【GESP】二级基础知识-计算机存储和网络
关于GESP二级大纲中对于计算机基础知识的要求如下:

第一部分:计算机存储的基本概念及分类
基本概念:计算机存储器是用于存储程序(指令)和数据的关键部件。其核心目标是在速度、容量和成本之间取得平衡。
分类(按存取方式和功能):
随机存储器
只读存储器
高速缓冲存储器
三者核心区别总结:
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特性 |
Cache |
RAM (主存) |
ROM |
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用途 |
协调CPU与主存速度 |
临时存储运行中的程序和数据 |
永久/固件存储 |
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易失性 |
易失 |
易失 |
非易失 |
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速度 |
极快 |
快 |
慢(相对) |
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容量 |
很小 (KB ~ MB) |
大 (GB) |
较小 (MB ~ GB) |
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成本 |
极高 |
中 |
低 |
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位置 |
CPU内部或紧邻CPU |
主板上 |
主板上/存储设备中 |
存储体系结构(金字塔):从上到下,容量增大、速度变慢、成本降低。
CPU寄存器 → L1/L2/L3 Cache → RAM (主存储器) → 硬盘/SSD (外部存储器)
第二部分:计算机网络基础
1. 计算机网络的概念
将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机及其外部设备,通过通信线路和网络设备连接起来,在网络操作系统、管理软件及通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的系统。
2. 计算机网络的分类(按地理范围)
局域网:覆盖范围小(如一栋楼、一个校园),自己布线,速度快,延迟低,错误率低。
城域网:覆盖一个城市(几十公里范围),通常作为城市骨干网络,连接多个LAN。
广域网:覆盖范围广阔(国家、洲际),使用运营商提供的公共设施,速度相对较慢,延迟高,结构复杂。
3. 计算机网络的层级结构及作用
为了降低网络设计的复杂性,采用“分而治之”的思想,将庞大的通信过程划分为多个功能明确的层次。
OSI七层模型(理论标准):从下到上:
- 物理层
传输比特流,定义电气、机械特性(如网线、光纤、无线射频)。 - 数据链路层
在相邻节点间进行可靠的数据帧传输,负责物理寻址(MAC地址)、差错校验。交换机工作在此层。 - 网络层
负责在不同网络间进行逻辑寻址和路径选择(路由)。核心协议是IP协议。路由器工作在此层。 - 传输层
提供端到端(进程到进程)的可靠或不可靠的数据传输。核心协议是TCP(可靠连接)和UDP(无连接快速)。负责流量控制和错误恢复。 - 会话层
建立、管理和终止应用程序间的会话(对话)。 - 表示层
处理数据表示问题,如加密解密、压缩解压缩、格式转换(如JPEG, ASCII)。 - 应用层
为用户应用程序提供网络服务接口(如HTTP、FTP、SMTP)。
TCP/IP四层模型(实际工业标准):
- 网络接口层:(对应OSI的物理层+数据链路层)
- 网络层:(对应OSI的网络层) – 核心协议:IP
- 传输层:(对应OSI的传输层) – 核心协议:TCP, UDP
- 应用层:(对应OSI的会话层+表示层+应用层)
作用:每一层都利用下一层提供的服务,并为上一层提供服务。层与层之间通过接口交互,同层之间遵循共同的协议。这种分层结构便于独立开发、维护和替换,是互联网成功的基石。
4. 不同层级的重要协议
应用层
传输层
网络层
网络接口层
5. IP地址及子网划分
IP地址:
- 概念:互联网上每个设备的唯一逻辑标识,用于网络层寻址。
- 版本:
- IPv4 :32位,通常用点分十进制表示(如 192.168.1.1)。地址空间枯竭。
- Pv6:128位,通常用冒号分隔的十六进制表示,地址空间巨大。
- 构成:由 网络号(标识所属网络) + 主机号 (标识网络内的具体主机) 两部分组成。
这是IP设计初期基于固定边界的分类方法,由IP地址的第一个字节(前8位)决定。
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类别 |
首字节范围(十进制) |
默认子网掩码 |
网络位/主机位 |
特点与用途 |
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A类 |
1 - 126 |
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8位网络,24位主机 |
超大型网络。每个A类网络可容纳约1677万台主机。数量极少(126个),如美国政府、大型运营商持有。 |
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B类 |
128 - 191 |
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16位网络,16位主机 |
大中型网络。每个B类网络可容纳约6.5万台主机。分配给大型企业、高校。 |
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C类 |
192 - 223 |
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24位网络,8位主机 |
小型网络。每个C类网络可容纳254台主机。数量最多,分配给中小企业和个人。 |
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D类 |
224 - 239 |
无 |
- |
组播地址。用于“一对多”通信,主机加入一个组播组即可接收发往该组地址的数据。不是分配给具体设备的。 |
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E类 |
240 - 255 |
无 |
- |
保留地址。用于实验和未来用途,不公开分配。 |
注意:
127.x.x.x
属于A类地址范围,但被特殊用作环回地址。 -
随着互联网发展,这种固定分类方式浪费严重(一个B类网络给一个公司可能用不完,但又不够两个公司分),现已基本被 CIDR(无类别域间路由) 取代。
总结:理解存储层次结构是理解计算机性能的关键,而理解网络分层模型和IP寻址是理解互联网如何工作的基础。这两部分都是计算机科学的核心基础知识。


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