计算机基础课件-PPT

计算机基础知识1.计算机组成2.计算机操作系统3.计算机网络4.数据库5.软件工程6.数据结构、算法、程序1.计算机系统的组成计算机是由存储器、运算器、控制器、输入设备和输出设备等五大部件所构成。输入设备控制器运算器输出设备存储器输入信息输出信息请求信号、数据流控制信号冯诺依曼，1945计算机系统硬件系统软件系统主机外设外存储器(硬盘、光驱)输入/输出设备系统软件应用软件办公处理软件辅助工作软件实时控制软件……操作系统……CPU主板、显卡、声卡内存1.计算机系统的组成系统软件应用软件计算机的软件系统包括1.计算机系统的组成（1）操作系统（2）语言处理程序（3）支撑软件（4）数据库系统系统软件是指控制和协调计算机及其外部设备，支持应用软件的开发和运行的软件。其主要的功能是进行调度、监控和维护系统等等。系统软件是用户和裸机的接口。1.计算机系统的组成2.计算机操作系统2.计算机操作系统2.计算机操作系统2.计算机操作系统2.计算机操作系统2.计算机操作系统2.计算机操作系统计算机网络的发展的四个阶段：1.第一阶段：“诞生阶段”以主机为中心的联机终端系统，“计算机－终端”系统2.第二阶段：“形成阶段”以通信子网为中心的主机互连，“计算机-计算机”网络3.第三阶段：互联互通阶段体系结构标准化网络层次结构，对每层进行了精确定义4.第四阶段：高速网络技术阶段Internet网时代的到来3.计算机网络1.第一阶段：“诞生阶段”以主机为中心的联机终端系统特征：终端(Terminal)共享主机(Host)的软硬件资源–单台主机：执行计算和通信任务–多台终端：执行用户交互–(终端集中器/终端服务器)连接方式：本地或远程TTTTTHOST通信线路3.计算机网络2.第二阶段：“形成阶段”通信子网为中心的主机互连特征–多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络–网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路3.计算机网络演变阶段1–通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成–CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT3.计算机网络两层网络概念的出现–由CCP组成的传输网络——通信子网，提供信息传输服务–建立在通信子网基础上的主机集合——资源子网，提供计算资源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网3.计算机网络19演变阶段2–通信子网规模逐渐扩大•私有→社会公用–公用数据通信网•PSTN•X.25–优点•降低用户系统建设成本•提高通信线路利用率•兼容性好公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT3.计算机网络3.第三阶段：互联互通阶段体系结构标准化网络为什么需要标准化？–不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力–而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享标准化的时机？–先制定标准再开发还是先开发再制定标准？–各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是基础3.计算机网络4.第四阶段：高速网络技术阶段因特网的出现标志着网络时代的到来因特网是全球性的网络丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力截止到2000年,Internet的规模为•网络数达到105数量级,主机数达到107数量级,用户数108数量级，主干速率大于2.5Gbit/s3.计算机网络计算机网络体系结构的形成相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这“协调”是相当复杂的。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。3.计算机网络OSI与TCP/IP体系结构的比较应用层传输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI的体系结构应用层网络接口层网际层IP(各种应用层协议如TELNET,FTP,SMTP等)传输层(TCP或UDP)TCP/IP的体系结构3.计算机网络分层的好处1.各层之间是独立的。2.灵活性好。3.结构上可分割开。4.易于实现和维护。5.能促进标准化工作。若层数太少，就会使每一层的协议太复杂。层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难。3.计算机网络五层协议的体系结构：TCP/IP是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。最下面的网络接口层并没有具体内容。因此往往采取折中的办法，即综合OSI和TCP/IP的优点，采用一种只有五层协议的体系结构。3.计算机网络计算机1向计算机2发送数据5432154321计算机1AP2AP1计算机2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部3.计算机网络网络接口卡网络接口卡（NIC，简称网卡）能够使工作站、服务器、打印机或其他节点通过网络介质接收并发送数据。网络接口卡常被称为网络适配器。属于OSI模型的物理层。3.计算机网络中继器中继器是一种放大或模拟数字信号的网络连接设备。中继器属于OSI模型中的物理层。它们只是转发信号，但同时也转发了信号的噪声，3.计算机网络集线器集线器能与网络中的打印服务器、交换器、文件服务器或其他的设备连接。集线器属于OSI模型中的物理层。3.计算机网络网桥网桥这种设备看上去有点像中继器。它具有单个的输入端口和输出端口，它与中继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据。网桥属于OSI模型的数据链路层3.计算机网络交换机交换机属于OSI模型的数据链路层，并且，它还能够解析出MAC地址信息。事实上，它相当于多个网桥。3.计算机网络路由器路由器是一种多端口设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网，也可以采用不同的协议。路由器属于OSI模型的网络层设备。3.计算机网络数据库系统的产生与发展数据库基本概念1）数据(Data)数据是描述事物的符号记录。2）信息(Information)通常被认为是具有一定含义的、经过加工的、对决策有价值的数据。3）数据库(Database,DB)数据库是指长期存储在计算机内，有组织的、可共享的数据集合。4.数据库数据结构是所研究的对象类型的集合。用于描述数据的静态特征。包括：数据的类型、内容和性质的对象（事物）；数据之间联系的对象（联系）。数据操作是对数据库中各种对象的实例允许执行的操作的集合。用于描述数据的动态特征。完整性约束完整性规则的集合。如性别只能有男和女之分，年龄不能为0等。数据模型概述4.数据库最常用的数据模型1．层次模型层次模型（HierarchicalModel）是一种以记录某一事物的类型为根节点的有向树。4.数据库2．网状模型最常用的数据模型网状模型是层次模型的扩展，表示多个从属关系的层次结构，呈现一种交叉关系的网状结构。4.数据库关系模型（RelationalModel）是指虽具有相关性而非从属性的平行的数据之间按照某种序列排列的集合关系。关系模型是由若干个关系模式组成的集合，关系模式的实例称为关系，而每个关系实际上就是一张二维表格。字段属性元组记录分量4.数据库最常用的数据模型3．关系模型基本概念关系：一个关系对应一张表元组：表中的一行属性：表中的一列主码：表中的某个属性或属性组，它可以唯一确定一个元组域：属性的取值范围分量：元组中的一个属性值关系模式：对关系的描述4.数据库关系的性质1)关系中每一数据项不可再分，是最基本的单位。2)每一列数据项是同属性的。列数根据需要而设，且各列的顺序是任意的。3)每一行记录由一个事物的诸多属性项构成。记录的顺序可以是任意的4)一个关系是一张二维表，不允许有相同的字段名，也不允许有相同的记录行。5)每个关系都有称之为关键字的属性集唯一标识各元组。4.数据库软件工程把整个软件开发过程视为一项工程，把整个工程分成若干个阶段，制定每个阶段的计划，逐个实施。软件生命周期的六个步骤，即制定计划、需求分析、设计、程序编码、测试及运行维护。5.软件工程5.软件工程软件开发V模型制定计划确定要开发软件系统的总目标给出功能、性能、可靠性以及接口等方面的要求完成该软件任务的可行性研究估计可利用的资源(硬件、软件、人力等)、成本、效益、开发进度制定出完成开发任务的实施计划，连同可行性研究报告，提交管理部门审查5.软件工程需求分析和定义对用户提出的要求进行分析并给出详细的定义编写软件需求说明书或系统功能说明书及初步的系统用户手册评审5.软件工程软件设计概要设计—把各项需求转换成软件的体系结构。结构中每一组成部分都是意义明确的模块，每个模块都和某些需求相对应。详细设计—对每个模块要完成的工作进行具体的描述，为源程序编写打下基础。编写设计说明书，提交评审。5.软件工程程序编写(软件实现)把软件设计转换成计算机可以接受的程序代码，即写成以某一种特定程序设计语言表示的“源程序清单”写出的程序应当结构良好、清晰易读，且与设计相一致5.软件工程软件测试单元测试，查找各模块在功能和结构上存在的问题并加以纠正集成测试，将已测试过的模块按一定顺序组装起来按规定的各项需求，逐项进行有效性测试，决定已开发的软件是否合格，能否交付用户使用5.软件工程运行/维护改正性维护运行中发现了软件中的错误需要修正适应性维护为了适应变化了的软件工作环境，需做适当变更完善性维护为了增强软件的功能需做变更预防性维护“把今天的方法学用于昨天的系统以满足明天的需要”。为进一步改进软件打基础5.软件工程基本概念和术语数据(Data)：在计算机科学中是所有能输入到计算机中并能被计算机程序处理的符号的总称。–数据包含的内容随着计算机的发展而扩大–例如：数字、字母、汉字、图形、图像、声音都称为数据。–注意：专业术语中，数据已经不是“数值”。6.数据结构、算法、程序基本概念和术语数据元素(DataElement)：数据的基本单位，在计算机程序中通常作为一个整体进行考虑和处理。人是一个数据元素，通常作为整体进行处理。–数据元素还不是组成数据的最小单位。6.数据结构、算法、程序基本概念和术语数据结构（DataStructures):带结构的数据元素的集合。结构：数据元素之间存在的约束关系数据元素之间不是孤立的，而是相互之间存在着一种或多种特定的关系6.数据结构、算法、程序一种数据结构包含下面三个方面：–逻辑结构：表示数据元素之间的逻辑关系。Data_Structure=(D,S)–物理结构：数据结构在计算机存储器中的映射（或表示），又称存储结构，也称存储表示–结构的行为特征作用于数据结构上的运算。例如：检索，插入，删除等。6.数据结构、算法、程序逻辑结构根据数据元素间关系的基本特性，有四种基本数据结构集合——数据元素间除“同属于一个集合”外，无其它关系线性结构——一个对一个，如线性表、栈、队列树形结构——一个对多个，如树图形结构——多个对多个，如图6.数据结构、算法、程序（1）顺序存储（向量存储）以存储位置的相对位置来表示数据元素之间的逻辑关系。存储结构(storagestructure)：数据结构在计算机中的表示。要在计算机中实现数据结构的操作，如何在计算机中实现对各种数据及其关系的表示？6.数据结构、算法、程序顺序存储存储地址存储内容1345元素11346元素21347元素31348元素41349元素5…………6.数据结构、算法、程序元素n……..元素i……..元素2元素1LoLo+mLo+(i-1)*mLo+（n-1)*m存储地址存储内容Loc(元素i)=Lo+（i-1)*m顺序存储6.数据结构、算法、程序(2)链式存储以附加信息（指针）表示数据元素间的逻辑关系所有元素存放在可以不连续的存储单元中，但元素之间的关系可以通过地址确定，逻辑上相邻的元素存放到计算机内存后不一定是相邻的。6.数据结构、算法、程序1536元素21400元素11346元素3∧元素4134