【導讀】后，短短50年里，計算機技術(shù)經(jīng)歷了巨大的變革。學術(shù)界經(jīng)常使用器件（硬件）劃分計算機的發(fā)展史，如第一代電子管計算機，第二代晶體管計算機，第三代集成電路計算機，第四代大規(guī)模集成電路計算機，目前提出了所謂的第五代計算。從1946年到50年代后期為電子管計算機時期。體積龐大、功耗高、運算速度較低。如ENIAC占地170m2，重達30噸，功耗為140kW，有18000多個電子管，每秒鐘能進行。這一階段，計算機主要用于軍事、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是第一代計算機的代表。自從1947年晶體管在貝爾實驗室誕生后，引發(fā)了一場影響深遠的電子革命。了晶體管器件，而且存儲器改用速度更快的磁芯存儲器;與此同時高級編程語言和系統(tǒng)軟件的出現(xiàn)，也大大提高了計算機的性能和。拓寬了其應用領(lǐng)域。司1964年研制成功的CDC6600。出現(xiàn)，迅速取代了磁芯存儲器，計算機的存儲器向大容量、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。 ③ 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 用于暫存每次傳送的數(shù)據(jù)（一個字）。當輸入時，由設備（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，由內(nèi)存通過數(shù)據(jù)總線送到數(shù)據(jù)緩沖寄存器，然后再送到設備。 ④ “DMA請求 ”標志 每當設備準備好一個數(shù)據(jù)字后給出一個控制信號，使 “DMA”請求標志置 “1”。該標志置位后向 “控制 /狀態(tài) ”邏輯發(fā)出 DMA 請求，后者又向 CPU 發(fā)出總線使用權(quán)的請求（ HOLD）， CPU 響應此請求后發(fā)回響應信號 HLDA， “控制 /狀態(tài) ”邏輯接收此信號后發(fā)出 DMA 響應信號，使 “DMA請求 ”標志復位，為 交換下一個字做好準備。 ⑤ “控制 /狀態(tài) ”邏輯 它由控制和時序電路，以及狀態(tài)標志等組成，用于修改內(nèi)存地址計數(shù)器和字計數(shù)器，指定傳送類型（輸入輸出），并對 “DMA請求 ”信號和 CPU 響應信號進行協(xié)調(diào)和同步。 ⑥ 中斷機構(gòu) 當字計數(shù)器溢出時（全 0），意味著一組數(shù)據(jù)交換完畢，由溢出信號觸發(fā)中斷機構(gòu)，向 CPU 提出中斷報告。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)則進一步提高了 CPU的效率。這是因為通道是一個具有特殊功能的處理器，它有自己的指令和程序?qū)ｉT負責數(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責 “數(shù)據(jù)處理 ”功能。這樣，通道與 CPU 分時使用內(nèi)存，實現(xiàn)了 CPU 內(nèi)部運算與 I/O 設備的并行工作。 通道的基本功能是執(zhí)行通道指令、組織外部設備和內(nèi)存進行數(shù)據(jù)傳輸，按 I/O 指令要求啟動外部設備，向 CPU 報告中斷等，具體有以下五項任務 : ① 接受 CPU 的 I/O 指令，按指令要求與指定的外部設備進行通信 。 ② 從內(nèi)存選取屬于該通道程序的通道指令，經(jīng)譯碼后向設備控制器和設備發(fā)送各種命令 。③ 組織外部設備和內(nèi)存之間進行數(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 從外部設備得到設備的狀態(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 將外部設備的中斷請求和通道本身的中斷請求，按次序及時報告 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。 外部設備分為輸入設備、輸出設備、輸入輸出兼用設備、外存設備、數(shù)據(jù)通信設備和過程控制設備等。 （ 1）輸入設備 （ 2）輸出設備 （ 3）漢字設備 （ 4）數(shù)據(jù)通信設備 （ 5）過程控制設備 十、計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ) （ 1）計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展 （ 2）計算機網(wǎng)絡的主要特征 資源共享觀點將計算機網(wǎng)絡定義為 “以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合 ”。 資源共享觀點的定義符合目前計算機網(wǎng)絡的基本特征。 （ 1）網(wǎng)絡分類方法 計算機網(wǎng) 絡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)絡所使用的傳輸技術(shù)（ transmission technology）分類。 根據(jù)網(wǎng)絡的覆蓋范圍與規(guī)模（ scale）分類。 （ 2）廣域網(wǎng) 廣域網(wǎng)（ Wide Area Network， WAN）也稱為遠程網(wǎng)。目前的廣域網(wǎng)具有以下特點 : 適應大容量與突發(fā)性通信的要求 。 適應綜合業(yè)務服務的要求 。 開放的設備接口與規(guī)范化的協(xié)議 。 完善的通信服務與網(wǎng)絡管理。 （ 3）局域網(wǎng) 局域網(wǎng)（ Local Area Network， LAN）是繼廣域網(wǎng)之后又一個網(wǎng)絡研 究與應用的熱點，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)特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面 : ① 局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，它滿足公司、機關(guān)、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計算機、終端與各類信息處理設備聯(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)一般屬于一個單位所有，易于建立、維護與擴展。 ④ 決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)要素為網(wǎng)絡拓撲、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。城域網(wǎng)設計的目標是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需求，以實現(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 具有以下幾個特點。 開放的協(xié)議標準，獨立于特定的計算機硬件與操作系統(tǒng)。 獨立于特定的網(wǎng)絡硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互聯(lián)網(wǎng)中。 統(tǒng)一的網(wǎng)絡地址分配方案，使得整個 TCP/IP 設備在網(wǎng)中都具有惟一的 IP 地址。 第 14 頁 20201127 14 標準化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務。 ② 域名與 IP 地址 提供的主要服務 （ 1） WWW服務 （ 2）電子郵件服務 的基本接入方式 （ 1） ISP 的作用 Inter 服務提供者（ ISP）是用戶 接入 Inter 的入口點。一方面，它為用戶提供 Inter 接入服務 。另一方面，它也為用戶提供各類信息服務。 一般來說，用戶計算機接入 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，以保證計算機系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的正常運作。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，為保密而進行加密是防止破譯信息系統(tǒng)中機密信息的技術(shù)手段。加密的辦法就是使用數(shù)學方法來重新組織數(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算機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。 信息認證是信息安全的另一重要方面。信息認證，首先是驗證信息的發(fā)送者的真實性，即不是假冒的 。其次是驗證信息的完整性，即驗證信息在傳送或存儲過程中未被篡改、重放或延遲等。認證是防止對系統(tǒng)進行主動攻擊，如偽造、篡改的重要技術(shù)手段。在有關(guān)認證的實用技術(shù)中，主要的有數(shù)字簽名技術(shù)、身份識別技術(shù)和信息的完整性校驗技術(shù)等。 （ 1）數(shù)字簽名 （ 2）身份識別 （ 3）消息認證 密鑰管理影響到密碼系統(tǒng)的安全，而且還會涉及到系統(tǒng)的可靠性、有效性和經(jīng)濟性。 密鑰管理包括密鑰的產(chǎn)生、存儲、裝入、分配、保護、丟失、銷毀以及保密等內(nèi)容。其中解決密鑰的分配和存儲是最關(guān)鍵和有技術(shù)難點的問題。 計算機病毒是一種特殊的具有破壞性的計算機程序，它具有自我復制能力，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。當計算機運行時，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）計算機病毒的特征 （ 2）病毒的破壞作 用 （ 3）病毒的來源 （ 4）病毒的防治 （ 1）構(gòu)成對網(wǎng)絡安全威脅的主要因素及相關(guān)技術(shù) （ 2）網(wǎng)絡安全服務的主要內(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)組的存儲和運算 。隊列與棧的定義，存儲及應用 。樹和二 *樹的定義，互相轉(zhuǎn)換，二 *樹的存儲，二 *樹的周游 。圖的基 本概念，圖的存儲的周游 。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，討論它們在計算機中的存儲表示，以及在這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上進行的各種運算和實際的執(zhí)行算法，并對算法的效率進行簡單的分析。 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算機中并被計算機程序處理的符號的集合。 數(shù)據(jù)對象是具有相同性質(zhì)的數(shù)據(jù)元素的集合。通常 ，一個數(shù)據(jù)對象中的數(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)對象中數(shù)據(jù)元素之間的聯(lián)系需要在對數(shù)據(jù)進行存儲和加工中反映出來，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)在計算機中的存儲方式、以及在這些數(shù)據(jù)上定義的運算的集合。 （ 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)的存儲無關(guān)，是獨立于計算機的。 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 :有且僅有一個開始結(jié)點和一個終端結(jié)點，并且所有的結(jié)點都 最多有一個直叫馨驅(qū)和一個直接后繼。線性表就是一個典型的線性結(jié)構(gòu)。非線性結(jié)構(gòu)的邏輯特征是 :一個結(jié)點可能有多個直叫馨驅(qū)和直接后繼。樹、圖等都是非線性結(jié)構(gòu)。 （ 2）數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)在計算機存儲器里的實現(xiàn)（亦稱為映象）。它是依賴于計算機的，并有四種基本的存儲映象方法。它們是 : ① 順序存儲方法 該方法是把邏輯上相鄰的結(jié)點存儲在物理位置上相鄰的存儲單元內(nèi)，結(jié)點間的邏輯關(guān)系由存儲單元的鄰接關(guān)系來體現(xiàn)。順序存儲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現(xiàn)順序存儲。 ② 鏈接存儲方法 在鏈接存儲方法中，邏輯上相鄰的結(jié)點在物理位置上未必相鄰，結(jié)點間的邏輯關(guān)系是由附加的指針字段表示的。③ 索引存儲方法 該方法通常是在存儲結(jié)點信息的同時，還建立一個附加的索引表，索引表中的每一項稱為索引項，索引項的一般形式是 :關(guān)鍵字，地址。關(guān)鍵字是能唯一標識一個結(jié)點的那些數(shù)據(jù)項。 ④ 散列存儲方法 在散列存儲方法中，結(jié)點的存儲地址是根據(jù)結(jié)點的關(guān)鍵字值直接計算出來的。上述四種基本的存儲方法也可以組合起來對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行存儲映象。 （ 3）數(shù)據(jù)的運算 數(shù)據(jù)的運算定義在數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)之上，每種邏輯結(jié)構(gòu)都有一 個運算的集合。常用的運算有 :查找、插入、刪除、更新、排序等。顯然，對數(shù)據(jù)運算的具體實現(xiàn)方法只有在確定了存儲結(jié)構(gòu)之后才能加以考慮。 （ 1）算法及其特征 簡單地說，一個算法就是一種解題方法，更嚴格地說，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 算法中的所有待實現(xiàn)的運算必須在原則上能夠由人使用筆和紙在做有窮次運算后完成。 ④ 輸入 一個算法具有 0 個或多個輸入的外界量，它們是算法開始前 對算法最初給出的量。 ⑤ 輸出 一個算法至少產(chǎn)生一個輸出，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。一個程序不一定滿足有窮性，操作系統(tǒng)就是如此，只要整個系統(tǒng)不被破壞，操作系統(tǒng)就永遠不會停止，所以操作系統(tǒng)程序不是一個算法。另外，程序中的指令必須是機器可以執(zhí)行的，而算法中的指令則無此限制。但是，一個算法如果用機器可執(zhí)行的語言書寫，則它就是一個程序。 對一個算法的描述可以采用自然語言、數(shù)學語言、約定的符號語言、以及圖解等方式。 （ 2）算法的分析 求解同一個問題可以有多種不同的算法，評價一 個算法的優(yōu)劣除了正確性和簡明性外，主要考慮兩點 :一是執(zhí)行算法所耗費的時間，二是執(zhí)行算法所耗費的存儲空間，特別是輔助存儲空間的耗費。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 重對算法執(zhí)行時間的分析。 一個算法所耗費的時間是該算法中每條語句的執(zhí)行時間之和，而每條語句的執(zhí)行時間是該語句執(zhí)行次數(shù)（頻度）與該語句一次執(zhí)行所需時間的乘積。