1.4 計算機網絡基礎知識

　　計算機網絡就是計算機之間通過連接介質互聯起來，按照網絡協議進行數據通信，實現資源共享的一種組織形式。什么是連接介質呢?連接介質和通信網中的傳輸線路一樣，起到信息的輸送和設備的連接作用計算機網絡的連接介質種類很多，可以是電纜、光纜、雙絞線等“有線”的介質，也可以是衛(wèi)星微波等“無線”介質，這和通信網中所采用的傳輸介質基本上是一樣的。

　　在連接介質基礎上，計算機網絡必須實現計算機間的通信和計算機資源的共享，因此它的結構，按照其功能可以劃分成通信子網和資源子網兩部分。當然，根據硬件的不同，將它分成主機和通信子網兩部分也是正確的。

　　主機的概念很重要，所為主機就是組成網絡的各個獨立的計算機。在網絡中，主機運行應用程序。這里請注意區(qū)別主機與終端兩個要領終端指人與網絡打交道時所必需的設備，一個鍵盤加一個顯示器即可構成一個終端，顯然，主機由于要運行應用程序，只有一個鍵盤和顯示器是不夠的，還要有相應的軟件和硬件才行。因此，不能把終端看成主機，但有時把主機看成一臺終端是可以的。

　　協議是什么?拿電報來做比較，在拍電報時，必須首先規(guī)定好報文的傳輸格式，多少位的碼長，什么樣的碼字表示啟動，什么樣的碼字又表示結束，出了錯誤怎么辦，怎地方發(fā)報人的名字和地址等，這種預先定好的格式及約定就是協議。這樣就也網絡協議的定義：為了使網絡中的不同設備能進行下沉的數據通信而預先制定一整套通信雙方相互了解和共同遵守的格式和約定。

　　協議對于計算機網絡而言是非常重要的，可以說沒有協議，就不可能有計算機網。每一種計算機網絡，都有一套協議支持著。

　　由于現在在計算機網種類很多，所以現有的網絡通信協議的種類也很多。典型的網絡通信協議有開放系統互連(OSI)協議1、X.25協議等。TCP/IP則是為Internet互聯的各種網絡之間能互相通信而專門設計的通信協議。

　　可見，由于連接介質的不同，通信協議的不同，計算機網絡的種類名目繁多。但一般來講，計算機網絡可以按照它覆蓋的地理范圍，劃分成局域網和廣域網。局域網一般指分布于幾公里范圍內的網絡，常見的局域中校園網、大樓網等;廣域網則在分范圍很區(qū)域內提供數據通信服務，前面提到的NSFnet，國內的如中國公用分組交換網(CHINAPAC)、中國公用數字數據網(CHINADDA)，以及建議中的國家教育和科研網(CERnet)等都屬于廣域網，建設好的CHINANET也將是一個廣域網。

　　1. 網絡定義：計算機網絡是利用通信設備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機系統互聯起來，以功能完善的網絡軟件(包括網絡通信協議、信息交換方式及網絡操作系統等)實現網絡中資源共享和信息交換的系統。

　　2. 網絡組成：若干主機、一個通信子網 、一系列通信協議。

　　3. 網絡功能：

　　1)信息交換 如：傳送電子郵件、發(fā)布新聞、電子購物、遠程教育等。

　　2)資源共享 如：計算處理能力、磁盤、打印機、繪圖儀、數據庫、文件等。

　　3)分布式處理：由網絡內多臺計算機分別完成一項復雜任務的各部分。

　　4)提高計算機系統的可靠性和可用性：網絡中的計算機可互為備用。

　　4. 網絡分類：按規(guī)模和距離分為：廣域網WAN(Wide Area Network)、局域網LAN(Local Area Network)。

　　5. 網絡設備：

　　網絡傳輸介質：有雙絞線電纜、同軸電纜、光導纖維、激光、紅外線、微波和衛(wèi)星通信等。

　　網內連接設備： 網絡適配器(網卡)、中繼器、集線器。

　　網絡互聯設備： 傳輸線。

　　網間連接設備：網橋、路由器。

　　6. 網絡的拓撲結構：網絡的拓撲結構指各節(jié)點(網絡上的計算機、大容量磁盤、高速打印機等)在網絡上的連接方式。它影響網絡傳輸介質的選擇和控制方法的確定，會影響網上節(jié)點的運行速度和網絡軟、硬件接口的復雜度。

　　常見的拓撲結構有：總線結構、星型結構、環(huán)型結構、樹型結構、混合型結構。

　　7. 網絡的體系結構：網絡的體系結構是對構成計算機網絡的各個組成部分以及計算機網絡本身所必須實現的功能的一組定義、規(guī)定和說明。

　　ISO制定的“開放式系統互連”網絡模型將網絡的通信功能分為七個層次：物理層\數據鏈路層\網絡層\傳輸層\會話層\表示層\應用層　(由下至上)。

　　附：

　　● 計算機中數據的表示方法-- 數值數據的編碼

　　數值數據在計算機內用二進制編碼表示，常用的原碼、反碼和補碼。

　　1.機器數與真值通常，稱表示一個數值數的機內編碼為機器數，而它所代表的實際值稱為機器數的真值。對于帶符號數，在機器中通常用最高位代表符號位，0表示正，1表示負 補碼，并設機器字長為8位。

　　2.原碼 正數的符號位為0，負數的符號為1，其它位按一般的方法表示數的絕對值，用這樣的表示方法得到的就是數的原碼。

　　3.反碼正數的反碼與其原碼相同，負數的反碼為其原碼除符號位外的各位按位取反(即是0的改為1，是1的改為0)。

　　4.補碼正數的補碼與其原碼相同，負數的補碼為其反碼在最低位加1。

　　● 計算機指令系統

　　1.尋址方式：指CPU指令中規(guī)定的尋找操作數所在的地址的方式。操作數： MOV AL , 05H 操作碼 目的操作數 ， 源操作數 操作數引用時的字節(jié)順序：若存放的信息是字節(jié)，則按順序存放若存放的信息是字，則將字的低位字節(jié)存放在低地址，高位字節(jié)存放在高地址注：如果 沒有特別說明，尋址方式是指源操作數的尋址方式。

　　2.尋址方式之一：立即尋址操作數作為立即數直接存在指令中，可為字節(jié)或字。

　　3.尋址方式之二：寄存器(直接)尋址操作數包含在指令規(guī)定的8位、16位寄存器中。寄存器尋址由于無需從存儲器中取操作數，故執(zhí)行速度快。

　　4.尋址方式之三：直接尋址在指令的操作碼后面直接給出操作數的16位偏移地址。這個偏移地址也稱為有效地址EA。操作數默認在DS段中。如果操作數在DS以外的其他段(CS,SS,ES)中，指令中必須指明段寄存器(段超越)。

　　5.尋址方式之四：寄存器間接尋址操作數地址的偏移量(有效地址EA)存放在寄存器中。以SI,DI, BX間接尋址，默認操作數在DS段中;以BP間接尋址，默認操作數在SS段中。

　　6.尋址方式之五：基址尋址基址尋址將規(guī)定的基址寄存器的內容加上指令中給出的偏移量，即可得到操作數的有效地址�；�址寄存器包括基址寄存器BX和基址指針寄存器BP。

　　7.尋址方式之六：變址尋址變址尋址將規(guī)定的變址寄存器的內容加上指令中給出的偏移量，即可得到操作數的有效地址。變址寄存器包括源變址寄存器SI和目的變址寄存器DI。

　　8.尋址方式之七：基址-變址尋址指令中規(guī)定一個基址寄存器和一個變址寄存器，同時還給出一個8位或16位偏移量，將三者的內容相加得到操作數的有效地址。

　　● 存儲器的基本組成及其讀寫操作

　　(1)存儲器的基本組成主存儲器由存儲體、地址譯碼電路、驅動電路、讀寫電路和控制電路等組成。

　　主存儲器主要功能是：

　　①存儲體：是信息存儲的集合體，由某種存儲介質按一定結構組成的存儲單元的集合。通常是二維陣列組織，是可供CPU和計算機其他部件訪問的地址空間。

　�、诘刂芳拇嫫�、譯碼電路與驅動器：即尋址系統，將CPU確定的地址先送至地址寄存器中，然后根據譯碼電路找到應訪問的存儲單元。在存儲體與譯碼器之間的驅動器的功能是減輕譯碼線驅動負載能力。由于一條譯碼線需要與它控制的所有存儲單元相聯，其負載很大。需要增加驅動器，以譯碼線連接驅動器的輸入端，由驅動器的輸出端控制連接在譯碼線上的所有存儲單元。

　　③讀寫電路與數據寄存器：根據CPU的命令，將數據從數據寄存器中寫入存儲體中特定的存儲單元或將存儲體中指定單元的內容讀到數據寄存器中。

　　④控制電路：接收CPU傳來的控制命令，經過控制電路一系列的處理，產生一組時序信號控制存儲器的操作。在存儲器的組成中，存儲體是核心，其余部分是存儲體的外圍線路。不同的存儲器都是由這幾部分組成，只是在選用不同的存儲介質和不同的存取方式時，各部分的結構與工作方式略有變化。

　　(2)存儲體陣列計算機存儲器中存儲的是“0”和“1”的信息，每一個能存儲一位二進制并能保持兩種狀態(tài)的元件稱為記憶元件。若干記憶元件組成存儲單元，一個存儲單元能夠存儲一個或幾個字節(jié)的二進制信息。每個存儲單元都有一個地址編號，用以唯一標識存儲單元的位置。信息按地址存入指定的存儲單元中，按地址從指定的存儲單元中取出。存儲單元的集合稱為存儲體。由于存儲體中存儲單元的每個二進制位必須并行工作，因此將存儲單元按其地址的順序組成存儲陣列。

　　(3)存儲器的地址譯碼系統 CPU要訪問存儲單元的地址由地址總線輸入到地址寄存器中。地址譯碼器將地址轉換為對應地址線(字線)上的控制信號，以表示選中某一單元，并驅動相應的讀寫電路，完成對存儲單元的讀寫操作。地址譯碼為兩種方式：一種是單譯碼方式，僅有一個譯碼器。譯碼器輸出的每條譯碼線對應一個存儲單元。如地址位數N=10，即譯碼器可以有2 10 =1024種狀態(tài)，對應有1024條譯碼線(字線)即1024個存儲單元。另外一種是雙譯碼方式，將譯碼器分成X向和Y向兩個譯碼器，通過雙譯碼器的相互作用確定存儲單元的地址。設地址長度n仍為10，將其中的前5位輸入到X地址譯碼器中，譯出X 0 到X 31 譯碼線，分別選擇0～31行。將后5位輸入到Y地址譯碼器中譯出Y 0 到Y 31 譯碼線，分別選擇0～31列。X向譯碼器和Y向譯碼器引出的地址線都是2 5 =32條。若采用X向和Y向交叉選擇，可以選擇從存儲單元(0，0)至(31，31)共2 5 ×2 5 =1024個存儲單元地址。即同樣可以提供1024種狀態(tài)，而地址線只需要64條，比單譯碼器節(jié)省93.75%的地址線。

　　(4)存儲器的讀寫操作在CPU向存儲體發(fā)生讀操作命令時，首先由CPU將相應存儲單元的地址碼送至地址寄存器中;地址譯碼器將地址寄存器中的地址編碼譯成相應地址線(字線)的高電位，標志指定的存儲單元;然后在CPU的統一控制下，由控制電路將讀命令轉換成讀寫電路的操作，執(zhí)行將指定存儲單元的內容傳送到數據寄存器的操作，完成了整個存儲器讀的操作。存儲器寫的操作與讀的操作相類似。

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