第五版计算机专业英语.docx
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第五版计算机专业英语
1.1仔细看看处理器和主存储器
我们已经知道，所有的计算机都具有相似的能力，并且在本质上执行相同的功能，尽管一些可能会比另一些快一点。
我们也知道，一个计算机系统具有输入，输出，存储和处理部件；处理器是一个计算机系统智能核心，并且一个计算机系统可以有许多个处理器。
我们已经讨论过如何在计算机系统内部，用被称作“位”的电子状态来表现数据，现在我们要弄明白计算机系统的核心，即处理器，的内在的工作方式。
计算机的内部操作很有意思，但确实没有什么神秘可言。
所谓的神秘只是存在于那些听信传闻和相信科幻小说作家的人的意识中。
计算机就是一种没有思想的需要接通电源的电子设备而已，与烤面包机和台灯差不多。
不加夸张地讲，市场上有几百种不同类型的计算机在销售.每种电脑在复杂性上可能有很大区别，但归根结底,每种处理器，有时称为中央处理器即cpu，只有两个基本部分:
控制单元和计算逻辑单元.主内存在处理器内部操作中也是一个不可缺少的部分.这三个部件--主内存，控制单元和计算逻辑单元--一起工作.然我们看看它们（各自的）功能和它们之间的联系
主存与其他的辅助存储器（如：
磁带、硬盘）不一样的是，主存不含有运转部件。
由于没有机械运转的需要，主存种数据访问可以达到电子的速度，或接近于光速。
当今计算机的主存大多数使用DRAM（动态随机存取存储器）技术。
目前最新的工艺水平是：
一块只有大约1/8张邮票大小的DRAM芯片却可以存储大约256,000,000位，约25,6000,000个字符的数据。
主存储器，也就是说内存，用于为处理器暂时存放程序和数据。
所有的程序和数据在被操作之前必须从输入设备（如VDT）或者辅助存储器转存到主存储器中。
主存储器存储容量通常是相当有限的，因此，在一个程序执行结束，它所占用的存储空间必须被重新分配给其它正在等待执行操作的程序。
图1-1描述了输入/输出设备与主存储器间的读和写过程。
在图中，VDT发出一个输入请求，请求是以消息模式通过通道（如同轴电缆）发送到主存储器。
这个查询被解释，处理器发起操作从辅助存储器中调用合适的程序和数据。
程序和数据从辅助存储器传送到主存储器中，这是一个非破坏性的读取过程，也就是说，程序和数据同时存在于主存（临时保存）和辅助存储器（永久保存）中。
根据程序指令的指示，处理器对数据进行操作，并从主存传送一份报告到打印机。
程序指令和数据是存储在主存中一个特殊的位置，称为地址空间。
通过地址空间可以实现计算机对程序指令和数据的定位、访问和处理。
地址空间的内容是经常变化的，这是由于计算机一直在执行不同的程序和数据。
主存储器也称为随机存取存储器，或RAM。
还有一种特殊的主存储器，称为只读存储器（ROM），这种存储器不能被程序更改存放的内容。
ROM的内容是被生产商通过硬件电路写入的，并且不能被重写。
当你启动计算机，ROM中的一个程序会自动就绪等待计算机系统的调用，然后在显示器中显示开机提示。
可编程只读存储器（PROM）是另一种ROM，它可以载入只读的程序和数据，一旦载入，将不再改变。
然而，若果你需要去修正PROM的内容，可以使用可擦可编程只读存储器。
EPROM在进行一次写操作之前，所有的存储单元必须被还原为同一初始状态。
一种更吸引人的可改写只读存储器是电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）。
它可以在任何时候写入，而且不会擦除以前的内容；只会更新被寻址的字节。
电可擦可编程存储器把非易失性优点和可更新、需要更新的地方的灵活性结合起来，修改时使用普通的总线控制线、地址线和数据线。
另一种半导体记忆体是闪存（意味着速度快）。
闪存在性价比上处于EPROM和EEPROM之间，它使用电擦写技术。
整个闪存的内容可以在一到几秒内被清除，这是远快于EPROM的。
另外，它还可以对部分记忆块而不是整个存储器进行清除。
然而，闪存并不提供字节级的擦除。
像EPROM，闪存只使用一个晶体管每比特，因此可以实现高密度的EPROM。
程序和数据从辅助存储器装载到RAM中是因为对RAM中的程序指令和数据的访问时间要明显的少于从辅助存储器访问。
数以千条的指令和数据能被访问而只需花费从硬盘访问一次数据的时间。
RAM是数据和程序的重要的高速存放区，事实上，计算机系统不会进行任何操作直到程序指令被传入处理器进行执行，这种指令和数据的传输是需要花费时间的，即使传输速度已经是以纳秒来计算了。
为了能更快速的传输指令和数据，大多数计算机设计使用高速缓存。
计算机设计者使用高速缓存来提高计算机系统的总处理能力（工作效率）。
和RAM一样，高速缓存也是程序指令和数据的高速存储区。
然而，高速缓存使用静态RAM技术，这种技术比RAM在速度上要高出10倍，价格上高出100倍。
cache只保存内存中那一小部分最有可能被处理器执行的指令和数据。
两种类型的cache广泛应用于计算机，第一种被植入cpu中的叫做内部高速存储，第二种是外部高速存储，它位于那些靠近cpu的芯片中。
一台计算机可以拥有几个不同级别的高速缓存。
一级缓存实际上总是植入芯片中，二级缓存过去常常作为外部高速缓存，但是现在也像一级缓存植入cpu内部。
3.4介绍java
Java是为了解决在复杂的、大规模分布式网络环境下开发应用程序的挑战而设计的。
其中最大的一个挑战是确保交付的程序：
占用最少的系统资源,并且能在任何硬件、软件平台下运行，能被动态扩展。
Java最初只是一个为各种网络和嵌入式设备而研究的软件系统的一部分，这个系统的目标是一个小的、可信赖的、可移植的，分布式的、实时的平台。
最开始C++语言是这个平台的首选。
但随着时间的推移，C++出现了很多问题，有必要开发一个全新的语言平台。
我们根据Eiffel,SmallTalk,Objective,C,andCedar/Mesa等语言来做出决策，结果是开发出了一个理想的、能在从嵌入式网络设备到万维网到桌面等各种环境下方便的开发安全的、分布的、基于网络的应用程序的平台。
Java的设计要求是由软件所部署的计算环境的本质决定的.
互联网和万维网的快速发展带领我们用新的眼光去看待开发和发布软件。
在电子商务的时代，Java必须具有开发安全性、高效性、健壮的、大众的、能在多平台和多样化、分布式网络运行的程序。
为了能在异构网络的多个平台上执行二进制发布、升级、修补等计划的环境中发展，Java必须是总体结构不带偏向性的、可移植的、且能动态地自适应的。
Java系统的出现使得这些需求变得简单，所以可以很容易的被大多数开发人员所使用；大众的，所以现在的开发人员可以很容易的学习Java；面对对象的，利用现代软件开发方法的优势以适应分布式客户端-服务器应用程序；多线程的，用于高性能的执行多个并发活动，如多媒体；解释型的，为了最大的可移植性和动态能力。
总的来说，上述包括相当多的专业术语，所以在继续之前先让我们来认识一下它们以及它们所带来的的各种好处。
Java和它在运行时的系统能包含有良好的操作性以及强大的编译设计系统是一种全新的方式。
使用Java开发您的应用软件所带来的是可在多种机器总体结构、操作系统和图形用户借口间的移植，安全性和高性能。
使用Java，你作为软件开发人员的工作室非常容易的--基于Java的基础您可以专注发展和及时创新。
开发软件的最好方法在这里，现在，给您带来Java语言平台。
非常具有生命力的语言如lisp、tcl和SmallTalk常常用于充当原型构造技术。
他们在这取得成功的其中一个原因是：
他们非常强大，您不需要内存的释放或者损坏。
同样的，程序员在使用Java编程的时候可以不用过多担心存储问题。
无用单元手机系统使程序员的工作大为容易，卸下了程序员肩上存储管理的负担，存储分配错误不再发生。
一般认为像LISP、TCL和SmallTack这样一些语言十分适合于原型法的另一理由，是因为它们不要求你受早期决定的约束---这样的语言的语义是很丰富的。
Java具有完全相反的性质，它强制你做出明确的选择。
伴随着这些选择的是许多助理---如：
你可以写一些方法的调用，如果有错误，你会在编译时被告知。
您也不需要担心方法调用错误。
4.3窗口管理程序
窗口管理程序管理那些用来交换应用程序和用户之间信息的设备。
输出设备包括视频显示器和声音合成器。
输入设备包括键盘和指点器，诸如鼠标、操纵杆、控制球、或光笔。
窗口管理程序与输出设备的设备驱动程序交互把信息呈现给用户，与输入设备的设备驱动程序交互获取表示用户正在输入信息的消息。
应用程序和脚本执行引擎把表示成位图或PostSript表示法的图像传给窗口管理程序，窗口管理程序把这些图像呈现给用户。
窗口管理程序把用户通过输入设备输入的消息返回给应用程序和脚本执行引擎。
窗口管理程序已十分普及，因为它们支持许多对终端用户和应用程序开发者两者都十分有用的特性。
用户与多个进程交互。
窗口管理程序把窗口分配给每个进程。
如果每个进程与一个显示在显示屏上的窗口相关，那么多个进程可以共享一个视频显示屏。
用户通过观看分配给进程的窗口之内容和向其窗口处于激活状态的进程发命令来观察进展（即执行情况）和控制各进程。
用户容易在应用程序之间移动信息。
窗口给用户提供了一种在应用程序之间传送信息的方法。
图4-1举例说明了一个有3个窗口的显示屏。
一个窗口分配给正文编辑程序，另一个分配给电子表格程序，而第三个窗口分配给数据库程序。
在这个例子中，用户首先用数据库应用程序从数据库检索某些数据。
然后用户从检索得到的数据中选择某些，并把这些数据移到第二个窗口中的电子表格程序。
电子表格应用程序计算合计和总计信息，然后用户把计算结果移到分配给正文编辑程序的窗口。
用户使用正文编辑程序把总计信息集成到正在用正文编辑程序准备的报告中。
用户访问远程应用程序。
一些窗口管理程序能够通过通信系统把一个窗口分配给运行在远程计算机上的一个进程。
例如，工作站的用户希望访问某台大型机上的数据库。
该用户请求窗口管理程序创建一窗口，在该窗口中用户可以输入对那台大型机上的数据库管理系统的请求。
在该请求被处理后，窗口管理程序在该窗口中显示从数据库管理系统来的结果。
用户对一个进程有多个视图。
一些窗口管理程序可以把几个窗口分配给一个应用程序：
每个窗口把该应用的某个方面显示给用户。
多个窗口对用户可能是有用的，可提供该应用程序的多方面视图。
例如，在图4-2中，两个窗口已分配给一个计划系统。
一个窗口显示一图形，展示在一个项目的各任务之间的优先关系。
另一窗口显示了每个任务完成的百分比。
用户接收事件。
当一个进程发现用户应该知道的某些非正常事件，该进程通知窗口管理程序显示一个描述该事件的消息。
用户将注意到该消息的出现，并采取适当的动作。
用窗口管理程序可以构造复杂的用户接口。
大多数窗口管理程序都有程序库，包含各种各样的、可重用的交互对象，这些对象可用来构造复杂的用户接口。
终端独立性。
一些窗口管理程序工作在一大类终端和工作站上，并且对应用程序隐藏了这些终端和工作站之间的差别。
终端独立性增加了应用程序对各种各样的终端和工作站的可移植性。
1.5计算机体系结构
弗林在1972年提出的计算机体系结构的分类法在今天仍然是对并行计算机分类的最为广泛使用的方法。
弗林根据计算机使用单还是多数据流、单还是多指令流来划分计算机（表格1-1）。
表格1-1弗林的分类
单指令
多指令
单数据
多数据
单指令单数据流（冯·诺依曼）
单指令多数据流（DAP）
多指令单数据流
多指令多数据流
一个单指令单数据流计算机一次只针对一个数据执行一条指令。
这是传统的冯·诺依曼体系结构。
另一方面，一个多指令单数据流计算机会对从内存中取出来的每个数据执行多条指令。
遵从这种模型的计算机还没有制造出来。
弗林四个组群中的第三个是单指令多数据流。
在一个单指令多数据流计算机中，许多个处理器同时地执行相同的指令，但是处理的数据是不同的。
例如，如果指令是把A和B相加，这里的A和B都是矩阵，那么每一个处理器把B中的属于该处理器的元素加到A中相应的元素上。
到目前为止，这种类型的性能最显著的计算机是分布式阵列处理器（DistributedArrayProcessor,DAP）,连接机器（theConnectionMachine,CM）等等。
这些机器由一些很简单的处理单元（PE）构成，但一台机器可以用很多个PE来补偿因其简单带来的不足。
一个单一的主处理器把程序指令广播给单一的处理单元，这些处理单元针对它们自己的数据执行指令。
处理单元可以被临时地被禁用以保证操作在部分数据上被执行；这提供了一种使计算是数据依赖的方式，就像大多数语言中的IF语句。
各处理单元之间也可以传输数据。
在DAP中，处理单元被连接在一个方阵列中。
每一个处理单元可以同时地向一个方向移动一位的数据并从相反的方向接受一位的数据。
重复的移动可以从网格中的任何部分移动大量数据到网格中的其它任何部分。
单指令多数据流计算机的一个特点是，随着处理单元的增加，处理单元之间的连接数也会增加，因此机器的总通信带宽与它的规模成比例增加。
这样的伸缩性在多指令多数据流计算机中也是一个重要的考虑因素。
经验表明单指令多数据流计算机在某些方面做的很好，在其它的某些方面却是无效率的。
例如，很多被用在图像处理中的算法涉及到对图像的每一个像素执行相同的操作，像求一些值的加权平均，与某个值最接近的四个值。
如果每一个像素被映射到一个单独的处理单元，一个单指令多数据流机器可以同时地对每一个像素进行估算，并在比一个串行计算机所要求的更短的时间内产生出完好的图像。
另一方面，如果任务负载不是很平衡，那么单指令多数据流体系结构就可能是无效率的。
例如，在射线跟踪中，某些光线从不与物体相交，稍纵即逝，而另一些光线具有很复杂的路径，包含了许多反射和折射。
虽然对许多应用问题有一些方案可以减少这种不平衡，但是那些被分配完成简单任务的处理机，仍然必须等待其它处理机完成它们的任务。
多指令多数据流计算机是由单指令单数据流计算机向前演变而来的。
一个多指令多数据流计算机包含几个处理器（通常是性能相同的），每个处理器执行单独的程序。
例如，当P个处理器可用，N个元素需要被排序（N远大于P），在P个排列好的处理器P1，P2，…，Pp中初始的数据分布是X=，这里的Xi是存储在Pi号处理器的局部存储器里的包含有M=[n/p]个元素的数据块。
为了对N个元素排序，每一个处理器可以独立地用任何一种快速串行排序算法对局部数据进行排序。
所有的处理器完成自己的局部排序后，这些处理器协同归并出所有数据的排序。
根据现有的技术，有几种不同的方法可以制造多指令多数据流计算机。
一些制造商耦合了很多传统的微处理器（典型的像英特尔的80x86）以微型计算机的造价生产具有大型计算机的性能的机器。
不同方法的最主要的区别是处理器和存储器的关系。
其它的特征，像处理器的连接方式，紧随其后。
共享存储器（SM）—多指令多数据流（MIMD）
只要处理器的数目比较少，工程师们就可以把所有的处理器连接到一个单一的存储器上。
这就产生了共享存储器计算机（SM,见图1-7），这样的计算机中每个处理器可以获得整个机器的部分内存。
（在不是很极端的例子中，处理器拥有专属存储器，就像一个私人的办公室，但同时共享存储器，就像程序员共用一个图书馆或者咖啡室）。
共享处理器因其对程序相对简单而吸引人。
然而，物理地共享存储器的计算机有一个巨大的缺点：
它们不能无限期地被扩缩。
随着试图访问存储器的处理器数的增加，处理器争夺这类访问的可能性也增大。
最终，访问存储器成为限制这类计算机运行速度的一个瓶颈。
高速缓存的使用，即通过把允许共同使用的数据存储在每一个处理器上，缓解了这个问题。
这个方法，当走向极端时，把所有内存分配给各处理机，因此减少了所需的内存宽带。
这导致了无共享计算机（SN）的产生。
无共享（SN）—多指令多数据流（MIMD）
在基本的无共享设计中，每一个处理器拥有一个专属的存储器。
处理器之间的通信是通过高速互联网络（图1—8）。
然而，对比较远的节点的存储位置的访问产生了一个新的问题。
在一些SN计算机中，通过一个全局地址空间在分布式存储器体系结构上模拟共享存储器，而用户不知道处理机之间的通信。
然而，这种情况在分布式存储计算机，像InteliPSC/2中更常见，因为每个处理器维持自己的存储器，用户编程从其它的节点获得详细信息。
在SN计算机中如何连接处理器是另外一个问题。
把它们都连接到一根总线上，或者通过一个开关，会导致同类的瓶颈，就像上面对大数量的处理器谈到的。
类似地，把每一个处理器同其它的任何一个处理器都连接起来不是可行的方案，因为连线的数量（和由此带来的成本）会是处理器数量增长的平方的速率增长。
唯一切合实际的方案是把每一个处理器连接到与它同类的子集上。
5.2TypeofConnection
连接类型
正如前面章节讨论的，有各种各样的的有线的和无线的方式来连接到因特网。
事实上所有的设置，你所连接的计算机通常连接到一个叫做区域网的巨大的网络；区域网又连接到叫做主干网的在每个国家内部的主要高速网络。
一个国家中的多个主干网的连接及与其他国家中的主干网的连接就形成了因特网。
下面部分讨论了大部分常用的因特网连接类型。
1.Dial-UpConnections拨号连接
拨号连接通常工作在正规的电话线。
为了连接到因特网，你的调制解调器（或其他适当的接口设备）拨号然后连接到附属于你的因特网服务提供商的计算机的调制解调器。
当你连接上了，你的电脑被指派一个用于当前会话的临时的IP地址。
在每一次因特网会话结束时，你从你的因特网服务提供商的计算机上断开一个网络连接以允许处于你位置的其他用户去连接。
拨号连接的一个优势是安全。
因为你不持续地连接，所以不大可能有人能经由因特网获得你计算机的访问，或者获得你的PC上的信息或者搞糟电脑的数据，或者更常见的是以某种不合法或者不道德的方式使用你的计算机。
这些不同类型的黑客行为活动后面将讨论。
使用拨号连接，当你正在访问因特网时你的电话将被占用，除非第二条电话线被使用。
在你连接了因特网期间，当来了一个电话呼叫时，一些因特网呼叫等待或者自动转接服务会通知你。
它们通常设置允许人们留下一个简答的信息。
一些新的系统给你一个较短的时间从因特网上断开然后拿起电话，如果你愿意。
新的拨号调制解调器被期望来促进某种类型的呼叫等待服务。
StandardDial-up标准拨号
标准拨号因特网服务使用一个最大数据交换数度是56Kbps的传统的拨号调制解调器。
这些调制解调器通常用于PCs和因特网应用。
便携的设备也使用传统的拨号调制解调器，假如这样，他们为了访问因特网需要连接到标准的电话插座上。
标准的拨号因特网服务从免费到大约每个月25的范围内。
2.DirectConnections直接相连
不像拨号连接那样，当你需要访问因特网时，只能连接到ISP的计算机上，直连使得你可以持续连接到因特网。
通过直连，你的PC典型的发布一个用于经由因特网来回交换数据的静态IP地址。
电脑连接到网络总是有一个因特网连接可能的网络访问只需要打开一个浏览器。
直接的因特网连接类型包括通过一个学校或者政府机关的局域网以及数字用户线，电缆，卫星和固定无线连接进行连接。
虽然,在理论上,宽带上网可以快速到拨号连接的100倍,实际现在的速度则更像是25到50倍。
数字用户线和电缆的典型地下载速度大约是1.5Mbps。
卫星和固定无线通常下载数据在500Kbps到1Mbps之间。
几乎所有这些服务使用较慢的上传速度。
每一种这些宽带上网的类型的最重要的特点将在后面讨论。
SchoolorOfficeLAN
大多数学校或者政府机关的局域网，提供一个与因特网直接相连的从电话公司或者因特网提供者那里租约一条高速专用线。
这种类型的因特网接入速度依赖学校或者政府机关和它们的因特网提供者间的连接速度，同样也依赖于局域网本身的速度。
DSL
DSL目前只对那些较靠近电话交换站（3英里或小于3英里），有能力处理DSL电话线的用户可用，并且常要等很长时间安装。
然而,DSL是一项很受欢迎的宽带的选择。
DSL有时提供不同的速度以满足不同的需要和预算，例如慢速低价的个人版本和快速的商业选择。
标准DSL的每月消费大约是50美元。
Cable电缆
第三种因特网直连类型是电缆，它是最广泛使用的家庭宽度选择。
电缆连接是相当快的，可以让任何人通过电缆访问，电缆提供商升级了支持因特网访问的系统。
今天几乎所有的电缆因特网访问是双向的（全双工），通过在两个方向上用来交换数据的电缆。
电缆的一个劣势是在邻近地区的所有用户共同使用他们本地电缆的带宽。
尽管这并不能证明是一个问题，在一天的高使用时间电缆因特网服务的速度会变低，戏剧的你的邻居上线了。
费用大概是每月40美元，除了常规的电缆费用外。
Satellite卫星
卫星因特网访问是在农村地区唯一的宽带选择。
它需要人造卫星调制解调器和安装在室外或建筑物外的收发卫星蝶形天线。
虽然需要在蝶形天线收发方向的上空没有任何障碍，并且在大暴风雨期间访问性可能降低，但目前可用的两路人造卫星服务，如StarBand，是相当可靠的。
典型的费用大约是每月70美元。
FixedWireless固定无线
最后一种宽度访问是固定无线，这种访问方式对消费者使用是相当新的，但显示出很大的前途。
这种服务的类型，例如SprintBroadbandDirect，像卫星服务一样需要一个调制解调器和一个外部安装的收发器，但通常只有在大的大城市地区。
在收发器和提供商的无线传输塔之间需要有一条无障碍的视线通路，传输塔在用户的收发器和Internet间转播信息。
这种服务的费用大约是每月50美元。
不管那种类型的连接被使用，对所有直接连接到因特网的用户一个非常重要的考虑是保护计算机不受XX的访问或者黑客的攻击。
然而大多数学校和政府机关通过一些防火墙来保护，许多直接连接的家庭则不是。
尽管不大可能有人访问你家的电脑用这种方式，直接连接回家的可能性将持续增长也变得更加普遍。
为了保护你自己，所有使用了直连的计算机可以使用个人防火墙程序--尤其是那些允许文件共享的家庭网络的计算机。
防火墙程序典型地阻止从外部来的一些计算机去访问你的电脑，同样也允许你指定在你计算机上的那些程序可以访问因特网。
一些防火墙软件，例如ZoneAlarm软件，对家庭可以免费使用。
一些防火墙保护开始纳入其他程序,如WindowsXP。
3.MobileWirelessConnections移动无线连接.
不像卫星和固定的无线连接，使用电缆去连接调制解调器或一些固定收发器，移动无线连接允许设备从一个地方移动到另一个地方。
因此，大部分手提电脑和其他移动设备（像能用Web服务的手机）使用移动无线连接然后通过同样的无线网络如手机和通信设备访问因特网。
现在大多数能访问Internet的移动电话都处于无线Internet就绪状态并且能直接用来检索Web内容，只要提供的无线Web服务包括在该手机的服务计划中。
许多手提电脑也可以建立有互联网的连接;如果不能,可以使用一个无线调制解调器。
交替地，一个调制解调器或者其他类型的适配器可以连接设备到手机。
笔记本电脑使用无线调制解调器或者细胞调制解调器可以连接到因特网或者一个公司的网络。
现在的一些笔记本电脑伴随有固定了无线能力的单元。
5.4.2WAP---无线应用协议
序言
过去几年已表明，我们的工作、消遣和通信的方式已有了根本的改变。
今天，因特网和WWW允许人们以光速交换消息和访问来自全球任何信息源的信息。
这些服务总是在线、可用，而且容易使用。
同时，世界各地的人民以疯狂的步调转向无线通信。
今天，蜂窝式电话是流动用户和专业人员的重要伙伴。
在一些国家，现在多达70%的人口都使用蜂窝式电话。
这两个趋势—因特网的不断扩大和移动通信的发展—现在正在汇聚,进入移动因特网。
移动因特网把传统因特网扩充到无线设备，诸如蜂窝式电话、个
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