【導(dǎo)讀】后，短短50年里，計(jì)算機(jī)技術(shù)經(jīng)歷了巨大的變革。學(xué)術(shù)界經(jīng)常使用器件（硬件）劃分計(jì)算機(jī)的發(fā)展史，如第一代電子管計(jì)算機(jī)，第二代晶體管計(jì)算機(jī)，第三代集成電路計(jì)算機(jī)，第四代大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)，目前提出了所謂的第五代計(jì)算。從1946年到50年代后期為電子管計(jì)算機(jī)時(shí)期。體積龐大、功耗高、運(yùn)算速度較低。如ENIAC占地170m2，重達(dá)30噸，功耗為140kW，有18000多個(gè)電子管，每秒鐘能進(jìn)行。這一階段，計(jì)算機(jī)主要用于軍事、國防等尖端技術(shù)領(lǐng)域。除了ENIAC以外，1945年左右，馮·諾依曼等人在研。IBM公司1954年12月推出的IBM650是第一代計(jì)算機(jī)的代表。自從1947年晶體管在貝爾實(shí)驗(yàn)室誕生后，引發(fā)了一場(chǎng)影響深遠(yuǎn)的電子革命。了晶體管器件，而且存儲(chǔ)器改用速度更快的磁芯存儲(chǔ)器;與此同時(shí)高級(jí)編程語言和系統(tǒng)軟件的出現(xiàn)，也大大提高了計(jì)算機(jī)的性能和。拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。司1964年研制成功的CDC6600。出現(xiàn)，迅速取代了磁芯存儲(chǔ)器，計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器向大容量、高速度的方向飛速發(fā)展。術(shù)邏輯單元組成，核心是算術(shù)邏輯單元。

　　

【正文】 完畢，于是引起 DMA 控制器向CPU 發(fā)出中斷信號(hào)。 ③ 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 用于暫存每次傳送的數(shù)據(jù)（一個(gè)字）。當(dāng)輸入時(shí)，由設(shè)備（如磁盤）送往數(shù)據(jù)緩沖寄存器，再由緩沖寄存器通過數(shù)據(jù)總線送到內(nèi)存。反之，輸出時(shí)，由內(nèi)存通過數(shù)據(jù)總線送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器，然后再送到設(shè)備。 ④ “DMA請(qǐng)求 ”標(biāo)志 每當(dāng)設(shè)備準(zhǔn)備好一個(gè)數(shù)據(jù)字后給出一個(gè)控制信號(hào)，使 “DMA”請(qǐng)求標(biāo)志置 “1”。該標(biāo)志置位后向 “控制 /狀態(tài) ”邏輯發(fā)出 DMA 請(qǐng)求，后者又向 CPU 發(fā)出總線使用權(quán)的請(qǐng)求（ HOLD）， CPU 響應(yīng)此請(qǐng)求后發(fā)回響應(yīng)信號(hào) HLDA， “控制 /狀態(tài) ”邏輯接收此信號(hào)后發(fā)出 DMA 響應(yīng)信號(hào)，使 “DMA請(qǐng)求 ”標(biāo)志復(fù)位，為 交換下一個(gè)字做好準(zhǔn)備。 ⑤ “控制 /狀態(tài) ”邏輯 它由控制和時(shí)序電路，以及狀態(tài)標(biāo)志等組成，用于修改內(nèi)存地址計(jì)數(shù)器和字計(jì)數(shù)器，指定傳送類型（輸入輸出），并對(duì) “DMA請(qǐng)求 ”信號(hào)和 CPU 響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行協(xié)調(diào)和同步。 ⑥ 中斷機(jī)構(gòu) 當(dāng)字計(jì)數(shù)器溢出時(shí)（全 0），意味著一組數(shù)據(jù)交換完畢，由溢出信號(hào)觸發(fā)中斷機(jī)構(gòu)，向 CPU 提出中斷報(bào)告。這里的中斷與前面介紹的 I/O 中斷所采用的技術(shù)相同，但中斷的目的不同，前面是為了數(shù)據(jù)的輸入或輸出，而這里是為了報(bào)告一組數(shù)據(jù)傳送結(jié)束。因此它們是 I/O 系統(tǒng)中不同的中斷事件。 （ 1）通道的功能 DMA 控制器的出現(xiàn)已經(jīng)減輕了 CPU 對(duì)數(shù)據(jù)輸入輸出的控制，使得 CPU 的效率有顯著的提高。而通道的出現(xiàn)則進(jìn)一步提高了 CPU的效率。這是因?yàn)橥ǖ朗且粋€(gè)具有特殊功能的處理器，它有自己的指令和程序?qū)ｉT負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)輸入輸出的傳輸控制，而 CPU 將 “傳輸控制 ”的功能下放給通道后只負(fù)責(zé) “數(shù)據(jù)處理 ”功能。這樣，通道與 CPU 分時(shí)使用內(nèi)存，實(shí)現(xiàn)了 CPU 內(nèi)部運(yùn)算與 I/O 設(shè)備的并行工作。 通道的基本功能是執(zhí)行通道指令、組織外部設(shè)備和內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，按 I/O 指令要求啟動(dòng)外部設(shè)備，向 CPU 報(bào)告中斷等，具體有以下五項(xiàng)任務(wù) : ① 接受 CPU 的 I/O 指令，按指令要求與指定的外部設(shè)備進(jìn)行通信 。 ② 從內(nèi)存選取屬于該通道程序的通道指令，經(jīng)譯碼后向設(shè)備控制器和設(shè)備發(fā)送各種命令 。③ 組織外部設(shè)備和內(nèi)存之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，并根據(jù)需要提供數(shù)據(jù)中間緩存的空間，以及提供數(shù)據(jù)存入內(nèi)存的地址和傳送的數(shù)據(jù)量 。 ④ 從外部設(shè)備得到設(shè)備的狀態(tài)信息，形成并保存通道本身的狀態(tài)信息，根據(jù)要求將這些狀態(tài)信息送到內(nèi)存的指定單元，供 CPU 使用 。 第 13 頁 20201127 13 ⑤ 將外部設(shè)備的中斷請(qǐng)求和通道本身的中斷請(qǐng)求，按次序及時(shí)報(bào)告 CPU。 （ 2）通道類型 根據(jù)通道的工作方式，通道可分為 :① 選擇通道。 ② 數(shù)組多路通道。 ③ 字節(jié) 多路通道。 ④ 通道適配器。 外部設(shè)備分為輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、輸入輸出兼用設(shè)備、外存設(shè)備、數(shù)據(jù)通信設(shè)備和過程控制設(shè)備等。 （ 1）輸入設(shè)備 （ 2）輸出設(shè)備 （ 3）漢字設(shè)備 （ 4）數(shù)據(jù)通信設(shè)備 （ 5）過程控制設(shè)備 十、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ) （ 1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展 （ 2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要特征 資源共享觀點(diǎn)將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為 “以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合 ”。 資源共享觀點(diǎn)的定義符合目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本特征。 （ 1）網(wǎng)絡(luò)分類方法 計(jì)算機(jī)網(wǎng) 絡(luò)的分類方法可以是多樣的，其中最主要的兩種方法是 : 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)（ transmission technology）分類。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍與規(guī)模（ scale）分類。 （ 2）廣域網(wǎng) 廣域網(wǎng)（ Wide Area Network， WAN）也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)。目前的廣域網(wǎng)具有以下特點(diǎn) : 適應(yīng)大容量與突發(fā)性通信的要求 。 適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)服務(wù)的要求 。 開放的設(shè)備接口與規(guī)范化的協(xié)議 。 完善的通信服務(wù)與網(wǎng)絡(luò)管理。 （ 3）局域網(wǎng) 局域網(wǎng)（ Local Area Network， LAN）是繼廣域網(wǎng)之后又一個(gè)網(wǎng)絡(luò)研 究與應(yīng)用的熱點(diǎn)，也是目前技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。 局域網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面 : ① 局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，它滿足公司、機(jī)關(guān)、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)、終端與各類信息處理設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的需求。 ② 局域網(wǎng)提供高數(shù)據(jù)傳輸速率（ 10Mb/s～ 1000Mb/s）、低誤碼率的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境。 ③ 局域網(wǎng)一般屬于一個(gè)單位所有，易于建立、維護(hù)與擴(kuò)展。 ④ 決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)要素為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、傳輸介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法。 ⑤ 從介質(zhì)訪問控制方法的角度看，局域網(wǎng)可分為共享式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。 （ 4）城 域網(wǎng) 城域網(wǎng)（ MAN， Metropolitan Area Network）是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互聯(lián)的需求，以實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與 {mod}等多種信息的傳輸功能。早期的城域網(wǎng)產(chǎn)品主要是光纖分布式數(shù)據(jù)接口（ Fiber Distributed Data Interface， FDDI）。 基礎(chǔ) （ 1） Inter 的形成與發(fā)展 （ 2） Inter 的結(jié)構(gòu)與組成 （ 3） TCP/IP、域名 與 IP 地址 ① TCP/IP 的基本概念 TCP/IP 具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。 開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)。 獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中。 統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個(gè) TCP/IP 設(shè)備在網(wǎng)中都具有惟一的 IP 地址。 第 14 頁 20201127 14 標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。 ② 域名與 IP 地址 提供的主要服務(wù) （ 1） WWW服務(wù) （ 2）電子郵件服務(wù) 的基本接入方式 （ 1） ISP 的作用 Inter 服務(wù)提供者（ ISP）是用戶 接入 Inter 的入口點(diǎn)。一方面，它為用戶提供 Inter 接入服務(wù) 。另一方面，它也為用戶提供各類信息服務(wù)。 一般來說，用戶計(jì)算機(jī)接入 Inter 的方式主要有兩種 :通過局域網(wǎng)接入 Inter。通過電話網(wǎng)接入 Inter。 （ 2）通過局域網(wǎng)接入 Inter （ 3）通過電話網(wǎng)接入 Inter 十一、信息安全基礎(chǔ) 信息安全從簡單的意義來理解，就是要防止非法的攻擊和病毒的傳播，以保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的正常運(yùn)作。而從更全面的意義來理解，就是要保證信息的保密性（ confidentialiˉty）、完整性（ integrity）、可用性（ availability）和可控性（ controllability）。綜合起來，就是要保障電子信息的有效性。 信息的保密是信息安全的重要方面，為保密而進(jìn)行加密是防止破譯信息系統(tǒng)中機(jī)密信息的技術(shù)手段。加密的辦法就是使用數(shù)學(xué)方法來重新組織數(shù)據(jù)域信息，使除合法接收者外，其他任何人要想看懂變化后的數(shù)據(jù)或信息是非常困難的。一般人們將加密前的信息稱為明文，而將加密后的稱為密文，因此加密的目的就是將明文變?yōu)槊芪?。而反過來將密文變?yōu)槊魑牡倪^程則稱為解 密。加密技術(shù)可以使某些重要的數(shù)據(jù)或信息存放在一般的不安全的計(jì)算機(jī)上或在一條一般的不安全的信道上傳送。只有持有合法解密辦法的人才能獲取明文。 信息認(rèn)證是信息安全的另一重要方面。信息認(rèn)證，首先是驗(yàn)證信息的發(fā)送者的真實(shí)性，即不是假冒的 。其次是驗(yàn)證信息的完整性，即驗(yàn)證信息在傳送或存儲(chǔ)過程中未被篡改、重放或延遲等。認(rèn)證是防止對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行主動(dòng)攻擊，如偽造、篡改的重要技術(shù)手段。在有關(guān)認(rèn)證的實(shí)用技術(shù)中，主要的有數(shù)字簽名技術(shù)、身份識(shí)別技術(shù)和信息的完整性校驗(yàn)技術(shù)等。 （ 1）數(shù)字簽名 （ 2）身份識(shí)別 （ 3）消息認(rèn)證 密鑰管理影響到密碼系統(tǒng)的安全，而且還會(huì)涉及到系統(tǒng)的可靠性、有效性和經(jīng)濟(jì)性。 密鑰管理包括密鑰的產(chǎn)生、存儲(chǔ)、裝入、分配、保護(hù)、丟失、銷毀以及保密等內(nèi)容。其中解決密鑰的分配和存儲(chǔ)是最關(guān)鍵和有技術(shù)難點(diǎn)的問題。 計(jì)算機(jī)病毒是一種特殊的具有破壞性的計(jì)算機(jī)程序，它具有自我復(fù)制能力，可通過非授權(quán)入侵而隱藏在可執(zhí)行程序或數(shù)據(jù)文件中。當(dāng)計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)，源病毒能把自身精確拷貝或者有修改地拷貝到其他程序體內(nèi)，影響和破壞正常程序的執(zhí)行和數(shù)據(jù)的正確性。 （ 1）計(jì)算機(jī)病毒的特征 （ 2）病毒的破壞作 用 （ 3）病毒的來源 （ 4）病毒的防治 （ 1）構(gòu)成對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全威脅的主要因素及相關(guān)技術(shù) （ 2）網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)的主要內(nèi)容 （ 1）操作系統(tǒng)安全方法 （ 2）操作系統(tǒng)安全措施 （ 3）文件保護(hù)與保密 第 15 頁 20201127 15 （ 1）安全性措施的層次 （ 2）權(quán)限和授權(quán) （ 3）在 SQL 中進(jìn)行安全性說明 第二章 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法 本章內(nèi)容主要是 :數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法的基本概念 。線性表的邏輯結(jié)構(gòu)，鏈表、數(shù)組的存儲(chǔ)和運(yùn)算 。隊(duì)列與棧的定義，存儲(chǔ)及應(yīng)用 。樹和二 *樹的定義，互相轉(zhuǎn)換，二 *樹的存儲(chǔ)，二 *樹的周游 。圖的基 本概念，圖的存儲(chǔ)的周游 。排序的基本概念與排序算法（選擇排序，插入排序，交換排序，歸并排序） 。檢索的基本概念與檢索算法（順序檢索，二分檢索，散列技術(shù)檢索，二 *排序樹）。 以下介紹一些常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，闡明各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)在的邏輯關(guān)系，討論它們?cè)谟?jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)表示，以及在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行的各種運(yùn)算和實(shí)際的執(zhí)行算法，并對(duì)算法的效率進(jìn)行簡單的分析。 一、基本概念 數(shù)據(jù)是描述客觀事物的數(shù)字、字符以及所有能直接輸入到計(jì)算機(jī)中并被計(jì)算機(jī)程序處理的符號(hào)的集合。 數(shù)據(jù)對(duì)象是具有相同性質(zhì)的數(shù)據(jù)元素的集合。通常 ，一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)象中的數(shù)據(jù)元素不是孤立的，而是彼此之間存在著一定的聯(lián)系，這種聯(lián)系就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)對(duì)象中數(shù)據(jù)元素之間的聯(lián)系需要在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和加工中反映出來，因此，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概念一般包括三方面的內(nèi)容 :數(shù)據(jù)之間的邏輯關(guān)系、數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的存儲(chǔ)方式、以及在這些數(shù)據(jù)上定義的運(yùn)算的集合。 （ 1）數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)只抽象地反映數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系，它與數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)無關(guān)，是獨(dú)立于計(jì)算機(jī)的。 數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)分為線性結(jié)構(gòu)和非線性結(jié)構(gòu)兩大類。線性結(jié)構(gòu)的邏輯特征是 :有且僅有一個(gè)開始結(jié)點(diǎn)和一個(gè)終端結(jié)點(diǎn)，并且所有的結(jié)點(diǎn)都 最多有一個(gè)直叫馨驅(qū)和一個(gè)直接后繼。線性表就是一個(gè)典型的線性結(jié)構(gòu)。非線性結(jié)構(gòu)的邏輯特征是 :一個(gè)結(jié)點(diǎn)可能有多個(gè)直叫馨驅(qū)和直接后繼。樹、圖等都是非線性結(jié)構(gòu)。 （ 2）數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器里的實(shí)現(xiàn)（亦稱為映象）。它是依賴于計(jì)算機(jī)的，并有四種基本的存儲(chǔ)映象方法。它們是 : ① 順序存儲(chǔ)方法 該方法是把邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)在物理位置上相鄰的存儲(chǔ)單元內(nèi)，結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系由存儲(chǔ)單元的鄰接關(guān)系來體現(xiàn)。順序存儲(chǔ)方法主要用于線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，非線性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也可以通過某種線性化方法來實(shí)現(xiàn)順序存儲(chǔ)。 ② 鏈接存儲(chǔ)方法 在鏈接存儲(chǔ)方法中，邏輯上相鄰的結(jié)點(diǎn)在物理位置上未必相鄰，結(jié)點(diǎn)間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。③ 索引存儲(chǔ)方法 該方法通常是在存儲(chǔ)結(jié)點(diǎn)信息的同時(shí)，還建立一個(gè)附加的索引表，索引表中的每一項(xiàng)稱為索引項(xiàng)，索引項(xiàng)的一般形式是 :關(guān)鍵字，地址。關(guān)鍵字是能唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)結(jié)點(diǎn)的那些數(shù)據(jù)項(xiàng)。 ④ 散列存儲(chǔ)方法 在散列存儲(chǔ)方法中，結(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)地址是根據(jù)結(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵字值直接計(jì)算出來的。上述四種基本的存儲(chǔ)方法也可以組合起來對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存儲(chǔ)映象。 （ 3）數(shù)據(jù)的運(yùn)算 數(shù)據(jù)的運(yùn)算定義在數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)之上，每種邏輯結(jié)構(gòu)都有一 個(gè)運(yùn)算的集合。常用的運(yùn)算有 :查找、插入、刪除、更新、排序等。顯然，對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)算的具體實(shí)現(xiàn)方法只有在確定了存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)之后才能加以考慮。 （ 1）算法及其特征 簡單地說，一個(gè)算法就是一種解題方法，更嚴(yán)格地說，算法是由若干條指令組成的有窮序列，它必須具有以下特征 : ① 有窮性 一個(gè)算法必須在執(zhí)行有窮步后結(jié)束。 ② 確定性 算法的每一步必須是確切地定義的，無二義性。 ③ 可行性 算法中的所有待實(shí)現(xiàn)的運(yùn)算必須在原則上能夠由人使用筆和紙?jiān)谧鲇懈F次運(yùn)算后完成。 ④ 輸入 一個(gè)算法具有 0 個(gè)或多個(gè)輸入的外界量，它們是算法開始前 對(duì)算法最初給出的量。 ⑤ 輸出 一個(gè)算法至少產(chǎn)生一個(gè)輸出，它們是與輸入有某種關(guān)系的量。 算法的含義與程序十分相似，但二者又有區(qū)別。一個(gè)程序不一定滿足有窮性，操作系統(tǒng)就是如此，只要整個(gè)系統(tǒng)不被破壞，操作系統(tǒng)就永遠(yuǎn)不會(huì)停止，所以操作系統(tǒng)程序不是一個(gè)算法。另外，程序中的指令必須是機(jī)器可以執(zhí)行的，而算法中的指令則無此限制。但是，一個(gè)算法如果用機(jī)器可執(zhí)行的語言書寫，則它就是一個(gè)程序。 對(duì)一個(gè)算法的描述可以采用自然語言、數(shù)學(xué)語言、約定的符號(hào)語言、以及圖解等方式。 （ 2）算法的分析 求解同一個(gè)問題可以有多種不同的算法，評(píng)價(jià)一 個(gè)算法的優(yōu)劣除了正確性和簡明性外，主要考慮兩點(diǎn) :一是執(zhí)行算法所耗費(fèi)的時(shí)間，二是執(zhí)行算法所耗費(fèi)的存儲(chǔ)空間，特別是輔助存儲(chǔ)空間的耗費(fèi)。就這兩者而言，前者顯得比后者更為重要，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中往往更注 第 16 頁 20201127 16 重對(duì)算法執(zhí)行時(shí)間的分析。 一個(gè)算法所耗費(fèi)的時(shí)間是該算法中每條語句的執(zhí)行時(shí)間之和，而每條語句的執(zhí)行時(shí)間是該語句執(zhí)行次數(shù)（頻度）與該語句一次執(zhí)行所需時(shí)間的乘積。