网络工程师的学习笔记

网络工程师的学习笔记 2007-8-23
由ITAA 傻博士原创
网络工程师的学习笔记
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第一章 计算机基础知识
一、硬件知识
1、计算机系统的组成包括硬件系统和软件系统
硬件系统分为三种典型结构：
(1)单总线结构 (2)、双总线结构 (3)、采用通道的大型系统结构
中央处理器CPU包含运算器和控制器。
2、指令系统
指令由操作码和地址码组成。
3、存储系统分为 主存—辅存层次 和主存—Cache层次
Cache作为主存局部区域的副本，用来存放当前最活跃的程序和数据。
计算机中数据的表示
Cache的基本结构：Cache由存储体、地址映像和替换机构组成。
4、通道是一种通过执行通道程序管理I/O操作的控制器，它使CPU与I/O操作达到更高的并行度。
5、总线从功能上看，系统总线分为地址总线（AB）、数据总线(DB)、控制总线（CB）。
6、磁盘容量记计算
非格式化容量=面数*(磁道数/面)*内圆周长*最大位密度
格式化容量=面数*(磁道数/面)*（扇区数/道）*（字节数/扇区）
7、数据的表示方法
原码和反码
[+0]原=000…00 [-0]原=100...00 [+0]反=000…00 [-0]反=111…11
正数的原码=正数的补码=正数的反码
负数的反码：符号位不变，其余位变反。
负数的补码：符号位不变，其余位变反，最低位加1。
二、操作系统
操作系统定义：用以控制和管理系统资源，方便用户使用计算机的程序的集合。
功能：是计算机系统的资源管理者。
特性：并行性、共享性
分类:多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统。
进程：是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。
进程分为三种状态：运行状态（Running）、就绪状态(Ready)、等待状态(Blocked)。
作业分为三种状态：提交状态、后备运行、完成状态。
产生死锁的必要条件：
(1)、互斥条件：一个资源一次只能被一个进程所使用；
(2)、不可抢占条件：一个资源仅能被占有它的进程所释放，而不能被别的进程强行抢占；
(3)、部分分配条件：一个进程已占有了分给它的资源，但仍然要求其它资源；
(4)、循环等待条件：在系统中存在一个由若干进程形成的环形请求链，其中的每一个进程均占有若干种
资源中的某一种，同时每一个进程还要求（链上）下一个进程所占有的资源。
死锁的预防：1、预先静态分配法 2、有序资源使用法 3、银行家算法
虚拟存储器：是指一种实际上并不以物理形式存在的虚假的存储器。
页架：把主存划分成相同大小的存储块。
页：把用户的逻辑地址空间（虚拟地址空间）划分成若干个与页架大小相同的部分，每部分称为页。
页面置换算法有：1、最佳置换算法OPT 2、先进先出置换算法FIFO 3、最近最少使用置换算法LRU 4、最
近未使用置换算法NUR
虚拟设备技术：通过共享设备来模拟独占型设备的动作，使独占型设备成为共享设备，从而提高设备利用
率和系统的效率。
SPOOL系统：实现虚拟设备技术的硬件和软件系统，又Spooling系统，假脱机系统。
作业调度算法：
1、 先来先服务调度算法FIFO：按照作业到达系统或进程进入就绪队列的先后次序来选择。
2、 优先级调度算法：按照进程的优先级大小来调度，使高优先级进程得到优先处理的调度策略。
3、 最高响应比优先调度算法：每个作业都有一个优先数，该优先数不但是要求的服务时间的函数，而且
是该作业为得到服务所花费的等待时间的函数。
以上三种都是非抢占的调度策略。
、嵌入式系统基本知识
定义：以应用为中心，计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应于特定应用系统，对功能、可靠性、成本
、体积、功耗有严格要求的计算机系统。
特点：硬件上，体积小、重量轻、成本低、可靠性高等特点、使用专用的嵌入式CPU。软件上，代码体积
小、效率高，要求响应速度快，能够处理异步并发事件，实时处理能力。
应用：从航天飞机到家用微波炉。
第二章、计算机网络概论
滑动窗口协议规定重传未被确认的分组，这种分组的数量最多可以等于滑动窗口的大小，TCP采用滑动窗
口协议解决了端到端的流量控制。
第三章 数据通信基础
一、 数据通信的主要技术指标
传输速率 S=(1/T)log2N
T—信号脉冲重复周期或单位脉冲宽度
n—一个脉冲信号代表的有效状态数，是2的整数值
log2N--单位脉冲能表示的比特数
信道容量：表征一个信道传输数据的能力。单位：bps
信道容量的计算：
无噪声 C=2H =2Hlog2N (奈奎斯特定理)
H—信道带宽 N—一个脉冲信号代表的有效状态数
有噪声 C=Hlog2(1+S/N) (香农公式)
H—信道带宽 S—信号功率 N—噪声功率
dB=10log10S/N,当S/N=1000时，信噪比为30dB
二、 数据交换方式
延迟的计算
1、电路交换
总延迟=链路建立时间+线路延迟+发送时长
2、虚电路分组交换
总延迟=链路建立时间+(每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数
3、数据报分组交换
总延迟= (每个分组在交换结点延迟+每个分组线路延迟+每个分组发送时长)*分组数
三、 a、模拟信号à模拟传输
b、模拟信号à数字传输 需要编码解码器（Codec）,模拟数据数字化分为三步：采样、量化、编码 采样：
对于连续信号是通过规则的时间间隔测出波的振动幅度从而产生一系列数据。量化：采样得到的离散数据
转换成计算机能够表示的数据范围的过程，即将样值量化成一个有限幅度的集合X（nT）。编码：用一定
位数的二进制数来表示采样所得脉冲的量化幅度的过程。常用编码方法有PCM脉冲编码调制。
c、数字信号—>数字传输 常用编码：归零码、不归零码、曼彻斯特码、差分曼彻斯特码
IEEE802.3以太网使用曼彻斯特编码，IEEE802.5令牌环使用差分曼彻斯特编码，两者的编码效率是50%，
FDDI、100BASE-FX使用了4B/5B编码和NRZ-I（不归零码），编码效率是80%。
d、数字信号à模拟传输 需要调制和解调，调制：由发送端将数字数据信号转换成模拟数据信号的过程；
解调：在接收端把模拟数据信号还原为数字数据信号的过程，调制的方法：载波的表示--y=A(t)sin(wt+
Ф) ,分为ASK振幅调制、FSK频率调制、PSK相位调制。
曼彻斯特编码：每比特的1/2周期处要发生跳变，由高电平跳到低电平表示1，由低电平跳到高电平表示0
；差分曼彻斯特编码：有电平转换表示0，无电平转换表示1。
四、 差错控制
CRC-CCITT G(X)=X16+X12+X5+1 HDLC的帧校验用
CRC-16 G(X)=X16+X15+X2+1
CRC-32 G(X)=X32+…+X+1 用在局域网中
海明码 m+k+1