积累计算机知识
一、计算机开发、类型、应用领域
计算机开发:
记数->计算驱动计算机发展的应用需求 1300s算盘-1600s机械式算机-1800s机电式算机 根据电子元件的发展水平划分的四个阶段
Ⅰ 电子管(1946~1957) 内存:磁鼓;外存:磁带 机器语言、汇编语言
第一台电子数字计算机 1946AD ENIAC 宾夕法尼亚大学 电子管 体积大,质量大,功耗大。计算速度为5000次/次s。十进制计算弹道轨迹 冯·诺伊曼计算机 first冯型采用二进制补码 1949AD EDSAC 英国 first现代通用计算机采用二进制和冯型 1951AD EDVAC 美国 存储控制程序思想、程序 数据二进制表示,输入 输出 存储器 运算器 控制器五部分结构(硬件系统)
计算机系统=硬件系统(裸机) 软件系统(计算机的灵魂,各种程序、数据和说明文档的总称,为计算机的运行、管理和维护而编制)
程序:按一定顺序执行的具体指令集合,可以完成任务;程序=算法 数据结构。 编程语言:人们描述完成任务需要计算机执行哪些具体操作步骤的语言,不是人们与计算机交谈,而是下一步完成任务的具体命令。 机器语言-可直接在计算机上执行 2进制->16进制 汇编语言-符号语言,需要编译才能执行 高级语言-接近自然语言(编译或解释) 目标程序(二进制)由编译获得.obj—连接和组装各目标模块与函数库连接成一个可执行程序.exe(在dos/windows环境下)
(核心是操作系统windows、Dos、Linux、Unix、MacOS、Shell; 数据库管理系统:FoxPro、Access、Oracle、DB2、Sybase; 语言处理系统(编译解释系统):FORTRAN、COBOL、PASCAL、C、BASIC、LISP; 系统辅助处理程序:软件安装程序、磁盘扫描程序、故障诊断程序; 服务软件) (办公软件(字处理):MSOffice、WPS; 多媒体处理软件(图形软件等):PS、PR、Ae; Internet工具软件:浏览器,FTP工具、下载工具; 各种程序包……)
中央处理器CPU(运算器/算术逻辑单元±内部寄存器registers- 控制器±控制器内部寄存器-±高速缓冲存储区Cache- 内存储器】(外存储器 输入设备 输出设备) central processing unit 硬件系统决定了软件系统的天花板,早期以运算器为中心的硬件系统已经转向存储器。 各硬件(CPU内部及CPU通过系统总线与主板的其他部件相互连接。
控制器CU control unit:解译并存储在计算机控制指挥中心CPU指令、指挥内存、操作员和输入输出设备之间的信号运行。基本操作流程:获取指令、分析指令、执行指令、存储结果。 运算器ALU arithmetic logic unit:算术运算(加减乘除)与逻辑运算(比较关系)。 寄存器/高速缓冲存储区 registers/Buffer(Cache):临时快速访问数据。
Ⅱ 晶体管(1957~1964) 内存:磁芯;外存:磁盘 高级语言VB 操作系统出现
十几万次/s IBM7090
介绍操作系统
微软官网:https://www.microsoft.com/zh-cn/software-download/windows10/
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1操作系统负责管理和合理调度计算机中的各种软硬件资源,控制各种软件的运行。它是硬件和应用软件之间的系统软件,提供良好的用户界面。所有其他软件都依赖于操作系统的支持。一般来说OS结尾,operate system。 2进程是指程序,即程序 执行程序运行时加载到内存,系统创建程序,程序运行结束,过程消亡。 启动任务管理器(Ctrl Alt delete||选择打开任务栏右键,过程 三线程是进程的实体,是CPU调度和分配的基本单位是能够独立运行的单位 4核心和用户态 特权态是内核态—计算机中所有软硬件资源 普通态是用户态-访问资源和权限有限 大多数程序以用户状态运行,以确保系统的安全 1控制计算机上运行的所有程序 管理所有计算机资源:1硬件资源:CPU、软件资源:内存、外存、输入输出设备 流程管理:系统资源分配单位。CPU线程是调度管理的基本单位。 2存储管理:内存分配、存储保护(防止非法访问)、虚拟存储(硬件一部分当作内存) 3设备管理:管理外设和接口 4文件管理:软件信息,如保存程序和数据 5程序接口:提供指令或函数的调用使程序能够调用系统服务 6用户界面:为用户提供操作系统。GUI图形用户界面 单用户操作系统:DOS、Windows – 一个用户程序只能运行一次 2批处理操作系统:DOS/VSE(IBM) – 多个程序或作业同时运行 三分时操作系统:UNIX – CPU时间分片 4实时操作系统 5网络操作系统 典型的操作系统 1服务器操作系统:Windows、Unix、Linux、Netware 2PC操作系统:DOS、Windows、MacOS 3实时操作系统:VxWorks(军事、卫星、导航) 4嵌入式操作系统:Palm OS(可裁剪应用。比如手掌上的电脑。CBA、数码相机)
桌面:桌面图标、任务栏、开始菜单 窗口:标题栏、地址栏、菜单栏、工具栏、工作区、滚动条、状态栏 桌面、图标(文件图形标志)、快捷方式、菜单(开始、控制、下拉、快捷)、文件和文件夹(数据信息存储形式)*对话框、窗口、应用程序和文档 *组合键:ctrl alt delete-任务管理器 ctrl x/c/v/z/y-剪切、复制、粘贴、撤销、撤销 win r命令行 win e资源管理器 win d返回桌面,重复按压,返回原界面。 Alt n/a下一步,我同意 1桌面设置 – 右键选择个性化设置主题(背景、窗框都会改变)和背景(可轮播、纯色) 2网络配置 – 点击菜单选择控制面板、网络和共享中心Internet 连接到宽带网络 用户名 密码 连接到无线网络 安全密钥 点击网络连接按钮直接选择 3资源管理器 – 地址栏是纯文本的->按钮(win7)文件、文件夹、库(不存储文件本身,类似于保存快照) 建立快捷的方式,搜索文件, 设置隐藏或只读属性 选择中文输入法 – ctrl shift切换、ctrl space点击右下角的小图标选择(当前输入法或默认) 5.检索文件和程序 – 在资源管理器中搜索按日期和文件名称 6软硬件系统工具 – 控制面板程序和功能查看软件。软件兼容性问题 右键兼容性难以回答或点属性兼容性-兼容模式设置-管理员身份。 软件性能优化减少启动启动项目 控制面板-系统管理工具-系统配置-启动 设备管理器或设备和打印机管理硬件,升级驱动程序。 硬件性能优化 磁盘分析 磁盘清理
Ⅲ 中小型集成电路(1965~1970)内存:半导体 高级语言丰富
几十万~上百万次/s IBM360
Ⅳ 大型、超大型集成电路(1970~) (大、中、小)计算机向巨型化和微型化发展 网络化、智能化
亿万次级 Intel4004 PC机(1981~)IBM5150
发展前沿理解:生物计算机(蛋白酶受环境影响较大)、量子计算机(不用于计算,解决能耗问题)、光子计算机(比电子更精确) 深度学习、神经网络、人工智能
非冯诺伊曼结构计算机:数据驱动的数据流计算机、需求驱动的合同计算机、模式匹配的智能计算机
计算机分类:
根据计算机处理数据的类型:模拟计算机、数字计算机(目前最广泛)和混合计算机 按计算机用途:通用计算机(绝大多数)PC)、专用计算机 根据计算机的性能、规模和处理能力:巨型机(军事、天气)、大型通用机(科研、工业、企业)、微型机、工作站(CA、图像),服务器
计算机应用:
*科学计算(数值计算) 数据/信息处理(办公自动化OA) 过程控制 - 生产工业流水线 计算机辅助(CADesign、CAManualfactory、CAInstruction、CATechnology-模拟实验) 网络通信 人工智能(AI) 多媒体应用 文本、图片、频、视频 嵌入式系统(写在固件芯片上) - 数码相机 (固件是用来存放操作系统内核代码、引导程序代码、设备驱动和文件系统运行设置等程序的固态存储器 如Flash闪存器正逐渐取代ROM与EPROM-u盘,结合了RAM+EEPROM 、 写保护的SD卡与无保护的TF卡,tf卡可转换为sd卡-手机外存卡 数码相机存储卡 、 Dios芯片-主板的CMOS系统,系统上电时被引导程序加载到系统内存中运行) 科研应用: 人工智能 网格计算-组网 中间件技术-介于应用软件与系统软件之间,介于客户机与服务器之间 云计算
双系统与虚拟机
起因:系统与软件的无解的兼容性问题与用户长期适应的操作系统习惯 vmware虚拟机官网下载:http://www.vmware.com/cn.html
Linux ISO下载网址:http://mirrors.163.com 或 http://mirrors.aliyun.com
安装位置最好全英文目录,且非C盘。增强型键盘驱动可用国际键盘但只能在win中用,没大用。启动时不要检查更新,会重新安装失败,可能会蓝屏,一般看情况手动更新。许可证输入-帮助里选择。 卸载:点安装包可以选择,控制面板。
*创建虚拟机配置设置:转到主页选项卡-主页新建,文件-新建虚拟机。一般不要典型,后期有些需求会不能满足,选自定义。兼容性选择,版本新限制少,版本旧兼容性好。稍后安装操作系统,不然会直接简易安装。操作系统版本选择,官网下载操作系统ISO的好处就是版本正宗明确。名称(多个时)不能有重复的,位置一定要专门存放。固件类型BIOS+mrb/UEFI+gtp:UEFI是BIOS的升级替代,支持硬盘大于2T,BIOS不支持,但2T内BIOS安全性好,一般选BIOS。CPU数选1个够了,多个是用作服务器的,核数4个主流。内存就用推荐内存。网络连接:桥接无线,nat转换要主机物理联网,主机模式中虚拟一个交换机可配置如何联网,无网络。推荐接口、磁盘。一般不选物理磁盘,第一台虚拟机必创建新虚拟磁盘,磁盘大小200G内不超过主机,下限根据不同操作系统要求,不小于推荐;不点立即分配;存单个文件好,但多个文件利于U盘传播(文件大小4G内),当然单个文件也可以分割压缩解决。自定义硬件移除usb、声卡、打印机,不然易导致蓝屏。其他要求百度搜索如何配置。
开启虚拟机若Intel VT-x处于禁用,需要进入主机BIOS找到Intel Virtualization Technology 改成Enable。 虚拟机装操作系统:开机按esc选择启动项方式CD-ROM。Tab键切换选择,空格或回车确定,alt+提示字母操作,方向键。自定义安装,可以新建一个分区。 安装vmtools实现虚拟机与主机文件交互。
二、计算机中数据的表示、存储、处理
信息、物质、能量——人类生存发展三大资源 客观事物-(特征变化的反映)->有意义的信息(实效性、针对性)<-(符号表示)->无意义的数据
1计算机数据表示:
计算机中的数据:内部所有信息均采用二进制,外部用便于人读取的形式-十进制、文字、图形
2计算机数据的存储单位:
最小单位:位-bit 比特 基本单位:字节-Byte 1B=8bit B-千字节KB-兆字节MB-吉字节GB-太字节TB-PB(1024) 字长:计算机一次能并行处理的二进制位数,直接反映计算能力和精度的重要标志。(实际应用时取硬件与操作系统的min字长)
3计算机数据的处理:
进位计数值:二进制Binary;八进制Octonary(Q);十进制Decimal;十六进制Hexadecimal 进制转换:R进制->十进制(按权展开) 十进制->R进制(整数取余小数取整法) 二、八(3)、十六(4)进制快速转换 二、十进制快速转换-BCD码-8421等 字符编码: 西文字符编码ASCII——用一个字节存放一个码长7位ASCII码,最高位0。对应数组表:纵8进制控制前三位,横十六进制控制后四位。前32个为控制字符,后96个包含阿拉伯数字、英文字母大小写、下划线等符号 (4,1)-65-‘A’。97-‘a’。(3,0)-48-‘0’。(2,0)-32-‘space空格键’。 ASCII码扩展码扩充了128个欧洲非英语系的字符-占8位。
——汉字分成两级,一级汉字按拼音3755,二级汉字按部首3008,共6763字;一个字节28=256不足以表示,故一个国标码用两个字节216=65536来表示,每个字节最高位为0。 *汉字处理过程:输入(手写、拼音、五笔字型等) - 输入码(外码) - 国标码 - 内码(机内对汉字进行存储、处理的汉字编码) - 地址码(访问汉字库地址) - 字形码(用于汉字输出) - 输出汉字 交换码:不同计算机系统可能使用不同的内码,需要先将交换的文件转换成交换码形式,由接收者再转成内码。 汉字内码编码: BIG5码 - 港台繁体字 GB2312 – 不能表示繁体、日文、韩文 GBK码 - 扩充汉字内码规范,2万字简繁汉字编码,是我国制定的标准 GB18030 – 进一步扩充日文、韩文 UCS码 - 含字母文字、中日韩表意文字,联合国制定 (USC-2)Unicode码 - 65536个字符编码,用于多语言计算问题,但英文字符也占两个字节且生僻字表示不足 UTF-8 – 万国码,网页国际化尽量采用改编码。原ASCII码保留,汉字占3个字节,生僻字占6个字节。
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三、多媒体技术的概念、应用
1多媒体的概念:
媒体:指文字、声音、图像、动画、视频等内容 多媒体技术:指能够同时对两种或两种以上的媒体进行处理的综合处理技术,实质就是将各种类型的信息数字化,即对数字信号处理 多媒体技术具有交互性、集成性、多样性和实时性
【1】声音: 声音的数字化:采样(间隔记录声波振幅)->量化(数量表示幅度)->编码并储存(二进制) 声音文件格式: Microsoft的WAV完整保留、 MPEG有损压缩(MP3)、 RealAudio(网络实时)、 AAC、 OGG(手机铃声)、 APE/FLAC(无损压缩) -编码方式不同 乐器数字接口MIDI:VOC(用于声霸卡-IBM声卡系列产品)、AU(主要Unix工作站)、AIF(苹果机) 【2】图像: 静态图像的数字化:采样->分色->量化 动态图像的数字化:即将静态图像以每秒n幅播放,n>25时人眼可看到连续画面 点位图:用图-像素-若干二进制数表示属性 /矢量图:用如何作图的指令表示出图像 图像文件格式:windows的BMP、网络常用GIF、二进制电台广播用TIFF、背景可透明PNG、桌面系统WMF、绘图软件支持的向量格式DXF、JPEG 视频文件格式: windows的AVI、 苹果MOV、 ASF、 (Microsoft)windows media player的WMV(Windows media video)、 RM&RMVB、 3GP(3G)、 FLV(要转码,早期网络视频)
2多媒体的应用:
数据压缩:便于存储、处理多媒体信息 JPEG:图片压缩算法 H.261:视频压缩算法 MPEG:音频压缩算法,MP4与MPG 音频信息处理 语音识别 文语转换
3视频剪辑软件介绍:
剪视频软件:傻瓜级-爱剪辑、快手、抖音、B站 入门级-会声会影、Video Studio 主流-Premiere Pro(PR) 用途广、Vegas Pro 使用方便、EDIUS 广播、字幕制作易、DaVind Resdve 调色强——推荐新手用PR,易上手、轨道数不限、允许插件、支持画面、允许自定义&转场&特效 专业后期-After Effect(AE) 音处理-Audition、Audacity、GoldWave 功能性类-(B站)小丸工具箱 高压制视频、Bandican 录播、OBS Studio 直播 其他:PS……
**要搞清楚的概念:**码率(k)bps、分辨率、帧->动画、帧率fps 25或30贴合低画质,50或60很流畅,但视频占用空间多,超过100,人眼无法察觉 码率(比特率):衡量数字信息的传输速度bps=bit/sec,bps-kbps-mbps-gbps(1000),bps-Bps(8)。一位数字代表一个码元,波特(baud)-将一种电波形表示为一个或几个码元,描述二元波形时(仅限数值上)波特率=比特率。 cbr(恒定比特率编码)节省空间 vbr(可变比特率)注重质量 分辨率/解析度: 640x480y 单位 - 打印机dpi(点每英寸)、电脑ppi(像素每英寸)、lpi(光学范畴) dpi/ppi=(根号(x^2 +y^2))/z ,x水平,y垂直,z对角线 像素单位:px、手机转dp px=dp(dpi/160) 帧:一幅图画,一个画面。连续的帧形成动画。 帧率:每秒运行的帧数
打开PR后新建项目设定: 色彩空间vvv 4:2:0 SDR标清,若用HDR高清难剪辑 采样率 48kHz\44.1kHz 逐行扫描,不要选隔行扫描(早期使用),会出现黑色影带 具体使用操作推荐B站课程
四、计算机病毒的概念、特征、分类、防治
1计算机病毒的概念和特征
计算机病毒:特殊编制的或在计算机程序中插入的破坏数据或破坏计算机功能,影响计算机使用并且能自我复制一组计算机指令或程序代码。(属于可执行程序范畴的特殊程序,不是源程序) 特征:寄生性、破坏性、传染性、潜伏性、隐蔽性 手机病毒……不同病毒文件格式不同,计算机病毒在手机上无法发作,反之亦然,因此病毒有针对性
2计算机病毒的分类
引导区型病毒:感染硬盘主引导记录,病毒程序会替代或删除主引导程序,导致系统无法启动 文件型病毒:通常寄生在.exe文件的首部或尾部,并修改程序第一条指令,跳转执行病毒程序 混合型病毒:兼有“引导区型病毒”和“文件型病毒”的特点 宏病毒:寄存在Microsoft Office文档或模板的宏中的病毒,尾缀为.docx Internet病毒:通过网络非法进入他人计算机系统,危害信息安全,如蠕虫病毒
3计算机病毒的防治
计算机感染病毒常见症状: 磁盘文件数目无故增多 系统内存空间明显变小,导致延迟卡顿严重,并因此使正常情况下可以运行的程序因内存不足而无法装入 文件日期/时间值被修改为最近的日期(用户未自己改动) 感染病毒后的.exe文件长度明显增加 计算机常出现死机现象或不能正常启动 显示器屏幕出现莫名其妙的信息或异常现象
计算机病毒预防: 安装设置电脑防火墙,安装有效杀毒软件并及时更新,根据需求进行安全设置,定期查杀 扫描系统漏洞,及时更新系统补丁 未经检测过是否感染病毒的文件或移动存储设备在使用前先用杀毒软件杀毒 尽量使用具有查毒功能的电子邮箱,尽量不要打开陌生的可疑邮件 分类管理数据,对各类数据、文档和程序应分类备份保存 浏览网页、下载文件选择正规网站,修改浏览器中与安全相关的设置 禁用远程功能,关闭不需要的服务 有效管理系统内建的Administrator、Guest等账户,设置8位以上开机密码并定期更换 关注了解最新流行计算机病毒感染途径、发作方式、防范方法
杀毒软件查杀、磁盘格式化、系统恢复出厂设置、重装系统
五、计算机网络、计算机与网络信息安全及因特网网络服务基础
1计算机网络的概念:
计算机网络是以相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。 【1】计算机网络提供资源共享功能 【2】组成计算机网络的计算机设备是分布在不同地理位置的独立的“自治计算机”
2计算机网络的组成:
计算机系统(客户端、服务器)+有线或无线的通信线路和(调制解调器、路由器、交换机等)通信设备+网络协议(TCP/IP,HTTP等)+网络软件(Apache等)
3计算机网络的分类:
根据网络覆盖范围分类 局域网LAN<10km - 单位部门、办公室、学校 城域网MAN<100km - 地域分布较广的大型企业 广域网WAN>20km - 国家网络、国际网络如Internet 需借用现有公共通信信道传递,如电话线、卫星
4计算机与网络信息安全的概念和防控:
计算机网络信息安全即要保证信息数据的存储、处理、传输的安全,包括信息的保密性(防止非授权者获取、破坏信息系统中的秘密信息)、完整性(解决信息的精确、有效,防止信息数据被篡改和破坏)和可用性(保证网络资源在需要时即可使用,不因为系统的故障或误操作而使资源丢失或不能被使用) 计算机网络信息安全的防控: 防火墙技术:对流经它的网络通信进行扫描,过滤攻击 数据加密技术:明文经密钥转换为无意义的密文,并能还原出明文 访问控制:限制访问主体用户对客体文件的访问,保障数据在合法范围内有效使用 防病毒技术:利用杀毒软件检测并清除病毒
5因特网网络服务的概念、原理:
安装有服务器软件(可以在网络上运行、面向服务的软件模块)的Web服务器上的数据库<-(网络服务采用互联网通用标准,Internet共享)->客户端设备的浏览器发出连接请求,服务器则根据请求信息返回相应数据
6因特网网络服务的应用:
提供客户机浏览网页的服务 浏览器的使用和基础操作: 网页概念: 【1】万维网WWW,world wide web,一种建立在Internet上的全球性的、交互的、多态的超文本(可包含超链接)、超媒体信息查询系统。 【2】统一资源定位器(URL):uniform resource locater,用来描述外部网页的地址和访问它所用的协议,能唯一定位到网络上的某一资源文件。格式是:http、file、ftp等服务协议://IP地址或域名/路径/文件名 浏览网页:桌面或开始菜单打开浏览器,兼容性视图、刷新操作;以IE为例 Web网页的保存和阅读:文件-另存为-,网页全部会包含文件夹网页图片等 双击打开,或浏览器中文件打开。 部分Web页面内容保存ctrl+c 更改主页:工具-Internet选型-常规,主页按钮选择 使用历史记录、收藏夹:会查看。通过Internet选项可以删除。 搜索信息:用搜索引擎输入信息
完成域名到IP地址的转换 – 网址 ⊇域名 域名可以有别名,域名与IP地址一一对应无重复。 eg:完整网址范例http://yourdomain.com 我们建立一个提供www信息的主机后以域名为主机命名,此时主机名字为www.域名,通过超文本传输协议http发出数据请求访问主机,因此完整网址需加上前缀http 域名为yourdomain.com 别名(CNAME)里面加www或ftp或mail是为了区分不同服务 域名级别:eg::xxx.xxx.xxx.com,.com是域且是顶级域。xxx.com是顶级域名,同时也可以看作一个二级域——com.cn也是二级域。xxx.xxx.com是二级域名,三级域,以此类推。但是,www.xxx.com不能被看作一个二级域下的名字,事实上,它是xxx.com域名下的“主机名”,这个主机名在解析设置中被指向某个主机(web服务器)的IP地址 host.123.com同时提供www和mail两种服务,它可以别名为www.123.com或mail.123.com——应用在多域名指向同一IP地址,如设定$ORIGIN domain.com. linux1 IN A 1.2.3.4 www IN CNAME linux1 ftp IN CNAME linux1 mail IN CNAME linux1 当查询linux2.domain.com时,指向1.2.3.4,此设定效率不及直接指向地址,但若地址1.2.3.4改变,只需改一次IP
向网络内主机分配IP地址 IPV4-网际协议版本4 : 1980.1. 32位4字节4段 十进制点分表示 2011.2.3.最后5个地址块分配给5个区域互联网注册管理机构,共43亿地址于2019.11.26.分配完毕 IPV4地址分类(哈夫曼算法): A类(网络号最高位必为0) - 1.0.0.1~126.255.255.254,一个字节网络号可用A类网络126个,每个网络可用地址2^24-2个 B类(网络号最高位必为10) - 128.1.0.1~191.255.255.254,两个字节网络号 C类(网络号最高位必为110) - 192.0.1.1~223.255.255.254,三个字节网络号,每个网络可用地址2^8-2=254个 D类(不分网络号与主机号 均110开头) - 应用于多播通信 E类(均固定以11110开头) - 应用于实验和开发中
IPV6-~: 2012.6.6. 128位16字节8段 冒分16进制表示、0位压缩表示,全0块用0表示,连续的全0块用::只能出现一次、内嵌IPV4地址表示 IPV6地址分类: 单播地址 - 一个地址对应一个接口,对应接收。分为本地链路单播地址与全球单播地址。 本地链路单播地址 – 前缀1111111010,FE80::/64,在没有路由(网关)存在的网络中,主机通过MAC地址自动配置生成IPV6地址,仅能在本地网络中使用。 全球单播地址 – 剩余的所有地址 (存于单播地址,并未专门区分)任播地址 - 一个地址对应一组接口,由具体路由协议规定的某一接口接收 组播地址 – 前8位是1,FF00::/8,一个地址对应一组接口,被所有接口接收 特别的, 未指定地址 – 全0 ,::/128,尚未分配IP时,对外请求IP地址时作为源地址使用,不能用于数据包的目的地址中 环回地址 – 0000……1,::1/128,用于自己向自己发送数据包,在日常网络排错中测试网络层协议状态 ——php对ipv4转换有:ip2long()和long2ip()——
提供网络文件上传、下载服务 提供发送邮件服务
1申请邮箱账号 2配置outlook账号 文件-信息-添加账户 ……