計算機基礎--計算機網絡
01
網絡的定義
計算機網絡，是利用通信線路和裝置，把分布在不同地理位置上的多台計算機連接配接起來。
網絡中的計算機與計算機之間的通信依靠協定進行。協定是計算機收、發資料的規則。TCP/IP：用于網絡的一組通信協定。包括IP（Internet Protocol）和TCP（Transmission Control Protocol）
02
網絡的發展
計算機網絡的發展過程大緻分為三個階段：
1.遠端終端聯機階段：主機-終端
2.計算機網絡階段：
1).計算機-計算機
2).Internet階段：Internet
03
主要功能及适用範圍
主要功能：(1)資源共享 （2）資訊傳輸 （3）分布處理 (4)綜合資訊服務
按适用範圍分類
- 公用網，也叫公衆網，例如電信公司建造的大型網絡
- 專用網，指某個部門為滿足本機關特殊業務而建造的網絡，這種網絡不對外人提供服務，例如軍隊等專用網絡
04
網絡的分類——按分布範圍分類
按分布範圍分類
- 廣域網（WAN），也稱遠端網、外網、公網
- 通常是幾十公裡到幾千公裡的距離，比如跨國通信
- 不同城市間的LAN或者MAN網絡互連，因為距離遠，資訊衰減比較嚴重，是以這種網絡一般要租用專線，通過特殊協定進行連接配接，構成網狀結構
- 城域網（MAN）
- 覆寫範圍跨越幾個街區甚至整個城市，範圍約5~50公裡
- 用于将一個城市、一個地區的企業、機關或學校的區域網路連接配接起來，實作區域内的資源共享
- 區域網路（LAN）
- 範圍幾十米到幾公裡的區域
- 常見的辦公室、宿舍或網吧中的網絡就是區域網路
- 個人區域網（PAN）
- 範圍大概十米左右，例如使用有線的USB總線或者無線的藍牙耳機等
05
網絡的分類——按拓撲結構分類
按網絡的拓撲結構進行分類：星型、總線型、環型、樹型、網狀型。
- 總線形：用單根傳輸線把計算機連接配接起來，資料發送給網絡上的所有的計算機，隻有計算機位址與信号中的目的位址相比對的計算機才能接收到
- 傳輸距離有限，通信範圍受限制，同時故障診斷和隔離比較困難
- 星形：一種以中央節點為中心，把若幹外圍節點連接配接起來的輻射狀互聯結構
- 存在單點故障問題
- 環形：所有網絡節點通過通信鍊路連接配接成一個閉合環，每個節點能夠接受從一段鍊路傳來的資料，并把該資料沿環送到另一端鍊路上
- 任一結點或鍊路發生故障會導緻全網故障，且故障檢測和定位比較困難
- 樹形：頂端是根結點，根節點下有分支，每個分支還可再帶子分支。根節點接收各網絡結點發送的資料，然後再廣播發送到全網
- 資源共享能力差，同時可靠性低，根節點是系統瓶頸
- 網形：各網絡節點之間根據需要将通信線路互連，形成網狀
- 結構複雜、成本高，網絡協定複雜
計算機網絡基礎--IP位址
01
網絡的定義
IP位址（Internet Protocol Address）是指網際網路協定位址，又叫網際協定位址。IP位址是IP協定（IP協定是為計算機網絡互相連接配接進行通信而設計的協定）提供的一種統一的位址格式，它為網際網路上的每一個網絡和每一台主機配置設定一個邏輯位址，以此來屏蔽實體MAC位址的差異。
作用：IP位址用來辨別網絡中的裝置，具有IP位址的裝置可以在同一網段内或跨網段通信。
02
網絡位址
IP位址包括兩部分，第一部分是網絡号，表示IP位址所屬的網段，第二部分是主機号，用來唯一辨別本網段上的某台網絡裝置。
網絡位址的主機号全為0，網絡位址代表整個網絡。
IP協定有兩個版本, IPv4和IPv6. 現在提到的大部分都是指IPv4。對于IPv4來說, IP位址是一個4位元組, 32位的整數；我們通常也使用 “點分十進制” 的字元串表示IP位址, 例如 192.168.0.1 ; 用點分割的每一個數字表示一個位元組, 範圍是 0 - 255。注：隻有A,B,C有網絡号和主機号之分，D類位址和E類位址沒有劃分網絡号和主機号。
03
廣播位址
廣播位址通常稱為直接廣播位址，是為了區分受限廣播位址。
廣播位址與網絡位址的主機号正好相反，廣播位址中，主機号為全1。當向某個網絡的廣播位址發送消息時，該網絡内的所有主機都能收到該廣播消息。
網際網路概述--Internet 基本概念
01
網際網路概述
網際網路（Internet）是一個建立在網絡互聯基礎上的最大的、開放的網球性網絡。網際網路擁有數千萬台計算機和上億個使用者，是全球資訊資源的超大型集合體。
這裡有一個小知識，網際網路≠網際網路。網際網路于1969年誕生于美國。它的前身“阿帕網”( ARPAnet)是一個軍用研究系統，後來才逐漸發展成為連接配接大學及高等院校計算機的學術系統，現在則已發展成為一個覆寫五大洲150多個國家的開放型全球計算機網絡系統，擁有許多服務商。網際網路并不是唯一的網際網路絡，比如軍事系統的網絡也是網際網路絡，但是并不能之間從網際網路對其進行通路。這樣便十分明确了，網際網路隻是最大的網際網路。
國際标準的網際網路寫法是internet，網際網路是Internet。
大陸Internet的發展情況：
20世紀80年代末、90年代初才起步。
1989年大陸第一個公用分組交換網CNPAC建成運作。
大陸已經陸續建成與Internet互聯的四個全國範圍的公用網絡：
中國公用計算機網際網路(CHINANET)、
中國金橋資訊網(CHINAGBN)、
中國教育和科研計算機網(CERNET)、
中國科學技術網(CSTNET)。
02
域名和網址
網址：某一網站在網際網路上建立的可供網絡使用者通路的位址。網址在網際網路中，如果要從一台計算機通路網上另一台計算機，就必須知道對方的網址。這裡所說的網址實際上指向兩個内涵，即IP位址、域名位址和URL。
IP位址(Internet Protocol Address)是一種在Internet上給主機編址的方式，也稱為網絡協定位址。常見的IP位址分為IPv4 與IPv6兩大類。
域名：企業或機構在網際網路上注冊的名稱，是網際網路上企業或機構間互相聯絡的網絡位址。網際網路引進了字元形式IP位址，即域名。域名采用層次結構的基于“域”的命名方案，每一層有一個子域名組成。子域名間用“.”分割。
頂級域名有三類：
(1)國家頂級域名，如cn(中國)、us(美國)、uk(英國)
(2)國際頂級域名， 如int，國際性組織可在int下注冊
(3)通用頂級域名，如，com、net、edu、gov
從域名與網址的含義中就能夠看出，“網址”的主要作用是作為網際網路使用者通路網站的位址，也就是我們平常所說的“連結”；
而“域名”除了能夠作為網絡位址之外，也是企業或機構（品牌）在網際網路上注冊的名稱，也就更像是企業或機構（品牌）在網際網路上注冊的身份辨別。
舉個簡單的例子，以全國青少年資訊學奧林匹克競賽官網為例，NOI官網的域名為“noi.cn”，而“noi.cn”既可以作為資訊學奧賽官網辨別，也可以讓使用者通過該域名通路到NOI官網；
而資訊學奧賽官網的網址則是https://www.noi.cn/，其中包括了域名“noi.cn”，是一個完整的網絡位址。
03
網絡服務
Internet的服務有電子郵件電子郵件、遠端登入、檔案傳輸、資訊服務等。
1.網際網路(www)
全球資訊網，又稱網際網路(World Wide Web,WWW),是一個全球規模的資訊服務系統，由遍布于全世界的數以萬計的Web站點組成。
網際網路是瑞士日内瓦歐洲粒子實驗室最先開發的一個分布式超媒體資訊查詢系統。網際網路采用了”超文本”的技術，使得使用者以通用而簡單就可獲得網際網路上的資訊。
2.電子郵件(E-mail)
電子郵件位址格式為：收信人郵箱名@郵箱所在主機的域名。
電子郵件可以在兩個使用者間交換，也可以向多個使用者發送同一封郵件，或将收到的郵件轉發給其他使用者。電子郵件中除了文本外，還可包含聲音、圖像、應用程式等各類計算機檔案。
3.文本傳輸協定(FTP)
檔案傳輸協定：用于在計算機之間傳輸檔案，如下載下傳檔案中。FTP是網際網路上檔案傳輸的基礎，通常所說的所說的FTP是基于該協定的一種服務。FTP文本傳輸協定允許網際網路上的使用者将一台計算機上的檔案傳輸到另一台計算機上，幾乎所有類型的檔案，包括文本檔案、二進制檔案、聲音、圖像、資料壓縮等。
4.遠端登入(Telnet)
遠端登入(Telnet):指通過Internet與其他主機連接配接。
Telent是遠端登入服務的一個協定，該協定定義了遠端登入使用者與伺服器互動的方式。
計算機網絡基礎--網絡體系結構
國際标準話組織（Internetional Standardization Organization,ISO）提出的開放式系統互聯（Open System Interconnection,OSI）參考模型。它将資料從一個站點到達另一個站點的工作按層分割成七個不同任務。
開放性式指任何遵循OSI标準的系統，隻要實體上連接配接起來，它們之間都可以互相通信。OSI參考模型并不是網絡體系結構。OSI隻是描述每一層的功能，并沒有确定一個層的協定。而網絡體系結構是網絡層次結構和相關協定的集合。
TCP/IP模型與OSI體系結構對比
信奧入門級|計算機曆史 約每2年考1次圖靈獎
從“圖靈機”到“圖靈測試”，從破譯德軍的 Enigma 到自殺之謎，圖靈一生都是傳奇。為紀念艾倫·麥席森·圖靈在計算機領域的卓越貢獻，美國計算機協會于1966年設立圖靈獎，圖靈獎是計算機領域的國際最高獎項，此獎項被譽為計算機科學界的諾貝爾獎。圖靈獎對獲獎條件要求極高，評獎程式極嚴，一般每年僅授予一名計算機科學家。如：
1970年代
約翰·麥卡錫John McCarthy
貢獻領域：人工智能
1980年代
尼古拉斯·沃斯Niklaus Wirth
貢獻領域：程式設計語言設計、程式設計
憑借一句話獲得圖靈獎的 Pascal 之父，讓他獲得圖靈獎的這句話就是他提出的著名公式：“算法+資料結構=程式”。
1990年代
蒂姆·伯納斯·李Tim Berners-Lee
貢獻領域：網際網路
蒂姆·伯納斯·李 在 1989 年發明了網際網路，1991 年，他做出第一個圖形界面網頁浏覽器，1994 年，他确定了超連結的标準，至此網頁和資訊之間的切換才像“随意門”一樣快速直接，沒有界限。
計算機基礎--計算機界重要人物
計算機發展中的重要人物
（1）馮·諾依曼(John Von Neumann）
美籍匈牙利裔科學家、數學家，被譽為“電子計算機之父”。1945年，馮·諾依曼首先提出了“存儲程式”的概念和二進制原理，後來人們把利用這種概念和原理設計的電子計算機系統統稱為“馮.諾曼型結構”計算機。
（2）艾倫·麥席森·圖靈(Alan Mathison Turing）
英國數學家、邏輯學家，他被視為計算機之父。計算機科學之父。提出著名的“圖靈機”(Turing Machine)的設想，圖靈機”與“馮·諾伊曼機”齊名，被永遠載入計算機的發展史中。死于食用浸染過氰化物溶液的蘋果。
（3）克勞德·艾爾伍德·香農(Claude Elwood Shannon)
1916年4月30日誕生于美國密西根州，現代資訊論的著名創始人，資訊論之父。資訊論及數字通信時代的創始者通信數學模型中，清楚地提出資訊的度量問題，改進著名的計算資訊熵H的公式。今天在計算機和通信中廣泛使用的位元組(Byte)、KB、MB、GB等詞都是從比特演化而來。
（4）林納斯·托瓦茨(Linus Torvalds)
linux之父，發明Linux作業系統的人，起初不适合普通大衆，在經過幾番革新之後，和Windows系統一樣簡單易用。而且Linus還是Git（分布式版本控制系統）的締造者，Git被業内人士看作是最厲害的分布式版本控制系統。
（5）吉多·範羅蘇姆(Guido Van Rossum)
Python之父，自2005年加入谷歌之後就潛心編寫Python程式設計系統。Python大家肯定都不陌生，是程式設計菜鳥的入門必學，是一款操作友善的良心程式。
（6）蒂姆·伯納斯·李(Timothy John Berners-Lee)
網際網路之父，1989年3月他正式提出網際網路的設想，1990年12月25日，他在日内瓦的歐洲粒子實體實驗室裡開發出了世界上第一個網頁浏覽器。他是關注網際網路發展的網際網路聯盟的創始人，并獲得世界多國授予的各個榮譽。他最傑出的成就，是免費把網際網路的構想推廣到全世界，讓網際網路科技獲得迅速的發展，深深改變了人類的生活面貌。
計算機基礎--計算機發展史
PART.1
計算機發展的五個階段
階段年代硬體軟體應用第一代1946—1958年真空電子管
機器語言、彙編語言
軍事和科學計算
第二代1959—1964年半導體批處理作業系統、進階語言及其編譯程式科學計算和事務處理第三代1965—1970年內建電路分時作業系統以及結構化、規模化程式設計方法文字處理和圖形圖像處理第四代1971年—至今大規模內建電路資料庫管理系統、網絡管理系統和面向對象語言各個領域、逐漸走向家庭第五代現代智能計算機系統了解人的語言，以及文字和圖形人工智能
PART.2
第一台電子計算機
時間：1946年2月
地點：美國賓夕法尼亞大學
名字: ENIAC(Electronic Numerical Integrator And Computer)
描述：占地170平方米，重30噸，使用了1.8萬多電子管，每秒可以進行5000多次加法運算，世界上第一台通用計算機。
PART.3
馮.諾依曼理論
1944年，美籍匈牙利數學家 馮·諾依曼 提出計算機基本結構和工作方式的設想，為計算機的誕生和發展提供了理論基礎。時至今日，盡管計算機軟硬體技術飛速發展，但計算機本身的體系結構并沒有明顯的突破，當今的計算機仍屬于馮·諾依曼架構。
馮·諾依曼理論要點：
1、計算機硬體裝置由存儲器、運算器、控制器、輸入裝置和輸出裝置5部分組成。
2、存儲程式思想——把計算過程描述為由許多指令按一定順序組成的程式，然後把程式和資料一起輸入計算機，計算機對已存入的程式和資料處理後，輸出結果。
PART.4
馮.諾依曼結構
馮·諾依曼結構也稱普林斯頓結構，提出了計算機制造的三個基本原則，即采用二進制邏輯、程式存儲執行以及計算機由五個部分組成（運算器、控制器、存儲器、輸入裝置、輸出裝置），這套理論被稱為馮·諾依曼體系結構。
計算機基礎--計算機分類及應用
01
計算機的分類
1.按照其規模和處理能力分可以分為：
巨型機，大型機，中型機，小型機，微型機。
2.按照用途分為：
通用計算機、專用計算機。
3.按照原理分為：
模拟計算機、數字計算機。
02
計算機的應用
科學計算
早期的計算機主要用于科學計算。科學計算仍然是計算機應用的一個重要領域。如高能實體、工程設計、地震預測、氣象預報、航天技術等。
資訊處理
資訊處理是目前計算機應用最廣泛的一個領域。利用計算機來加工、管理與操作任何形式的資料資料。
自動控制
利用計算機對工業生産過程中的某些信号自動進行檢測，并把檢測到的資料存入計算機，再根據需要對這些資料進行處理，這樣的系統稱為計算機檢測系統。
人工智能
開發一些具有人類某些智能的應用系統，用計算機來模拟人的思維判斷、推理等智能活動，使計算機具有自學習适應和邏輯推理的功能。
輔助系統
計算機輔助設計、制造、測試（CAD/CAM/CAT）。用計算機輔助進行工程設計、産品制造、性能測試。
計算機輔助設計(CAD)( Computer Aided Design)
計算機輔助制造(CAM)( computer Aided Manufacturing)
計算機輔助教學(CAI)( Computer Aided Instruction)
計算機輔助測試(CAT)( Computer Aided Testing)
計算機基礎--計算機的基本構成
計算機系統的構成
計算機硬體
計算機硬體主要由五大部分構成：運算器、控制器、存儲器、輸入裝置、輸出裝置。其中運算器和控制器都在CPU中。中央處理器(CPU)：由運算器、控制器和一些寄存器組成。
計算機語言——程式設計語言
程式設計語言是用于編寫程式的計算機語言，它按照特定的規則組織計算機指令，使計算機能夠自動進行各種操作處理。
程式設計語言包含文法、語義。文法類似于人類的漢語或英語文法，表示構成語言的各個記号之間的組合規律。語義表示按照各種方法所表示的各個記号的特定含義。程式設計語言可以根據其特點分為機器語言，彙編語言和進階語言三類。
- 01機器語言
機器語言，顧名思義就是機器認識的語言。計算最早出現的語言就是機器語言，計算機能夠直接識别的語言，而且速度快，但缺點是難以被人類所了解和記憶。
機器語言用二進制代碼來編寫計算機程式的。是以又稱二進制語言。例如用機器語言來表示“8+4”，是一串二進制碼“00001000 00000100 00000100”。機器語言書寫困難，記憶複雜，一般很難記憶。
02
彙編語言
彙編語言是第二代計算機語言，用一些符号代替機器指令所産生的語言稱為彙編語言。它加入了許多便于記憶，了解和使用的特殊符号和單詞來代替機器指令，例如MOV，SUB，ADD等，更加便于人類的使用。但是，用彙編語言編寫的程式不能被計算機所識别，必須使用某種特殊的軟體用彙編語言寫的源程式翻譯和連接配接成能被計算機直接識别的二進制代碼。此種語言難以移植和推廣，是以被用在底層。
03
進階語言
進階語言其實是相對于彙編語言的，它解決了彙編語言難以移植和推廣的問題，基本脫離了計算機的硬體系統，擁有更強的邏輯設計和表達能力，更易于人類了解和使用。其中比較知名的進階語言就包括了java，c++，python語言等等。
計算機并不能直接接受和執行進階語言編寫的源程式，源程式在輸入計算機時，通過“翻譯程式”翻譯成機器語言形式的目标程式，計算機才能識别和執行。這種“翻譯”通常有兩種方式，即編譯方式和解釋方式。
編譯方式：編譯方式的翻譯工作由“編譯程式”來完成，它是先将整個源程式都轉換成二進制代碼，生成目标程式，然後把目标程式連接配接成可執行的程式，以完成源程式要處理的運算并取得結果。編譯性語言：C/C++等
解釋方式： 源程式進入計算機時，解釋程式邊掃描邊解釋，對源程式的語句解釋一條，執行一條，不産生目标程式。解釋方式的翻譯工作由“解釋程式”來完成。解釋性語言：Java、Python等。
Win開發環境——Dev C++
Dev C++ 是一個 Windows 環境下的一個适合于初學者使用的輕量級 C/C++ 內建開發環境（IDE）。它是一款自由軟體，遵守 GPL 許可協定分發源代碼。它集合了 MinGW 中的 GCC 編譯器、GDB 調試器和 AStyle 格式整理器等衆多自由軟體。
Dev C++ 使用 MinGW/GCC 編譯器，遵循 C/C++ 标準。開發環境包括多頁面視窗、工程編輯器以及調試器等，在工程編輯器中集合了編輯器、編譯器、連接配接程式和執行程式，提供高亮度文法顯示的，以減少編輯錯誤，還有完善的調試功能，能夠适合初學者與程式設計高手的不同需求，是學習 C 語言和 C++ 的首選開發工具。
下載下傳位址：
https://pan.baidu.com/s/1L65axvqjyTy6GxmmkUilWQ?pwd=1wid
建立項目和源檔案，直接快捷鍵：Ctrl + N
Linux開發環境—CodeBlocks
CodeBlocks是一個開放源碼的全功能的跨平台C/C++內建開發環境。CodeBlocks由純粹的C++語言開發完成，CodeBlocks是一個跨平台的開源IDE，可以用來編寫多種程式，而且不需要購買許可證，上手難度不高，是一款輕量卻又不失強大功能的好軟體。http://www.codeblocks.org/
1) 建立檔案的方式為點選左上角File->New->File。
2) 選擇類别。
計算機程式設計環境gcc and g++
gcc and g++分别是GNU的c & c++編譯器。gcc/g++在執行編譯的時候一般有下面4步：
⒈預處理，生成.i的檔案[預處理器cpp]。
⒉将預處理後的檔案轉換成彙編語言，生成檔案.s[編譯器egcs]。
⒊由彙編變為目标代碼（機器代碼）生成.o的檔案[彙編器as]。
⒋連接配接目标代碼，生成可執行程式[連結器ld]。
1. gcc編譯器簡介
gcc原名是GNU C Complier，支援C語言的編譯連結，也支援C++、object-c等語言的編譯連結。根據《深入了解計算機系統（第三版）》第1.2小節内容，gcc将一個源程式檔案轉換為最終的可執行程式需要經過預處理、編譯、彙編、連結四個階段。
2. 常見的編譯選項
cc和gcc 指令是一樣的，隻是gcc指令的簡化。另外，對于C++程式則使用g++指令來執行。
gcc -E ：進行預處理，預設将處理結果輸出到标準輸出裝置上，如電腦螢幕。可以結合-o參數，将結果輸出到.i檔案中。
gcc -s ：進行-編譯處理，生成.s為字尾的彙編語言檔案；
gcc -c ：進行彙編處理，生成.o檔案；
gcc ：生成可執行檔案，預設生成的可執行檔案名為a.out。可以結合-o生成指定的名稱；
gcc -v : 可以檢視gcc的版本号；
gcc -wall：盡可能給出更多地警告；
3. 示例
但在實際中，我們通常不會一步一步的執行gcc -E、gcc -s 、gcc-c ...，而是直接"gcc hello.c"生成可執行檔案，預設生成的可執行檔案名為a.out。下面示例是C++程式hello.cc，使用"g++ hello.cc"一步生成可執行檔案。
4. C++11标準
C++11标準在2011年8月份獲得一緻通過，這是自1998年後C++語言（也就是C++98标準）第一次大修訂，對C++語言進行了改進和擴充。随後各編譯器廠商都各自實作或部分實作了C++中的特性。
進制的基本概念與進制轉換、位元組與字
進制：就是進位制，逢幾進一
0-9 十進制
0-1 二進制
0-7 八進制
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F 十六進制
計算機中隻識别二進制，計算機底部依靠二進制的不同的組合排列進行工作（一個位元組=8個二進制位）
1K = 1024B
1M = 1024K
1G = 1024M
1T = 1024g
識别幾進制可通過數字後面字母識别，例：
11（D） = 10進制
11（B） = 2進制
11（O） = 八進制
11（F） = 十六進制
二進制與十進制的轉換
例：将十進制的23轉換為二進制
先打出2^0到2^10依次為：1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024
1 1 1 0 1 （1+2+4+16=23）
最後将上面的二進制數倒過來，是以23的二進制就是：10111
反之：将11001轉換為10進制
先打出2^0到2^10依次為：1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024
将11001反過來對應上去：1 0 0 1 1
最後将對應上的數字加起來：1+8+16=25
二進制與八進制的轉換：将8個2進制位劃為3組3個3進制位，最前面補0， 其餘方法與前面相同