SRAM慢

只读存取器（ROM）

特点：内容固定不变，只读不可写，掉电后信息不丢失

分类

只读存储器（MROM）

可编程只读存储器（PROM）

只能写一次

可擦除可编程只读存储器（EPROM）

可多次改写

用电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）

可多次改写

外存储器

特点：存取速度慢、容量大、掉电不丢失信息

分类

硬磁盘存储

性能指标：存储容量、平均存取时间、数据传输率

存储容量=磁头数*磁道数*扇区数*每扇区字节数

转速高，存取快

软盘存储器

转速低，存取慢

子主题

高速缓冲存储器

缓解内存与CPU之间速度不匹配的问题

输入设备

键盘

鼠标

光笔

触摸屏

图形数字化仪

扫描仪

摄像头

输出设备

显示设备

电信号转成视觉信号

屏幕大小：屏幕对角长度

分辨率：宽*高

像素越多分辨率越高图像越清晰

灰度级

灰度级越高，图像层次越清晰、逼真

刷新率

刷新频率

单位：HZ

刷新存储器

打印机

绘图仪

投影仪

PC机硬件的基础知识

总线

分类

数据总线

传输各种部件之间的数据信息

双向

地址总线

指出总线中源数据所在存储单元的地址

单向

控制总线

传输各种控制信号

双向

性能指标

总线宽度

总线带宽

单位：B/s

总线带宽=总线工作频率*总线宽度/8

总线复用

信号线数

地址线总线、数据总线、控制总线的线数之和

总线控制方式

突发工作、自动配置、逻辑方式、仲裁方式、计数方式

总线标准

ISA总线

EISA总线

PCI总线

VESA总线

AGP总线

USB总线

主板

芯片组（决定主板性能）

北桥芯片

与CPU联系，控制内存、AGP

南桥芯片

负责I/O总线之间的通信

辅助功能

CPU监控

高级电源管理接口

CPU

组成

控制器

从内存中取出指令，并指出下一条指令在内存中的位置

对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以启动规定的动作

指挥并控制CPU、内存和输入、输出设备之间数据流动的方向

运算器

执行算数运算

执行所有逻辑运算，并进行逻辑测试

功能

指令控制

操作控制

时间控制

数据加工

中断处理

CPU中的寄存器

通用寄存器

专用寄存器

程序技数器

指令寄存器

存储器数据寄存器

存储器地址寄存器

程序状态字

显卡

功能

数/模信号转换

输出和显示图形

图像处理

分类

核芯显卡

优点

低功耗、高性能

缺点

配置核芯显卡的CPU通常价格低廉

集成显卡

优点

功耗低、发热量小

缺点

性能低、我法单独更换

独立显卡

优点

单独安装、性能强、容易硬件升级

缺点

增加系统功耗、发热量大、占用更多的存储空间

工作原理

数据经过总线送到北桥芯片，再送到图形处理GPU中进行处理

将处理完的数据送到显存

将显存读取出的数据送到RAM DAC进行处数据转换（数字信号转换成模拟信号）。若是DVI类型的显卡，则直接输出数字信号。

将转换完的模拟信号送到显示屏

外部设备

输入/输出设备、外存储器设备、多媒体设备、网络通信设备、过程控制设备

计算机软件系统

概念

软件：计算机系统运行的指令、数据和相关文档的集合

分类

系统软件

操作系统

功能

管理计算机的全部硬件资源、软件资源和数据资源

特点

并发性、共享性、虚拟性、异步性

分类

分时操作系统

Linux/Unix

多窗口、多任务系统

Windows

网络操作系统

Windows Server

语言处理程序

汇编程序、编译程序、解释程序

数据库管理系统

Oracle、MySQL、SQL Server、Access

系统辅助处理程序

编辑程序、调试程序、诊断程序、硬件维护程序、网络管理程序

应用软件

文字处理软件、表格处理软件、事务管理软件、辅助设计软件、实时控制软件

程序设计语言和面向对象技术

程序设计语言

机器语言

优点：运算效率高、占用内存少

缺点：但刻度性差，难以识别、记忆、查错

汇编语言

优点：简洁、运算效率较高、占用内存少

缺点：但通用性差、可移植性差

高级语言

优点：通用性强、实现效率高、可维护性好，可移植性好，易懂、易理解。

缺点：执行效率低、对硬件可控性弱

面向对象技术

特征

抽象

继承

封装

多态

大数据技术基础知识

大数据特征

数据规模大

数据类型多

数据处理速度快

数据价值密度低

大数据的结构

结构化数据

二维表存储-关系数据库存储

半结构化数据

XML、JSON

非结构化数据

文本、图片、音频、视频

大数据处理分析工具

Hadoop

HDFS

分布式存储

MapReduce

分布式计算

HPCC

Storm

分布式的、容错的实时计算系统

Apache Drill

大数据的应用

电子政务

医疗卫生

新能源

零售行业

气象行业

物联网技术基础知识

特征

各种感知技术的广泛应用

建立在互联网上的泛在网络

具有智能处理的能力，能够对物体实施智能控制

技术架构

感知层

网络层

应用层

关键技术

传感器技术

RFID标签

嵌入式系统技术

云计算技术基础知识

为用户提供

随时获取

按需使用

随时扩展

按使用量付费

架构

基础设施即服务（IaaS)

平台即服务（PaaS)

软件即服务（SaaS)

特点

安全

方便

数据共享

无限可能

公共云成本较低

IaaS满足企业不同需求

大企业倾向架设私有云

关键技术

虚拟化技术

云存储技术

安全技术

资源监控

自动部署

发展趋势

云计算扩展投资价值

混合云计算的出现

以云为中心的设计

移动云服务

人工智能技术基础知识

智能的特征

具有感知能力

具有记忆能力

具有思维能力

具有学习能力

具有行为能力

研究的基本内容

知识表示

机器感知

机器思维

机器学习

机器行为

主要研究领域

自动定理证明

博弈

模式识别

智能信息检索

知识发现和数据挖掘

专家系统

多媒体技术基础知识

多媒体分类

感知媒体

语言、图像、文字

表示媒体

语言编码、图像编码、文本编码

表现媒体

键盘、鼠标、摄像机、显示器、打印机

存储媒体

磁盘、磁带、光盘

传输媒体

双绞线、同轴电缆、光纤

多媒体技术

特征

集成性

实时性

交互性

发展趋势

媒体多样化

多媒体终端智能化

多媒体设备控制集中化

多媒体技术网络化

多媒体信息传输统一化

数据压缩类型

无损压缩

赫夫曼算法

LZW算法

有损压缩

脉冲编码调制（PCM）

预测编码

变换编码

信息获取

工具

扫描仪

照相机

摄像机

录音设备

计算机

音频的数字化

采样、量化、编码、将模拟声音变数字音频

常见的媒体格式

听觉

WAV

声音不失真，但占磁盘空间大

MIDI

常用与音乐创作

MP3

有损压缩

WMA

视觉

位图图像

BMP

几乎不压缩

GIF

无损压缩

TIFF

JPEG

静止图像压缩，有损压缩

矢量图形

Adobe Illustrator的格式

CDR

CorelDRAW的格式

DWG

AutoCAD的格式

DXF

AutoCAD的格式

动态图像

AVI

音视频同步回放

MOV

QuickTime

MPG

MPEG压缩

MP4

FLV

文件小、加载快

计算机信息安全技术