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1、第六章计算机网络基础计算机网络是计算机技术和通信技术密切结合的新技术领域，是当今计算机界公认的主流技术之一，也是迅速发展并在信息社会中得到广泛应用的一门综合性学科。信息社会必须以计算机网络为基础，这一点已经在各国各界形成共识。因此， 美国政府于 1993 年推出它的“信息高速公路”计划后，立即在世界各国引起了强烈反响，我国也很快提出并开始实施“三金”工程，着手建设中国的信息高速公路。特别是1994 年中国正式加入 Internet 后，到目前已形成国内四大网络互连并同Internet 互连的局面，中国同世界的距离一下子拉近了。为适应计算机网络技术发展和应用的需要，我们一起来学习计算机网络基础。
2、第一节计算机网络概述一、计算机网络定义所谓的计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来,以功能完善的网络软件(即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现网络中资源共享和信息交换的系统。互联线路是双绞线、同轴电缆、光纤、微波信道等。功能独立是指计算机之间没有主从关系，所有计算机都是平等独立的。二、计算机网络的功能计算机网络的功能主要体现在3 个方面：信息交换、资源共享、分布式处理。、信息交换功能这是计算机网络最基本的功能,它为分布在各地的用户提供了强有力的通信手段。用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子购物、电子贸易、远程电子教育等，极
3、大地方便了用户，提高了工作效率。、资源共享网络上的计算机不仅可以使用自身的资源，也可以共享网络上的资源。所谓的资源是指构成系统的所有要素，包括软、硬件资源。例如，在硬件方面，可以在全网范围内提供对处理资源、存储资源、输入输出资源等的共享，特别是一些较高级和昂贵的设备，如巨型计算处理、 具有特殊功能的处理部件、大型绘图仪以及大容量的外部存储器等。这样提高硬件的利用率，从而使用户节省投资，也便于集中管理，均衡分担负荷。在软件方面，允许互连网上的用户远程访问各种类型的数据库，可以得到网络文件传送服务等。这样提高了软件的利用率，从而可以避免软件研制上的重复劳动以及数据资源的重复存储，也便于集中管理。、
4、分布式处理一项复杂的任务可以划分成许多部分，由网络内各计算机分别完成有关部分，使整个系统的性能大为增强。三、网络的分类计算机网络有各种各样的分类方法，可以按网络规模、距离远近分类， 可以按网络连接方式进行分类，可以按交换技术分类等。这里先介绍按网络规模进行分类的方法。按网络规模和距离远近可以将计算机网络分为：局域网LAN(Local Area Network) ，城域网 MAN(Metropolitan Area Network)，广域网WAN(Wide Area Network) 。网络规模是以网上相距最远的两台计算机之间的距离来衡量的。局域网： 将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络
5、。在这儿， 通信设备是广义的，包括计算机和各种外围设备。局域网的地理范围一般在几百米到10 公里范围之内。如在一个房间内、一座大楼内、一个校园内、 几栋大楼之间或一个工厂的厂区内等。局域网的典型特点是距离短、通信时延小（几十微秒）、数据速率高（ 10M1000Mbps）和误码率低（ 10-810-11） 。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 26 页 - - - - - - - - - 城域网：城域网的地理范围介于局域网和广域网之间,从几十公里到上百公里,通常
6、覆盖一个城市或地区。广域网：是网络系统中最大型的网络,连接距离一般在几百公里到几千里或更远。它是跨地域性的网络系统,常常是一个国家或一个洲。大多数 WAN 是通过各种网络互联而形成的，如国际性的Intemet 网络。第二节计算机网络的构成一、网络的拓扑结构连接在网络上的计算机、大容量的磁盘、 高速打印机等部件均可看作是网络上的一个节点，又称为工作站。 所谓网络的拓扑结构是指各节点在网络上的连接形式。计算机网络中常见的拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和混合型等。拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择和媒体访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时，应该考虑的主要因素有下列几点： 可靠性：尽可
7、能提高可靠性，保证所有数据流能准确接收要考虑系统的维护，要使故障检测和故障隔离较为方便。 费用低：它包括建网时需考虑适合特定应用的信道费用和安装费用。 灵活性： 需要考虑系统在今后扩展或改动时，能容易地重新配置网络拓扑结构，能方便地对原有站点删除和加入新站点。 响应时间和吞量：要有尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。（一）总线结构总线结构是目前局域网中采用最多的一种拓扑结构。它采用一个信道作为传输媒体，所有站点通过相应的硬件接口连到这一公共传输媒体上，或称总线上。 任一个节点发送的信号都沿着传输媒体传播，而且能被其他节点接收。因为所有站点共享一条公用的传输信道，所以一次只能由一个设备传输信号。总
8、线结构的优点： 总线结构所需要的电缆数量少，因为节点都连接在一根总线上，共用一个数据通路。 总线结构简单，又是无源工作，有较高可靠性。 易于扩充，增加或减少用户比较方便，不需停止网络的正常工作。总线结构的缺点： 系统范围受到限制：同轴电缆的工作长度一般在2km 以内，在总线的干线基础上扩展长度时，需使用中继器扩展一个附加段。 故障诊断和隔离较困难：因为总线拓扑网络不是集中控制，故障检测需在网个各个节点进行， 故障检测不很容易。如果故障发生在节点，只需将该节点从总线上去掉。如果故障发生在总线，则障对系统是毁灭性的，必须将整个总线切数。 网络上信息的延迟时间是不确定的，因此不适合于实时通信。（二）
9、星型结构星型结构是以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互连结构。中央节点是充当整个网络控制的主控计算机，各工作站之间的数据通信必须通过中央节点，而各个站点的通信处理负担都很小。星型结构的优点： 控制简单：在星型结构中，任何一站点只和中央节点相连接，因而媒体访问控制的方法很简单，致使访问协议也十分简单。 容易做到故障诊断和隔离：在星型结构中，中央节点对连接线路可以一条一条地隔离出来进行故障检测和定位。单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。 方便服务：中央节点可方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - -
10、- - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 26 页 - - - - - - - - - 星型结构的缺点： 电缆长度和安装工作量可观：因为每个站点都要和中央节点直接连接，需要耗费大量的电缆。安装、维护的工作量也骤增。 中央节点的负担加重，开成瓶颈，一旦故障，则整个网络系统彻底崩溃，因而中央节点可靠性和冗余度方面的要求很高。 各站点的分布处理能力较少。（三）环型结构环型结构是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环。每个站点能够接收从一条链路伟来的数据， 并以同样的速度串行地把该数据沿环送到另一端链路上。这种链路可以是单向的，也可以是双向的。环形结
11、构的优点： 电缆长度短：环型拓扑网络所需的电缆长度和总线拓扑网络相似，但比星型拓扑结构要短得多。 增加或减少工作站时，仅需简单地连接。 可使用光纤：它的传输速度很高，十分适用一环型拓扑的单向传输。 传输信息的时间是固定的，从而便于实时控制。环型网络的缺点： 当节点发生故障时，整个网络就不能正常工作。这是因为在环上的数据传输通过接在环上的每一个节点，一旦环中某个节点故障就会引全网的故障。 检测故障困难：因为不是集中控制，故障检测需在网个各个节点进行，故障的检测就不很容易。 环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式，因而在负载很轻时，其等待时间相对来说就比较长。（四）树型结构树型结构是从
12、总线拓扑演变而来的，一般采用同轴电缆作为传输介质。与总线结构相比，主要区别在于树型结构中有“根”，树根下有多个分支，每个分支还可以有子分支，树叶是站点。当站点发送数据时，由根接收信号，然后再重新广播发送到全网。树型结构的优点： 容易扩展、故障也容易分离处理。树型结构的缺点： 整个网络对根的依赖性很大，一旦网络的根发生故障，整个系统就不能正常工作。（五）混合型结构混合型结构是将多种拓扑结构的局域网连在一起而形成的，兼并了不同拓扑结构的优点。二、网络的体系结构在计算机网络中，为了使计算机或终端之间能够正确地传送信息，必须有一套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一整套约定称为通信协议。
13、为了降低协议设计的复杂性，大多数网络采用了结构化设计的方法，即将复杂的通信问题分解成若干个容易处理的子问题，然后“分而治之”逐个加以解决，也就是将网络按照功能分成一系列的层次，每一层完成一个特定的功能，相邻层中的较高层直接使用较低层提供的服务来实现本层的功能，同时又向它的上层提供服务，服务的提供和使用都是通过相邻层的接口进行的。 这样，不仅每一层的功能简单，易于实现和维护，而且当某一层需要改动时，只要不改变它和上、下层的接口服务关系，其他层次都不受影响，具有很大的灵活性。不同的网络，其层的数量、各层的内容和功能都不尽相同。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - -
14、 - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 26 页 - - - - - - - - - 层和协议的集合称为网络体系结构。它是对构成计算机网络的各个组成部分以及计算机网络本身所必须实现的功能的一组定义、规定和说明。国际化标准组织ISO 于 1978 年设立了一个分委员， 专门研究网络通信的体系结构，制定了“开放式系统互连” OSI(open System Interconnection) 参考模型。OSI 定义了异种机连网标准的框架结构，且得到了世界的公认。0SI 中“系统”是指计算机、外部设备、终端、传输设备、操作人员以及相应软件。“开
15、放”是指按照参考模型建立的任意两系统之间的连接和操作。当一个系统能按OSI 模式与另一个系统进行通信时，就称该系统是开放系统。OSI 将整个网络的通信功能分成个层次，包括低三层：物理层、数据链路层和网络层。高四层：传输层、会话层、表示层和应用层。每层间均有相应的通信协议，称作同层协议，相邻层之间的通信约束称作接口。通常把计算机网络分成通信子网和资源子网两大部分。OSI 参考模型的低三层归于通信子网的范畴：高三层归于资源子网的范畴。传输层起着衔接上三层和下三层的作用。下面简要地介绍各层的功能：、物理层物理层的作用是在物理媒体上传输原始的数据比特流，这一层的设计同具体的物理媒体有关，如用什么信号表
16、示“1” ，用什么信号表示“0” ，信号电平是多少，收发双方如何同步等。、数据链路层数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段将该原始的物理连结改造成无差错的数据链路。在数据链路层将比特组合成数据链路协议数据单元“帧”。数据链路层上还可以进行流量控制，即协调收发双方的数据传输速率，以免接收方来不及处理对方发来的高速数据而引起缓存器溢出及线路阻塞。、网络层网络层关心的是通信子网的运行控制要解决如何把网络协议数据单元（通常称为分组）从源传送到目的地。这就需要在通信子网中进行路由选择。如果在通信子网中出现过多的分组，会造成阻塞，所以要对其进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，
17、还要解决网际互连的问题。、传输层运输层是第一个端对端，也就是主机到主机的层次，它为上层用户提供不依赖于具体网络的高效经济透明的端端数据传输服务。它处理端到端的差错控制和流量控制，还可根据上层用户的传输连接请求，建立网络连接。、会话层会话层管理不同主机上各进程间的对话。、表示层表示层为上层用户提供数据或信息语法的表示变换。不同的机器内部表示数据的方法可能不同， 为了便于信息的相互理解，需定义一种抽象的数据语法来表示各种数据类型和数据结构，并定义相关的编码形式作为传送数据的传送语法，表示层即负责机器内部的数据表示与抽象数据表示之间的变换工作。、应用层应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为
18、特定类型的网络应用提供访问OSI 环境的手段。对于一些普遍需要的网络应用，如域名服务、文件传输、电子邮件、虚拟终端等， 已经制订了一系列的标准，随着网络应用的进一步开发，新的标准还在不断地产生。三、网络互联技术（一）传输介质名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 26 页 - - - - - - - - - 传输介质是数据传输系统中发送装置和接收装置间的物理媒体，常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光导纤维、微波和红外线等。. 双绞线电缆双绞线是由两根绝缘金属线按螺
19、旋状扭合在一起而成的，以螺旋状扭合在一起的目的是为了减少线对之间的电磁干扰。双绞线既可以传输模拟信号也可以用于传输数字信号。双绞线点到点的通信距离一般不能超出100m。双绞线价格低廉，比同轴电缆或光纤便宜得多。目前， 计算机网络上用的双绞线有三类线（最高传输速率为10Mbps） 、 五类线 （最高传输速率为100Mbps） 、超五类线和六类线（传输速率至少为250Mbps） 、七类线（传输速率至少 600Mbps） 。在计算机网络中常用的两种电缆是3 类双绞线和5 类双绞线。2. 同轴电缆同轴电缆由内、 外两个导体组成，内导体可以由单股或多股线组成，外导体一般由金属编织网组成。内、外导体之间有
20、绝缘材料。在较高频率时，抗干扰性比双绞线优越。每米价格和安装费用比双绞线高。同轴电缆分为： 基带同轴电缆： 阻抗为 50 ， 用来直接传输数字信号，数据速率最高可达到10Mbps。 宽带同轴电缆：阻抗为75，用来直接传输模拟信号，公用有线电视CATV 电缆就是宽带同轴电缆。3. 光纤光纤由能传导光波的石英玻璃纤维和薄￥层构成。光纤中传输的是数字信号，在发送端要先将电信号转换成光信号，在接收端再用光检测器将光信号还原成电信号。光纤通信损耗低、频带宽、数据传输率高、抗电磁干扰强、安全性好，但是价格昂贵，主要用于高速、大容量的通信干线等。光纤分为： 多模光缆：在光纤内部有多条光线以不同的角度发生全反
21、射，而向前传播，传送距离为几公里。 单模光缆：光线在其中以直线传播而不发生反射，减小了损耗，因而可传播更长的距离，传送距离为几十公里。4. 无线传送无线传输媒体不需要架设或铺埋电缆或光纤，而通过大气传输，目前有三种技术：微波（包括卫星通信） 、红外线与激光。三种介质都有较强的方向性，都是沿直线传播的，而且不能穿透或绕开固体障碍物，因而要求在发送方和接收方之间存在一条视线通路，有时将这三者统称为视线介质。（二）互联设备计算机网络是由分布在一定区域或不同区域的计算机设备连接而成的，计算机网络的硬件包括计算机设备和网络连接设备。计算机设备包括：服务器、工作站、共享设备等。服务器是网络的核心设备，负责
22、网络资源管理和用户服务，服务器可分为文件服务器、远程访问服务器、数据库服务器、打印服务器等， 是一台专用或多用途的计算机。工作站是具有独立处理能力的个人计算机，它负责用户的信息处理业务。共享设备是指为众多用户共享的打印机、磁盘子系统等公用的设备。网络连接设备包括用于网内连接的网络适配器、中继器、 集线器， 传输线等和网间连接的网桥、路由器等。常用设备在网络连接中的作用如下：. 网络适配器网络适配器也称为网卡，它是计算机之间传输介质互相通信的接口。网卡插在计算机的扩展槽中，它提供数据传输的功能，也是计算机与网络之间的逻辑和物理链路。网卡是物名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - -
23、 - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 26 页 - - - - - - - - - 理通信的瓶颈，它的好坏直接影响用户将来的软件使用效果和物理功能的发挥。2. 集线器集线器 (Hub)是网络中的中心设备。网络采用双绞线并用星形网络拓扑结构，中间连接集线器，通过集线器连接网上的各个节点，这样， 即使网上的某个节点发生故障，也不会影响其他节点的正常工作。3. 路由器当两个以上的不同类网络需要互联时，应使用路由器。 路由器具有路径的选择功能。路由器可根据网络上信息拥挤的程度，自动地选择适当的线路传递信息。路由器属于OSI
24、模型第三层的设备。第三节计算机中的数据与编码计算机最主要的功能是处理信息，如处理数值，文字，声音，图形和图像。在计算机内部，各种信息，必须经过数字化编码才能被传送、存储和处理。因此，掌握信息编码的概念与处理技术是至关重要的。一、数据单位计算机中数据的常用单位有位、字节和字。（一）位计算机采用二进制，运算器运算的是二进制数，控制器发出的各种指令也表示成二进制数，存储器中存放的数据和程序也是二进制数，在网络上进行数据通信时发送和接收的还是二进制数。显然，在计算机内部到处都是由0 和 1 组成的数据流。计算机中最小的数据单位是二进制的一个数位，简称为位（英文名称bit) 。计算机中最直接、最基本的操
25、作就是对二进制位的操作。一个二进制位可表示两种状态(0 或 1)，两个二进制位可表示四种状态（00，01，10，11)，每增加一位，所能表示的信息量就增加一倍.位越多，所表示的状态就越多。（二）字节为了表示人类可读形式数据中的所有字符(字母、数字以及各种专用符号，大约有 128256 个 )需要用 7 位或 8 位二进制数。因此，人们选定8 位二进制数为一个字节（英文名称Byte） ，用 B 表示。 1 个字节由8个二进制位组成。一个字节对应计算机中的一个存储单元。如：一个英文字符或一个十进制数字都在计算机存储器中占有一个字节的长度。而一个汉字字符要占用两个字节的长度。字节是衡量计算机存储器容
26、量的一个重要参数。由于字节的单位太小，我们引进千字节KB、兆字节MB 和吉字节GB 三个单位，它们之间的换算关系如下：1B=8bit 1KB=210B=1024B 1MB=210KB=220B 1GB=210MB=220KB=230B。（三）字计算机数据处理时、一次存取、 加工和传送的数据长度称为字。一个字是由若干个字节组成的（通常取字节的整数倍）。由于字长是计算机一次所能处理的实际位数的多少，它决定了计算机数据处理的速率，是衡量计算机性能的一个重要标志。因而字长越长， 计算机处理数据的能力也就越强，速度也就越快。不同档次的计算机有不同的字长。按字长可以将计算机划分为8 位机（如 Apple、
27、中华学习机） 、16 位机（如286 机） 、32 位机（台386 机、 486 机） 、64 位机（超级微或巨型机）。计算机的字长是在设计计算机时规定的。二、字符数据在计算机内的编码方法名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 26 页 - - - - - - - - - 字符编码就是规定用怎样的二进制编码来表示字母、数字以及各种专用符号。由于字符编码涉及世界范围内有关信息的表示、交换、处理、存储等基本问题，因此，都是以国家标准或国际标准的形式颁布施行的。（一）十
28、进制数编码二进制编码的十进制数（简称二-十进制编码 )是指每位十进制数用4 位的二进制数码表示。由于 4 位二进制可以表示16 种状态，可丢弃最后6 种状态，而选用00001001 来表示 09 十个数符。二-十进制编码方法很多，8421 码是最常用的一种，它采用4 位二进制数表示1 位十进制数，而4 位二进制各位权由高到低分别是23、22、21、20，即 8、4、2、1。例：十进制数2001 的 8421 码为 0010 0000 0000 0001，如下图所示：十进制数：2001 二十进制编码（ 8421 码）位权23 22 21 2023 22 21 2023 22 21 2023 22
29、 21 20 这里要注意， 位十进制数用16 位二进制数并列表示，它不是一个16 位的二进制数，实质上是十进制数，运算规则和数值都是十进制的。2001 的 BCD 码是（ 0010000000000001）B=213+1= （8193）D 十进制数与BCD 码的对应关系十进制数BCD 码十进制数BCD 码0 0000 10 00010000 1 0001 11 00010001 2 0010 12 00010010 3 0011 13 00010011 4 0100 14 00010100 5 0101 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - -
30、- - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 26 页 - - - - - - - - - 15 00010101 6 0110 16 00010110 7 0111 17 00010111 8 1000 18 00011000 9 1001 19 00011001 （二） ASCII 码ASCII 码是英文American Standard Code for Information Interchange的缩写， 意为“美国标准信息交换代码” 。该编码后被国际标准组织ISO 采纳，作为国际通用的信息交换标准代码。ASCII 码有 7 位版本和8 位版本，
31、国际上通用的是7 位版本。 7 位版本的ASCII 码是用位二进制表示一个字符，由于27=128，所以共有128 种不同组合，表示128 个不同的字符，其中包括：数码09、26 个小写字母、26 个大写字母以及各种运算符号、标号符号及控制字符等。微机采用 7 位 ASCII 码作为机内码时，每个字节的8 位只占用了7 位，而把最左边的一位（最高位）置为0，常用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是在代码传送过程中，用来检验是否出现错误的一种方法。至于 8 位 ASCII 码， 这是使用 8 位二进制数进行编码， 当最高位为0 时， 称为基本ASCII码（编码与7 位 ASCII 码相同），当最高位为1
32、 时，形成扩充的ASCII 码，它表示数的范围为 128 255，可表示128 种字符。要确定某个字符的ASCII码，在表中可先查到它的位置，然后确定它所在位置的相应行和列， 最后根据列确定高位码，根据行确定低位码。将高位码和低位码合在一起就该是字符的 ASCII 码。英文字母、数字的编码值分别满足各自正常的排序关系，且同一个字母的小写字符的ASCII 码比大写字符的ASCII 码值大 32。比如，已知大写字母D 的 ASCII 码为 68，则小写字母 d 的 ASCII 码为 68+32=100。其对应关系相当简便。（三）汉字编码我国用户在使用计算机进行信息处理时，一般都要用到汉字，因此必须
33、解决汉字的输入输出以及汉字处理等一系列问题。这里，关键问题是将汉字代码化，即对汉字进行编码。由于汉字是象形文字，字的数目很多， 常用汉字有30005000 个， 加上汉字的形状和笔画多少差异很大，因此， 不可以用少数几个确定的符号将汉字完全表示出来，或像英文那样将汉字拼写出来。汉字必须有它自已独特的编码，而且在一个汉字处理系统中，输入、内名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 26 页 - - - - - - - - - 部处理、输出对汉字代码的要求不尽相同，所以
34、用的代码也不尽相同。1. 输入码为了能直接使用西文标准键盘进行输入，必须为汉字设计直应的编码方法。 数字编码。数字编码就是用数字串代表一个汉字的输入，常用的国标区位码。它收录了汉字、 图形符号共7445 个，其中汉字6773 个，按照汉字使用频度分为两级，其中一级汉字 3755 个，以汉语拼音为序排列；二级汉字3008 个，以偏旁部首进行排列。国标 GB23112-80 中规定，全部7445 个汉字及符号组成9494 的矩阵。在这个正方形的矩阵中，每一行称为一个“区”。每一列称为一个“位”，因此共有94 个区，编号为0194。每区内有94 个位， 编号为 0194，每一个汉字或符号都对应一个区
35、位编号，区号在前、位号在后， 这就是区位码。 一个汉字的国标码使用编码表对应的二进制值编码，用两个字节表示，每个字节只用低七位，而最高位置为“0” 。作为汉字输入码，它特点是没有重码，个数字可以惟一地确定一个汉字或符号，可以实现快速录入汉字，但是每个编码都是等长的数字串，代码难以记忆。拼音码。 拼音码是以汉语读音为基础的输入方法。由于汉字同音字太多，输入重码率很高，因此，按拼音输入后还必须进行同音字选择，影响了输入速度。字形编码。 字形编码是以汉字的形状确定的编码。汉字总数虽多， 但都是由一笔一画组成，全部汉字的部件和笔画是有限的。因此，把汉字的笔画部件用字母或数字进行编码，按笔画书写顺序依次
36、输入，就能表示一个汉字，五笔字形、表形码等便是这种编码。五笔字形编码是最有影响的编码方法。2. 内部码汉字内部码是汉字在机器内部存储、运算的信息代码。汉字数量多， 用一个字节无法区分，一般用两个字节来存放汉字的内码。现在我国的汉字信息系统一般都采用与ASCII码相容的 8 位码方案，用两个 8 位码字符构成一个汉字内部码。另外， 汉字字符必须和英文字符能相互区别开，以免造成混淆，英文字符的机内代码是7 位 ASCII 码，只用了一个字节的低位，最高位为“0” ，汉字机内代码中两个字节的最高位均为“1” ，用作汉字标记。3. 字形码汉字的字形码是汉字字库中存储的汉字字形的数字化信息，用于汉字的显
37、示和打印。目前汉字大多以点阵方式形成汉字，因此，汉字字形码主要是指汉字字形点阵的代码。根据输出汉字的要求不同，点阵的多少也不同，简易型汉字为1616 点阵，提高型汉字为2424 点阵、 3232 点阵、4848 点阵、 6464 点阵、9696 点阵、128128 点阵、256256 点阵等。一个汉字块中行数、列数分得越多，描绘的汉字也越细微，但占用的存储、空间也就越多。 汉字字形点阵中每个点的信息要用一位二进制码来表示。对于 1616 点阵的字形码，一个汉字字模图形有16 行，每行有16 个像素。 16 个像素用2 个字节来存储，16 行就需要32 个字节来存储。 国标码中收录的6773 个
38、汉字就需要677332B=216736B 211.66KB 。因此，字模点阵只能用来构成“字库”，而不能用于机内存储。字库中存储了每个汉字的点阵代码，当需要输出汉字时， 计算机便根据汉字的机内码从汉字库中取出相应的汉字点阵图形。三、数值数据在计算机内的编码方法（一）真值数与机器数在计算机中，因为只有“0”和“ 1”两种形式，所以数的正、负号也必须以“0”和“ 1”表示。通常把一个数的最高位定义为符号位，用0 表示正、 1 表示负，称为数符。其余位仍表示数值。机器数： 在计算机内部， 数字和符号都用二进制位代码表示，两者合在一起构成机内表示形式，称为机器数。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下
39、载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 26 页 - - - - - - - - - 真值：机器数真正表示的数值称为这个机器数的真值。例：一个数的真值为+90，在机器中用8 位二进制表示，其格式为：0 1 0 1 1 0 1 0 符号位，“0”表示正一个数的真值为-89，而用 8 位二进制表示，其格式为：1 1 0 1 1 0 0 1 符号位，“1”表示正要注意的是，机器数表示的范围受到字长和数据类型的限制。字长和数据类型定了，机器数能表示的数值也就定了。例如，使用8 位字长的计算机，它可以表示无符号
40、整数的最大值是。 运算时， 若数据超出机器数所能表示的范围，就会停止运算和处理，这种现象称为溢出。（二）定点数与浮点数在计算机中运算的数，有整数，也有小数， 如何确定小数位置呢？通常有两种约定：一种是规定小数点的位置固定不变，这时的机器数称为定点数。另一种是小数点的位置是可以浮动的，这时的机器数称浮点数。微机多使用定点数。1.定点小数定点小数是指小数点准确固定在数据某一个位置上的小数(小数点不占二进制位)，一般把小数点固定在最高数据位的左边，小数点前边再设一位符号位。按此规则， 任何一个小数都可以写成：表示符号位即在计算机中用m+1 个二进制位表示一个小数，最高一个二进制位表示符号，后面用m
41、个二进制位表示该小数的数值。小数点不用明确表示出来，因为它总是定在符号位与最高位之间。例：假定机器字长为16 位，符号位占1 位，数值部分占15 位，于是机器数1 000000000000001 小数点其等效的十进制数为-2-15 对用 m+1 个二进制位表示的小数来说，其值的范围：|N|1-2-m 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 26 页 - - - - - - - - - 2.定点整数定点整数是指小数点固定在二进制数的最后面（小数点不占二进制位），这
42、时数据字就表示一个纯整数。整数分为带符号和不带符号两类。对带符号的整数，符号位放在最高位，可以写成：表示符号位例：假定机器字长为16 位，符号位占1 位，数值部分占15 位，于是机器数1 111111111111111 小数点其等效的十进制数为+32767 对于用 n+1 位二进制位表示的带符号整数，其值的范围为：|N|2n-1 对不带符号的整数，所有的n+1 个二进制位均看成数值，此时数值表示范围为：0 N 2n+1-1 3.浮点数在数的定点表示法中，由于数的表示范围较窄，常常不能满足各种数值问题的需要。为了扩大数的表示范围，方便用户使用，就要采用浮点表示法。在同样字长的情况下，浮点表示法能
43、表示的数的范围就扩大了。计算机中的浮点表示法包括两个部分：一部分是阶码（表示指数，记作E)。另一部分是尾数（表示有效数字，记作M） 。设任意一数N，可以表示为：N=2E M 浮点数在机器中的表示方法如下：阶符E 数符M 阶码部分尾数部分阶码只能是一个带符号的整数，它用来表示尾数中的小数点应当向左或向右移动的位数，阶码本身的小数点约定在阶码最右面。尾数表示数值的有效数字，其本身的小数点约定在数符和尾数之间。在浮点数表示中，数符和阶符都各占一位，阶码的位数随数值表示的范围而定，尾数的位数由该数的精度要求而定。例：设尾数为4 位，阶码为2 位，则二进制数N=2111011 的浮点数表示形式为：0 1
44、1 0 1011 阶符阶码数符尾数应当注意：浮点数的正、负是由尾数的数符确定，而阶码的正、负只决定小数点的位置，即决定浮点数的绝对值大小。（三）原码、补码和反码机器数中， 数值和符号全部数字化。计算机在进行数值运算时，采用把各种符号位和数值位一起编码的方法。为了运算方便（把减法变为加法0，计算机中的机器数有3 种表示法：原码、补码和反码。1原码表示法正数的符号位用0 表示， 负数的符号位用1 表示， 数值一般用二进制形式表示，这种机器数的表示法就称为原码。设有一数为X，则原码表示记作X 原。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - -
45、 - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 26 页 - - - - - - - - - 例： X1=+1010110 ，则 X1 原=+1010110 原=01010110 X2=-1001010 ，则 X2 原=-1001010 原=11001010 在原码表示法中，对0有两种表示形式：+0 原 =00000000 -0 原=10000000 2反码表示法机器数的反码可由原码得到。如果机器数是正数，则该机器数的反码与原码一样。如果机器数是负数， 则该机器数的反码是对它的原码（符号位除外）各位取反而得到的。设有一数为 X，则反码表示记作X 反。例： X1=+1010
46、110 ，则 X1 原=01010110 X1 反=X1 原=01010110 X2=-1001010 ，则 X2 原=11001010 X1 反=10110101 在反码表示法中，对0有两种表示形式：+0 反 =00000000 -0 反=11111111 3补码在日常生活中人们早就选用补数的概念了，我们以钟表对时为例说明补码的概念。假设现在的标准时间为4 点，而有一只表却已是7 点了，为了校准时间，可以将时针退3 格，也可以将时针向前拨9 格，都能对准到4 点。由此看出，减3 和加 9 是等价的。我们把+9称作 -3 对 12 的补码。可以表示为-3+9（ mod）12 mod 12 的意
47、思就是以12 为模，这个模表示可以丢掉的数值。本例中7-3 和 7+9（mod）12 等价，原因中表指针超过12 时，将 12 自动丢掉，最后才得到16-12=4。 从这里可以得到一个启示。负数用补码表示时，可以把减法转化成加法。机器数的补码可由原码或反码得到。如果机器数是正数，则该机器数的补码与原码、反码一样。如果机器数是负数，则该机器数的补码等于它的反码加1。设有一数为X，则补码表示记作 X 补。假设计算机可以表示的数据为n 位，如果 n 位数全为1， 且在最低位再加1 这样就出现了 n+1 位，此时模数的值超过了机器所能表示的范围，将被自动丢掉。例： X1=+1010110 ，则 X1
48、原=01010110 X1 补= X1 原= X1 反=01010110 X2=-1001010 ，则 X1 反=10110101 X1 补=X1 反+1=10110101+1=10110110 在补码表示法中，对0只有一种表示形式：+0 补=00000000 -0 补=-0 反+1=11111111+1=00000000（由于受设备字长限制，最后进位丢失）即+0 补=-0 补=00000000 运算规则： X 补 补= X1 原X+Y 补=X 补+ Y 补X-Y 补=X 补+ -Y 补（负数用补码表示时，可以把减法转换为加法）例： X=64-10 X 补=64 补+ -10 补64 补=（0
49、1000000）2（11110110）2 +10 补=（01110110） 2 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 26 页 - - - - - - - - - -10 补=（11110110）2 于是，做减法做加法自然丢失第四节Internet 网络地址Internet 将世界各地的大大小小的网络互连起来，这些网络上又各自有许多计算机接入。与 Internet 相连的任何一台计算机，不管是最大型的还是最小型的，都称为主机。为了使用户能够方便快捷地找到互连网
50、上信息的提供者，或信息的目的地， 首先必须解决如何识别网上主机的问题。在网络中，主机的识别依靠地址，所以，Internet 在统一全网的过程中，首先要解决地址统一问题。 Internet 采用一种全局通用的地址格式，为全网的每一个网络和每一台主机都分配一个Internet 地址， IP 协议的一项重要功能就是处理在整个Internet 网络中使用统一的IP 地址。一、 TCPIP 协议由于各种网络本身是由计算机公司或大专院校根据各自的需要研制出来的，结构上各不相同，要把各种不同的网络互联并实现网间通讯不是一件容易的事，亦就是说互联网络呼唤一种“网际通用语言” ，这就是 TCPIP 协议。TCP