计算机基础
2025-06-10 14:04:37 2 举报AI智能生成
计算机基础知识
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大纲/内容
计算机系统
指用于数据管理的计算机硬件、软件及网络组成的系统。它是按人的要求接收和存储信息，自动进行数据处理和计算，并输出结果信息的机器系统。其组成如图所示:
硬件
计算机体系结构分类
冯诺依曼结构（5大部件）
控制器（处理器的核心部件）
运算器(处理器的核心部件)
存储器
输入设备
输出设备
总线（连接各硬件组件的通信通道）
计算机体系结构分类：冯诺依曼/哈佛结构
宏观体系结构分类
多核、单核、并行…
微观体系结构分类
Fynn分类法
指令流代表控制部分，数据流代表处理器
软件
分类
• 系统软件
是为整个计算机系统配置的不依赖特定应用领域的通用软件。这些软件对计算机系统的硬件和软 件资源进行控制和管理，并为用户使用和其他应用软件的运行提供服务。
操作系统
驱动程序
• 应用软件
指为某类应用需要或解决某个特定问题而设计的软件，如图形图像处理软件、财务软件、游戏 软件和各种软件包等。
质量属性
可靠性
概念：硬件正常运行不发生问题的概率
• 平均无故障时间MTTF=1/失效率
• 平均故障修复时间MTTR=1/修复率
• 平均故障间隔时间MTBF=MTTF+MTTR
• 系统可用性=MTTF/(MTTF+MTTR)*100%
性能
安全性
加密技术
最常用的安全保密手段，数据加密技术的关键在于加密/解密算法和密钥管理
分类
对称加密技术：加密的秘钥和解密的秘钥是一个，安全系数低，秘钥不公开
非对称加密技术：公钥&私钥，复杂，运行效率慢，不适合用来加密数据量大的加密
认证技术（证明我自己）
主要解决网络通信过程中通信双方的身份认可。认证方一般有账户名/口令认证、使用摘要算法认证和 基于PKI的认证。
信息摘要-防篡改
由哈希函数生成，固定长度，任何不同的输入数据，都会 产生不同的信息摘要;单向性，即只能由数据生成信息摘要，不能由信息摘要还原数据，可以防篡改
MD5(产生128位的输出)
SHA(安全散列算法，产生160位的输出，安全性更高)
存在的问题
信息摘要可以保证传输数据的完整性，只需要双方比对生成的信息摘要是否相 同即可判断数据有没有被篡改，但是这样会出现一个问题，就是当发送方发送的数据和信息摘要都被篡 改了，那么接收方拿到错误的数据生成的信息摘要也和篡改的信息摘要相同，接受方就无能为力了，这 个问题，可以通过数字签名技术来解决
数字签名（非对称加密技术）-防抵赖
不可否认(不可抵赖性)、无法篡改和伪造(报文鉴别)、报文的完整性。
数字证书（数字标识）
由用户申请，证书签证机关CA对其核实签发的，对用户的公钥的认证
PKI公钥基础设施（解决组织机构大型认证的问题）
提供公钥加密和数字签名服务的系统或平台
目的是为了管理密钥和证书
文件(File)
具有符号名的、在逻辑上具有完整意义的一组相关信息项的集合。
文件系统
是操作系统中实现文件统一管理的一组软件和相关数据的集合，是专门负责管理和存取文件信息的软件机构。文件系统的功能包括按名存取、统一的用户接口、并发访问和控制、安全性控制、优化性差错恢复。
常见的文件物理结构:
连续结构(顺序结构)、表(链接文件和多重索引方式)、链接结构(串联结构)、索引结构、多 个物理块的索引。
中间件
通信处理(消息)中间件
在分布式系统中，人们要建网和制定出通信协议，以保证系统能在不同平实现分布式系统中可靠的、高效的、实时的跨平台数据传输。如RabbitMQ
• 事务处理(交易)中间件
使大量事务在多台应用服务器上能实时并发运行，并进行负载平衡的调度，具有监视和调度整个系统的功能。如Seata(阿里开源的分布式事务解决方案)
• 数据存取管理中间件
和调度整个系统的功能。如Seata(阿里开源的分布式事务解决方案)
• Web 服务器中间件
浏览器图形用户界面己成为公认规范，然而它的会话能力差，不擅长做数据的写入任务， 受HTTP 协议的限制多等，就必须对其进行修改和扩充。如tomcat、NGINX
• 安全中间件
如Shiro、Spring Security
• 跨平台和架构的中间
在分布式系统中，还需要集成各结点上的不同系统平台上的构件或新老版本的构件。如Dubbo
• 专用平台中间件
• 网络中间件
包括网管、接入、网络测试、虚拟社区和虚拟缓冲等，如Nginx、HAProxy(高性能负载均衡器)
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