三章医院信息系统的技术基础.ppt
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第三章第三章 医院信息系统的技术基础医院信息系统的技术基础 第一节 软件技术基础 第二节 数据库技术基础 第三节 计算机与网络技术基础 §§3.1 3.1 软件技术基础本节内容本节内容: :１、基础知识１、基础知识２、数据结构基础２、数据结构基础３、３、 操作系统操作系统４、编译基础４、编译基础 ● 计算机软件的概念计算机软件的概念 计算机软件计算机软件就是计算机程序再加上该程就是计算机程序再加上该程序所需的各种文档软件和程序是不同的概序所需的各种文档软件和程序是不同的概念，程序是使计算机实现所预期的目的而编念，程序是使计算机实现所预期的目的而编写的一系列的计算机语言（或命令）的集合写的一系列的计算机语言（或命令）的集合文档文档是描写程序操作及使用的有关资料软是描写程序操作及使用的有关资料软件作为一种特殊产品，计算机程序和文档是件作为一种特殊产品，计算机程序和文档是缺一不可的因此，软件是计算机程序加上缺一不可的因此，软件是计算机程序加上该程序所需的各种文档从广义上讲，软件该程序所需的各种文档从广义上讲，软件应包括程序、相应的数据以及有关的知识和应包括程序、相应的数据以及有关的知识和文档三部分。
文档三部分数据数据是指程序能正常加工信息是指程序能正常加工信息的原料程序是软件的主体，是可执行部分，的原料程序是软件的主体，是可执行部分，由算法和语言组成由算法和语言组成 １１、、基基础础知知识识 ● 计算机软件的种类计算机软件的种类 按照不同的原则和标准，可将计算机软件按照不同的原则和标准，可将计算机软件划归不同的种类一般从应用的角度出发，将划归不同的种类一般从应用的角度出发，将软件划分为系统软件和应用软件两大类软件划分为系统软件和应用软件两大类1）系统软件）系统软件 系统软件是指对整个计算机系统进行管理、系统软件是指对整个计算机系统进行管理、调度、监控、维护的软件，即为其他程序服务调度、监控、维护的软件，即为其他程序服务的程序的集合主要包括以下几种：操作系统的程序的集合主要包括以下几种：操作系统 、语言处理程序、语言处理程序 、服务程序、服务程序 、数据库管理系统、数据库管理系统 、网络通讯管理程序、网络通讯管理程序 （（2 2）） 应用软件应用软件 应用软件是直接服务于用户的程序系统应用软件是直接服务于用户的程序系统。
它一般包括两类：它一般包括两类：w实用程序：实用程序： 是指为用户特定需要而开发的程是指为用户特定需要而开发的程序如订票系统、图书情报检索系统、工作序如订票系统、图书情报检索系统、工作管理系统、辅助教学系统等等管理系统、辅助教学系统等等w工具软件：工具软件：是为了用户使用方便而提供的软是为了用户使用方便而提供的软件工具，如文字表格处理软件件工具，如文字表格处理软件EXCELEXCEL、字处理、字处理软件软件WORDWORD、电子演示文稿软件、电子演示文稿软件POWERPOINTPOWERPOINT、、计算机辅助制图软件计算机辅助制图软件AUTOCADAUTOCAD等等等等 ● 计算机软件技术发展过程计算机软件技术发展过程★ ★ 计算机软件技术是随着计算机硬件发展而发计算机软件技术是随着计算机硬件发展而发展的★★ 计算机产生的早期，人们主要进行计算机硬计算机产生的早期，人们主要进行计算机硬件的研制，此时编制的软件作为硬件的附属品件的研制，此时编制的软件作为硬件的附属品存在，软件的效率与功能均受到限制随着硬存在，软件的效率与功能均受到限制随着硬件技术的发展，对软件技术提出了更高的要求，件技术的发展，对软件技术提出了更高的要求，要使硬件发挥其效率和功能，必须配备完善的要使硬件发挥其效率和功能，必须配备完善的软件系统，软件技术作为独立的分支得到迅速软件系统，软件技术作为独立的分支得到迅速和充分的发展。
和充分的发展★★ 硬件与软件相互依存，相互推动，缺一不可，硬件与软件相互依存，相互推动，缺一不可，共同构成了一个计算机系统共同构成了一个计算机系统从从20世纪世纪60年代年代高级语言出现到今天，高级语言出现到今天，软件技术的发展主要经软件技术的发展主要经历了三个阶段历了三个阶段: w（（1 1））6060年代高级语言阶段年代高级语言阶段 2020世纪世纪5050年代末，年代末，John Backus John Backus 首先完成首先完成了了FORTRANFORTRAN的编译系统，此后的十年中，不同的编译系统，此后的十年中，不同的应用领域出现了的应用领域出现了ALGOL60 ALGOL60 、、COBOL COBOL 、、LISPLISP等等高级语言直到高级语言直到6060年代末出现的年代末出现的PL/1PL/1、、ALGOL68 ALGOL68 对这一时期的语言作一总结此阶段，对这一时期的语言作一总结此阶段，编译技术代表了整个软件技术，软件工作者追编译技术代表了整个软件技术，软件工作者追求的主要目标是设计和实现再控制和数据结构求的主要目标是设计和实现再控制和数据结构方面表现力强的高级语言。
这一时期内，编译方面表现力强的高级语言这一时期内，编译系统主要靠手工编制，自动化程度低系统主要靠手工编制，自动化程度低 w（（2 2））2020世纪世纪7070年代结构化程序设计阶段年代结构化程序设计阶段 2020世纪世纪7070年代是计算机技术高度发展的时代年代是计算机技术高度发展的时代这一时期，操作系统软件迅速发展，数据库成为这一时期，操作系统软件迅速发展，数据库成为独立的发展领域，计算机网络技术也得以发展独立的发展领域，计算机网络技术也得以发展同时，随着计算机应用领域的不断扩大，计算机同时，随着计算机应用领域的不断扩大，计算机软件的规模增大，复杂性增加，从而造成软件的软件的规模增大，复杂性增加，从而造成软件的可靠性较差，产生了可靠性较差，产生了““软件危机软件危机””在此种背景在此种背景下，产生和发展了程序设计方法学和软件工程学下，产生和发展了程序设计方法学和软件工程学软件工程是指导软件开发和维护的工程科学，它软件工程是指导软件开发和维护的工程科学，它采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维采用工程的概念、原理、技术和方法来开发和维护软件产品护软件产品应用软件工程的方法，目的是提高应用软件工程的方法，目的是提高软件产品的质量和软件生产率，降低软件产生开软件产品的质量和软件生产率，降低软件产生开发成本。
发成本 （（3 3））2020世纪世纪8080年代至今自动程序设计阶段年代至今自动程序设计阶段 2020世纪世纪8080年代软件设计技术进入成熟期，向集成化、一体年代软件设计技术进入成熟期，向集成化、一体化方向发展这一时期，集成电路的迅速发展使个人计算机得化方向发展这一时期，集成电路的迅速发展使个人计算机得到了迅速发展，个人计算机与软件工程相结合出现了软件开发到了迅速发展，个人计算机与软件工程相结合出现了软件开发环境，称为软件工程支撑环境，又称为环境，称为软件工程支撑环境，又称为CASECASE（（computer aided computer aided software engineeringsoftware engineering）它支持软件开发和维护的全过程，）它支持软件开发和维护的全过程，即从用户需求定义、功能规格说明、设计规格说明、直到可执即从用户需求定义、功能规格说明、设计规格说明、直到可执行代码的全部开发过程，最大程度的借助于计算机系统自动进行代码的全部开发过程，最大程度的借助于计算机系统自动进行，是一个计算机自动管理的巨型系统同时，程序设计的基行，是一个计算机自动管理的巨型系统。
同时，程序设计的基本方法进一步得到改善，如产生了第四代语言（本方法进一步得到改善，如产生了第四代语言（4GL4GL）和面向）和面向对象的程序设计方法对象的程序设计方法2020世纪世纪8080年代以来出现了好多面向对象年代以来出现了好多面向对象的程序设计语言，以的程序设计语言，以C++C++应用最为广泛应用最为广泛C++C++是是C C语言的一个超语言的一个超集，它保留了集，它保留了C C语言中几乎全部优点，并在此基础之上加上了语言中几乎全部优点，并在此基础之上加上了面向对象的特点面向对象的特点JAVAJAVA由由C++C++发展而来，可在发展而来，可在Internet Internet 网络上网络上分布执行的程序设计语言分布执行的程序设计语言JAVAJAVA语言的重要特点是可在任何一语言的重要特点是可在任何一个硬件和软件平台上运行，具有分布性、可移植性、稳定性、个硬件和软件平台上运行，具有分布性、可移植性、稳定性、安全性等特点安全性等特点 （（1 1）数据（）数据（datadata））: : 是客观事物的符号表示，是客观事物的符号表示，它能够被计算机识别、它能够被计算机识别、储存和加工处理。
它是储存和加工处理它是计算机程序加工处理的计算机程序加工处理的原料，不仅指一般的整原料，不仅指一般的整数和实数，而且包括字数和实数，而且包括字符串、声音、图像等可符串、声音、图像等可被计算机接收和处理的被计算机接收和处理的信息2 2）数据元素）数据元素 （（data data elementelement））: : 是数据的是数据的基本单位有些情况下，基本单位有些情况下，数据元素又称为元素、数据元素又称为元素、结点（结点（nodenode）、记录）、记录（（recordrecord）有时，一）有时，一个元素可由若干数据项个元素可由若干数据项（（data itemdata item）组成数据项是数据不可分割数据项是数据不可分割的最小数据单位的最小数据单位3 3）数据对象）数据对象 （（data data objectobject）：）：是具有相同是具有相同性质的数据元素的集合性质的数据元素的集合２、２、 数据结构基础数据结构基础●●基本概念和术语基本概念和术语 （（4 4）数据结构）数据结构 （（data structuredata structure）：）：是指数是指数据之间的相互关系，即数据的组织形式。
它据之间的相互关系，即数据的组织形式它一般包括以下三个方面的内容；一般包括以下三个方面的内容； a.a.数据的逻辑结构（数据的逻辑结构（logical structurelogical structure），），即数据元素之间的逻辑关系即数据元素之间的逻辑关系 b.b.数据的存储结构数据的存储结构 (storage structure)(storage structure)，即数据元素及其关系在计算机存储器内的，即数据元素及其关系在计算机存储器内的表示 c.c.数据的运算，即对数据所作的操作数据的运算，即对数据所作的操作 （（5 5）数据类型）数据类型 （（data typedata type）：）：分为基本数分为基本数据类型和结构数据类型两种基本数据类型据类型和结构数据类型两种基本数据类型如实数型、整数型、布尔型等；而结构类型如实数型、整数型、布尔型等；而结构类型如数组、结构体等如数组、结构体等 ● ● 算法描述和算法分析算法描述和算法分析 数据的运算是通过算法描述的数据的运算是通过算法描述的算法是由算法是由若干条指令的有穷序列组成。
算法可用自然语若干条指令的有穷序列组成算法可用自然语言、数学语言、或约定的符号语言来描述若言、数学语言、或约定的符号语言来描述若一个算法用机器可执行的语言来编写，则它就一个算法用机器可执行的语言来编写，则它就是一个程序所以算法都以函数或过程的形式是一个程序所以算法都以函数或过程的形式表示，即；表示，即； 算法名（参数表）算法名（参数表） 例例 ins_sqlist(Vins_sqlist(V, i, b) , i, b) ////在顺序表在顺序表V V中第中第i i 个数据元素之前插入个数据元素之前插入b//b// 其中其中////…………////为注释 对于同一个问题，可以给出多个不同的算对于同一个问题，可以给出多个不同的算法，在这些算法中进行优劣取舍是一个很重要法，在这些算法中进行优劣取舍是一个很重要的问题，也就是对算法进行分析的过程的问题，也就是对算法进行分析的过程一个一个算法除了算法除了““正确正确””以外，主要还考虑计算机在以外，主要还考虑计算机在执行该算法时所耗费的时间及所占有的存储空执行该算法时所耗费的时间及所占有的存储空间，即时间复杂度和空间复杂度。
间，即时间复杂度和空间复杂度 ●● 线性表线性表（（1 1）线性表的定义）线性表的定义 线性表是一种最简单的和最常用的数据线性表是一种最简单的和最常用的数据结构线性表的逻辑结构是由一组数据元素结构线性表的逻辑结构是由一组数据元素序列构成，其中每一数据元素含有一个或多序列构成，其中每一数据元素含有一个或多个数据项，各个数据元素之间存在着线性的个数据项，各个数据元素之间存在着线性的逻辑关系例如英文字母表（逻辑关系例如英文字母表（A A，，B B，，C C，，D D，，…………Z Z）是一个线性表，表中的每一个英文字）是一个线性表，表中的每一个英文字母是一个数据元素母是一个数据元素2 2）线性表的运算）线性表的运算 数据的运算是定义在逻辑结构上的，而数据的运算是定义在逻辑结构上的，而运算是在存储结构上进行的运算是在存储结构上进行的对于线性表，对于线性表，常见的基本运算有以下几种：常见的基本运算有以下几种： a.a.存取操作存取操作：存取第：存取第i i 个数据元素，以便检个数据元素，以便检查或更新其中的数据项查或更新其中的数据项 b.b.插入操作插入操作：在表中的指定位置上，插入一：在表中的指定位置上，插入一个新的数据元素。
个新的数据元素 c.c.删除操作删除操作：删除表中第：删除表中第i i 个元素 d.d.查找操作查找操作：按某个关键字的值，查找表中：按某个关键字的值，查找表中相应的元素相应的元素 e.e.排序操作排序操作：按给定要求对表中元素重新排：按给定要求对表中元素重新排列 并非任何时候都需要同时执行以上运算，对并非任何时候都需要同时执行以上运算，对于不同问题中的线性表，所需要执行的运算可能于不同问题中的线性表，所需要执行的运算可能不同一般给出一组基本的运算，不同一般给出一组基本的运算，对于实际问题对于实际问题中所涉及的更为复杂的运算，可以用基本运算的中所涉及的更为复杂的运算，可以用基本运算的组合来实现组合来实现 （（3 3）线性表的存储结构）线性表的存储结构 线性表的存储结构有两种：线性表的存储结构有两种：顺序存储结构和顺序存储结构和链式存储结构链式存储结构 ① ① 顺序存储结构顺序存储结构 将一个线性表存储将一个线性表存储到计算机，可以采用许到计算机，可以采用许多不同的方法，其中即多不同的方法，其中即简单又自然的是顺序存简单又自然的是顺序存储方法：即把线性表的储方法：即把线性表的结点按逻辑次序放在一结点按逻辑次序放在一组地址连续的存储单元组地址连续的存储单元里。
用这种方法存储的里用这种方法存储的线性表简称为顺序表线性表简称为顺序表顺序表的存储示意如图顺序表的存储示意如图3-13-1所示② ② 链式存储结构链式存储结构 为了克服顺序表的为了克服顺序表的缺点，可以采用链接缺点，可以采用链接方式存储线性表，通方式存储线性表，通常我们把链接方式存常我们把链接方式存储的线性表称为链表储的线性表称为链表如图如图3-23-2所示 由图由图3-13-1可知可知顺序结顺序结构存储有以下特点：构存储有以下特点： A A．存储结构的存储．存储结构的存储密度大，存储空间利用密度大，存储空间利用率高 B B．能够快速、随时．能够快速、随时访问其中任意元素访问其中任意元素 C C．对该表进行插入．对该表进行插入或删除操作时，为保证或删除操作时，为保证线性表的连续性，则会线性表的连续性，则会引起大量数据元素的移引起大量数据元素的移动 D D．存储容量不宜扩．存储容量不宜扩充图图3-1 顺序存储结构示意图顺序存储结构示意图元素元素1…元素元素2元素元素3元素元素i…元素元素nL1L2=L1+LL3=L1+2LLi=Li+（（i-1））LLn=L1+（（n-1））L元素地址元素地址 内存状态内存状态………… 图图3-2 链式存储结构示意图链式存储结构示意图元素元素1…元素元素2L3L21元素元素4…L23元素元素3L10元素元素5…∧L1L2L3L4L10L11L21L22L23L24元素值元素值指针指针元素值元素值指针指针元素值元素值指针指针元素值元素值指针指针元素值元素值指针指针结点结点1结点结点2结点结点3结点结点4结点结点5 由图由图3-23-2可见，数据元素之间的逻辑关系可见，数据元素之间的逻辑关系是用指针来链接的。
对于每个数据元素，除是用指针来链接的对于每个数据元素，除了元素值以外，还有一个了元素值以外，还有一个指针指针（或链）用来（或链）用来指示另一个数据元素的地址我们将这个由指示另一个数据元素的地址我们将这个由数据元素的值和指针组成的总体称为数据元素的值和指针组成的总体称为结点结点，，表示一个数据元素链表中各结点的位置在表示一个数据元素链表中各结点的位置在内存中是任意的，通过指针将它们联系起来内存中是任意的，通过指针将它们联系起来逻辑上最后的结点指针不指向任何地方，常逻辑上最后的结点指针不指向任何地方，常用用““∧∧””表示 ３、 ３、 操作系统操作系统w 操作系统用来管理和控制计算机硬件和 操作系统用来管理和控制计算机硬件和软件资源，并用以方便用户使用并提高系统软件资源，并用以方便用户使用并提高系统资源利用率的一组程序（软件）资源利用率的一组程序（软件）w 操作系统的功能是管理和控制计算机所 操作系统的功能是管理和控制计算机所有软硬件资源，使系统各部分协调一致的工有软硬件资源，使系统各部分协调一致的工作，从而达到提高系统资源利用率的目的作，从而达到提高系统资源利用率的目的。
计算机系统资源通常有四种：处理机、存储计算机系统资源通常有四种：处理机、存储器、外部设备、以及各种程序和数据器、外部设备、以及各种程序和数据相应相应的操作系统的功能也具有四大功能：处理机的操作系统的功能也具有四大功能：处理机管理功能、存储器管理功能、外部设备管理管理功能、存储器管理功能、外部设备管理功能、文件管理功能功能、文件管理功能 进程调度进程调度阻塞阻塞阻塞阻塞阻塞阻塞I/O 请求请求I/O完成完成图图3-3 进程状态转换示意图进程状态转换示意图⑴ ⑴ 操作系统的功能操作系统的功能wa.处理机管理处理机管理w 在多道程序系统中，多在多道程序系统中，多个程序同时执行，需要对个程序同时执行，需要对CPU的时间进行合理分配的时间进行合理分配处理机管理也称为进程管理，处理机管理也称为进程管理，通过引入通过引入“进程进程”的概念使的概念使CPU有条不紊的工作，使资有条不紊的工作，使资源得到最充分的利用，主要源得到最充分的利用，主要包括处理中断事件和处理机包括处理中断事件和处理机调度所谓进程，是指程序调度所谓进程，是指程序的一次执行进程有三个基的一次执行进程有三个基本状态：就绪状态、运行状本状态：就绪状态、运行状态、阻塞状态，如图态、阻塞状态，如图3-3 所所示；示； b.b.存储管理存储管理 内存是除内存是除CPUCPU之外之外最宝贵的资源。
而计最宝贵的资源而计算机的内存资源是有算机的内存资源是有限的存储管理主要限的存储管理主要解决多道程序在内存解决多道程序在内存中的分配，合理利用中的分配，合理利用内存空间，并通过内内存空间，并通过内外存的管理来扩大存外存的管理来扩大存储空间其主要包括：其主要包括：内存的分配、存储扩内存的分配、存储扩充、存储保护三个方充、存储保护三个方面c. c. 设备管理设备管理 计算机支持多种设备，计算机支持多种设备，该管理利用操作系统提供该管理利用操作系统提供的设备驱动程序，实现对的设备驱动程序，实现对外部设备进行有效管理外部设备进行有效管理负责把外部设备合理地分负责把外部设备合理地分配给进程，消除各设备忙配给进程，消除各设备忙闲不均的现象，使之有效闲不均的现象，使之有效地工作其主要功能体现其主要功能体现在：分配和驱动外部设备、在：分配和驱动外部设备、利用中断、通道、缓冲技利用中断、通道、缓冲技术，提高外部设备的使用术，提高外部设备的使用效率 d. d. 文件管理文件管理 文件管理是对各文件管理是对各类文件进行有序的管类文件进行有序的管理，支持对文件的存理，支持对文件的存储、检索和修改及文储、检索和修改及文件保护，方便用户安件保护，方便用户安全地访问它们。
全地访问它们其主其主要功能为：要功能为：按名存取按名存取文件、有效分配存储文件、有效分配存储空间、文件的共享和空间、文件的共享和保护、用户可通过命保护、用户可通过命令访问各种文件令访问各种文件 通常按照操作通常按照操作系统的使用环境，可系统的使用环境，可将其分为三大类：将其分为三大类：w多道批处理系统多道批处理系统w分时系统、分时系统、w实时系统实时系统2 2）操作系统的分类）操作系统的分类 a.a.多道批处理系统多道批处理系统w 多道批处理系统实质上是多道批处理系统实质上是““多道程序多道程序””和和““批处理批处理””的结合任务任务””和和““作业作业””是是指用户一次上机要求计算机系统完成的工作的指用户一次上机要求计算机系统完成的工作的总称；总称；““多道程序多道程序””是指在计算机内存中同时是指在计算机内存中同时可以存放若干道作业，允许交替地由处理机运可以存放若干道作业，允许交替地由处理机运行；行；““批处理批处理””是指用户与作业之间没有交互是指用户与作业之间没有交互作用，用户不能直接控制作业的运行，即一批作用，用户不能直接控制作业的运行，即一批经过合理组织的作业一旦提交给计算机系统，经过合理组织的作业一旦提交给计算机系统，其执行由计算机系统控制。
其执行由计算机系统控制w 多道批处理系统具有自动化程度高，资源多道批处理系统具有自动化程度高，资源利用率高，作业吞吐量大等特点，多应用在大利用率高，作业吞吐量大等特点，多应用在大中型计算机系统中其缺点是交互性差中型计算机系统中其缺点是交互性差 b. b. 分时系统分时系统w 分时系统是一种多用户操作系统，它是将 分时系统是一种多用户操作系统，它是将中央处理机（中央处理机（CPUCPU）的处理时间进行分割，即）的处理时间进行分割，即把工作时间分割成一个个时间片，每个用户轮把工作时间分割成一个个时间片，每个用户轮流使用时间片一台计算机为一组终端用户服流使用时间片一台计算机为一组终端用户服务，每个用户通过终端控制程序的运行由于务，每个用户通过终端控制程序的运行由于时间片分割很小，每个用户感觉不到时间上的时间片分割很小，每个用户感觉不到时间上的等待或滞留，如同自己独立占用一台计算机一等待或滞留，如同自己独立占用一台计算机一样w 分时系统具有良好的人机交互性，用户使分时系统具有良好的人机交互性，用户使用方便，其主要应用于中小型系统用方便，其主要应用于中小型系统 c. c. 实时系统实时系统 实时系统是指要求系实时系统是指要求系统及时响应外部事件的请统及时响应外部事件的请求，在规定的时间内完成求，在规定的时间内完成对该事件的处理并控制所对该事件的处理并控制所有实时设备和实时任务协有实时设备和实时任务协调一致地工作。
实时系统调一致地工作实时系统包括实时过程控制和实时包括实时过程控制和实时信息处理两种，前者主要信息处理两种，前者主要应用于工业生产的过程控应用于工业生产的过程控制，而后者主要应用于信制，而后者主要应用于信息处理系统，如查询系统、息处理系统，如查询系统、订票系统等订票系统等 w 以上三类操作系 以上三类操作系统可以根据实际需要统可以根据实际需要组合使用组合使用，实现最佳，实现最佳功能随着计算机系功能随着计算机系统结构的变化，操作统结构的变化，操作系统技术也有了进一系统技术也有了进一步的发展，步的发展，产生了一产生了一些具有特点的操作系些具有特点的操作系统，如个人计算机操统，如个人计算机操作系统、分布式操作作系统、分布式操作系统和网络操作系统系统和网络操作系统 w 个人计算机操作系统个人计算机操作系统是一个单用户交互式是一个单用户交互式的操作系统，它以文件管理为主，具有简单的操作系统，它以文件管理为主，具有简单的设备管理功能，并向用户提供了一组功能的设备管理功能，并向用户提供了一组功能丰富的键盘操作命令丰富的键盘操作命令w 分布式操作系统分布式操作系统是指由多台计算机组成的是指由多台计算机组成的一个系统，相互协作地完成一个任务。
任意一个系统，相互协作地完成一个任务任意两台计算机之间可以交换信息，无主次之分，两台计算机之间可以交换信息，无主次之分，系统资源为所有用户共享系统资源为所有用户共享w 网络操作系统网络操作系统是为网络中各台计算机之间是为网络中各台计算机之间提供通信和资源共享除了具有常规操作系提供通信和资源共享除了具有常规操作系统功能外，还具有网络管理功能统功能外，还具有网络管理功能 （（3 3）） 常用操作系统简介常用操作系统简介 ① Windows① Windows Windows Windows以其灵活方便的窗口操作、弹出式菜以其灵活方便的窗口操作、弹出式菜单以及命令对话框，为用户使用计算机提供了方单以及命令对话框，为用户使用计算机提供了方便，并为人们广泛接受它从便，并为人们广泛接受它从19901990年由年由Microsoft Microsoft 公司推出公司推出Windows 3.0Windows 3.0，先后进行了多次改版如，先后进行了多次改版如Windows3.1Windows3.1、、Windows 98Windows 98、、Windows NTWindows NT、、Windows2000Windows2000、、Windows XP Windows XP 等。
其中等其中Windows95Windows95以以上版本具有网络管理功能还具有友好的人机界上版本具有网络管理功能还具有友好的人机界面、功能强大的应用程序、多任务并行处理的功面、功能强大的应用程序、多任务并行处理的功能等诸多优点，所以深受用户欢迎能等诸多优点，所以深受用户欢迎 ② UNIX② UNIX UNIXUNIX操作系统是一个通操作系统是一个通用的、交互的分时系统，适用的、交互的分时系统，适用于小型机和微型机它由用于小型机和微型机它由美国贝尔实验室美国贝尔实验室19691969年研制年研制的，其特点是结构紧凑、功的，其特点是结构紧凑、功能强大、使用方便、易于扩能强大、使用方便、易于扩充、修改维护和移植它主充、修改维护和移植它主要由两部分组成：内核和外要由两部分组成：内核和外壳（壳（shellshell语言）其内核语言）其内核部分负责进程管理、文件管部分负责进程管理、文件管理、存储管理、设备管理等，理、存储管理、设备管理等，而外壳语言是用来控制、使而外壳语言是用来控制、使用内核以及语言处理程序和用内核以及语言处理程序和软件工具软件工具 ③ Linux③ Linux LinuxLinux是目前最流行的是目前最流行的操作系统之一，是操作系统之一，是UNIXUNIX的的PCPC版。
它从版它从19911991年芬兰人年芬兰人Linux Linux TorvaldsTorvalds 创建至今创建至今发展迅速它具有占用空间发展迅速它具有占用空间小、高效、健壮和功能强大小、高效、健壮和功能强大等特性，特别是可以免费使等特性，特别是可以免费使用和源代码开放，为用户广用和源代码开放，为用户广泛接受其中的泛接受其中的Red Hat Red Hat Linux Linux 版是一个杰出的代表，版是一个杰出的代表，它在它在Linux Linux 基础上开发了许基础上开发了许多优秀的软件和工具，并提多优秀的软件和工具，并提供了最新软硬件的技术支持供了最新软硬件的技术支持 ４、编译基础４、编译基础（（1）） 编译程序的作用编译程序的作用编译编译连接连接运行运行源程序源程序目标程序目标程序可执行程序可执行程序结果程序库程序库数据数据图图3-4 程序的编译与运行示意图程序的编译与运行示意图 w 人们利用计算机可以进行复杂的科学计算、 人们利用计算机可以进行复杂的科学计算、工业过程控制、企业管理和办公自动化等工作工业过程控制、企业管理和办公自动化等工作计算机在上述各领域的应用都是在计算机硬件和计算机在上述各领域的应用都是在计算机硬件和系统软件支持下，运用某种高级语言编制出程序系统软件支持下，运用某种高级语言编制出程序并在该环境下运行来实现的。
在计算机上执行一并在该环境下运行来实现的在计算机上执行一个高级语言程序，一般要分为两步：个高级语言程序，一般要分为两步：w第一步，用一个编译程序将高级语言程序翻译成第一步，用一个编译程序将高级语言程序翻译成机器语言程序；机器语言程序；w第二步，运行所得的机器语言程序并求得计算结第二步，运行所得的机器语言程序并求得计算结果w 编译程序就是将某一种语言（源语言）程序 编译程序就是将某一种语言（源语言）程序翻译成另一种语言（目标语言）程序，即进行符翻译成另一种语言（目标语言）程序，即进行符号转换程序的编译与运行如图号转换程序的编译与运行如图 3-4 所示 （（2））编编译译程程序序的的组组成成与与结结构构目标程序词法分析语法分析中间代码生成代码优化目标代码生成表 格 管 理出 错 管 理源程序图图3-5 编译程序的基本结构编译程序的基本结构 虽然各高级语言的特点不同，其编译程序也有差别，但各 虽然各高级语言的特点不同，其编译程序也有差别，但各编译程序的基本结构均相似编译程序的结构可按编译的五个编译程序的基本结构均相似编译程序的结构可按编译的五个阶段分模块进行设计，如图阶段分模块进行设计，如图3-5所示。
图所示图3-5中编译过程源程序中编译过程源程序的各种信息被保留在各种不同的表格里，编译各阶段的工作都的各种信息被保留在各种不同的表格里，编译各阶段的工作都涉及到构造、查找、更新各种有关表格涉及到构造、查找、更新各种有关表格w 编译程序的工作， 编译程序的工作，从输入源程序到输出目从输入源程序到输出目标程序的整个过程，是标程序的整个过程，是很复杂的这个过程一很复杂的这个过程一般可分为五个阶段：词般可分为五个阶段：词法分析、语法分析、中法分析、语法分析、中间代码生成、代码优化、间代码生成、代码优化、目标代码生成目标代码生成w 上述编译程序工作 上述编译程序工作过程的五个阶段不是每过程的五个阶段不是每个阶段都必不可少的，个阶段都必不可少的，在实际应用中有些阶段在实际应用中有些阶段可以省去若编译程序可以省去若编译程序对优化没有要求，可省对优化没有要求，可省去代码优化；若要加快去代码优化；若要加快编译速度，可将中间代编译速度，可将中间代码生成阶段省去码生成阶段省去 §3.2 §3.2 数据库技术基础数据库技术基础 数据库技术产生于数据库技术产生于2020世纪世纪6060年代中期，是年代中期，是数据管理的最新技术，是计算机科学的重要数据管理的最新技术，是计算机科学的重要分支，它的出现极大地促进了计算机应用向分支，它的出现极大地促进了计算机应用向各行业渗透。
从而不难看出数据库技术的重各行业渗透从而不难看出数据库技术的重要性所在要性所在 1．． 数据库系统概述数据库系统概述２．数据库技术的新发展２．数据库技术的新发展 1 1．． 数据库系统概述数据库系统概述（（1 1）数据库技术的基本概念）数据库技术的基本概念w数据（数据（DataData）：）： 通常是指用符号记录下来的，可以识别的信息信息是关于现实世界事物存在的方式或运动状态的客观反映w数据库（数据库（Data BaseData Base）：）：简称DB，是指按一定方式组织起来的相互关联的数据集合如人事档案数据库、图书资料数据库、药品管理数据库等 w数据库管理系统（数据库管理系统（Data Base Management Data Base Management SystemSystem）：）：简称DBMS，是用户与操作系统之间的一层管理软件，它为用户或应用程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新及对各种数据的控制w数据库系统（数据库系统（Data Base SystemData Base System）：）：简称DBS，是实现有组织地、动态地存储大量关联数据、方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即它是采用了数据库技术的计算机系统。
w数据库技术：数据库技术：是在操作系统的文件系统的基础上发展起来的，它是研究数据库的结构、存储、设计、管理和使用的一门软件学科 （（2 2）数据描述和数据模型）数据描述和数据模型●●数据描述：是数据处理中的一个重要环节从数据描述：是数据处理中的一个重要环节从事物的特征到计算机中的具体表示，实际上经事物的特征到计算机中的具体表示，实际上经历了三个领域：现实世界、信息世界、机器世历了三个领域：现实世界、信息世界、机器世界w 现实世界的数据描述主要是对原始数据进 现实世界的数据描述主要是对原始数据进行综合工作，取出数据库系统所需要研究的数行综合工作，取出数据库系统所需要研究的数据，如各种报表、单据、查询格式等据，如各种报表、单据、查询格式等w 信息世界的数据描述，是人们将现实世界 信息世界的数据描述，是人们将现实世界在人脑中的反映用文字或符号表示出来，它需在人脑中的反映用文字或符号表示出来，它需要要用以下一些基本术语来实现：用以下一些基本术语来实现： ① 实体实体(entity)(entity)：：实体是指客观存在并相互区别的事物② 实体集（实体集（entity setentity set）：）：具有相同性质的同类实体的集合。
③ 属性（属性（attributeattribute）：）：实体具有许多特性，每一个特性称为属性每一个属性有一个取值范围，即值域 ④ 主键（主键（keykey））：唯一标识实体的属性集为主键 w 机器世界中的信息是以数据形式存储 机器世界中的信息是以数据形式存储的，其数据描述需要用以下术语表示的，其数据描述需要用以下术语表示 ① ① 字段（字段（fieldfield）：标记实体属性的命名）：标记实体属性的命名单位称为字段（或数据项）它是可命名单位称为字段（或数据项）它是可命名的最小数据单位的最小数据单位 ② ② 记录（记录（recordrecord）：字段的有序集合称为）：字段的有序集合称为记录一般用一个记录描述一个实体一般用一个记录描述一个实体 ③ ③ 文件（文件（filefile）：同一类记录的汇集称为）：同一类记录的汇集称为文件文件是描述实体集的文件是描述实体集的 ④ ④ 主键（主键（keykey）：能唯一标识文件中每个）：能唯一标识文件中每个记录的字段或字段集，称为文件的主键记录的字段或字段集，称为文件的主键 w 现实世界中，事物是相互联系的。
这种联系必然在现实世界中，事物是相互联系的这种联系必然在信息世界中体现出来，即实体是相互有联系的实体的信息世界中体现出来，即实体是相互有联系的实体的联系有两类：联系有两类： 一类是实体内部的联系，即同一记录内部各个字段 一类是实体内部的联系，即同一记录内部各个字段之间的联系；之间的联系； 另一类是实体与实体之间的联系，即实体中记录之 另一类是实体与实体之间的联系，即实体中记录之间的联系间的联系 而实体之间的联系比较复杂，其相应的数据结构也 而实体之间的联系比较复杂，其相应的数据结构也比较复杂，这类联系在数据库技术中应用较多实体间比较复杂，这类联系在数据库技术中应用较多实体间的联系有两种：的联系有两种： 一是同一实体集中实体之间的联系（记录之间的联 一是同一实体集中实体之间的联系（记录之间的联系），系）， 二是不同实体集间的实体联系（文件之间的记录与 二是不同实体集间的实体联系（文件之间的记录与记录的联系）记录的联系） w它有以下三种情况：它有以下三种情况： ① ① 一对一联系：一对一联系：记作记作 1 1：：1 1例如学校与校长之例如学校与校长之间，火车的座位与乘客之间的联系都是一对一联间，火车的座位与乘客之间的联系都是一对一联系。
系 ② ② 一对多联系：一对多联系：记作记作1 1：：N N例如一个学校有多例如一个学校有多名学生，而每个学生均在同一所学校学习，学校名学生，而每个学生均在同一所学校学习，学校与学生之间就是一对多的联系与学生之间就是一对多的联系 ③ ③ 多对多联系：多对多联系：记作记作M M：：N N例如课程与学生之例如课程与学生之间，一个学生可选多门课程，而每一门课程有多间，一个学生可选多门课程，而每一门课程有多名学生选修，课程与学生之间是多对多的联系名学生选修，课程与学生之间是多对多的联系 ●●数据模型数据模型 数据模型是现实世界数据特征的抽象数据模型是现实世界数据特征的抽象由于计算机不可能直接处理现实世界中的由于计算机不可能直接处理现实世界中的事物，人们必须先把具体事物转换成计算事物，人们必须先把具体事物转换成计算机能够处理的数据在数据库中音乐数据机能够处理的数据在数据库中音乐数据模型来抽象、表示和处理现实世界中的信模型来抽象、表示和处理现实世界中的信息数据库系统均是基于某种数据模型的，息数据库系统均是基于某种数据模型的，不同的数据模型，实际上是提供给我们模不同的数据模型，实际上是提供给我们模型化信息的不同工具。
数据模型是数据库型化信息的不同工具数据模型是数据库系统的核心和基础系统的核心和基础根据模型应用的不同根据模型应用的不同目的，可将模型划分为两类：概念模型和目的，可将模型划分为两类：概念模型和数据模型数据模型 ① ① 概念模型概念模型 概念模型又称信息模型，它是按照用户的观点来对信概念模型又称信息模型，它是按照用户的观点来对信息建模，主要用于数据库设计息建模，主要用于数据库设计 概念模型的表示方法很多，其中最常用的是概念模型的表示方法很多，其中最常用的是P.P.ChenP.P.Chen于于19761976年提出的实体联系方法该方法用年提出的实体联系方法该方法用ERER图来描述图来描述现实世界的概念模型现实世界的概念模型ERER方法也称为方法也称为ERER模型ERER方法方法提供以下四种基本工具来实现提供以下四种基本工具来实现ERER图：图： A.A.矩形框，表示实体类型矩形框，表示实体类型 B.B.菱形框，表示联系类型菱形框，表示联系类型 C.C.椭圆型框，表示实体类型和联系类型的属性。
椭圆型框，表示实体类型和联系类型的属性对于键的属性，在属性名下画一横线对于键的属性，在属性名下画一横线 D.D.直线，表示联系类型和相关实体类型之间的联直线，表示联系类型和相关实体类型之间的联系，并在直线端部标注其种类（系，并在直线端部标注其种类（1 1：：1 1，，1 1：：N N，，M M：：N N）例如一个具体的例如一个具体的ERER图，图图，图3-63-6所示 项目项目代号代号日期日期项目项目名称名称项目项目项目项目-零件零件零件零件零件零件代号代号零件零件名名颜色颜色重量重量零件零件数量数量MN图3-6 ER图实例 ② ② 数据模型数据模型 数据模型是按计算机系统的观点对数据建模，主数据模型是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现，它主要包括；层要用于数据库管理系统的实现，它主要包括；层次模型、关系模型、网状模型和面向对象模型等次模型、关系模型、网状模型和面向对象模型等 ① ① 层次模型：用树型结构表示实体类型和实体间层次模型：用树型结构表示实体类型和实体间联系的数据模型，联系的数据模型，如图如图3-73-7所示所示 ② ② 关系模型：用表格结构表达集与实体间联系的关系模型：用表格结构表达集与实体间联系的数据模型，数据模型，如表如表3-13-1所示。
所示 ③ ③ 网状模型：网状模型： 用有向图结构表示实体类型及实用有向图结构表示实体类型及实体间联系的数据模型体间联系的数据模型如图如图3-8 3-8 所示所示 ④ ④ 面向对象模型：用对象和类来表示实体类型和面向对象模型：用对象和类来表示实体类型和实体间联系的数据模型实体间联系的数据模型如图如图3-93-9所示所示 M1M2M3M4M5M6图3-7 层次模型示例 学号姓名年龄性别系别9921108李明21男信息系9921126王妍22女信息系9921208马凯22男信息系9922210刘青青21男物理系9918109方芳20女数学系表３－１关系模型示意图表３－１关系模型示意图 姓名性别年龄姓名性别年龄系别专业姓名性别年龄班级特长类 学生类 大学生类 小学生图3-9 面向对象模型示意S1S2SP1SP2SP3SP4SP5P1P2P3图3-8 网状模型示意 （（3 3）） 数据库的体系结构数据库的体系结构 数据库的体系结构分为三级，内部级、概念数据库的体系结构分为三级，内部级、概念级、外部级如图级、外部级如图3-103-10所示。
所示 用户A用户B用户C外模式外模式外模式概念模式内模式数据库外部级概念级内部级图3-10数据库系统的体系结构 w 外部级外部级是最接近用户的是最接近用户的一级，是每个用户所能看到一级，是每个用户所能看到的数据库内容，它是整个数的数据库内容，它是整个数据库的一部分，称为用户视据库的一部分，称为用户视图或外部视图每个外视图图或外部视图每个外视图的具体表示称为外模式，又的具体表示称为外模式，又称子模式称子模式w 概念级概念级观察到的是整个观察到的是整个数据库的全部信息，称为全数据库的全部信息，称为全局视图全局视图的具体表局视图全局视图的具体表示称为概念模式、简称模式示称为概念模式、简称模式w 内部级内部级是最接近存储设是最接近存储设备的一级，从这一级观察到备的一级，从这一级观察到的数据库就是被存储的数据的数据库就是被存储的数据库，称为内视图内视图的库，称为内视图内视图的具体表示称为内模式，又称具体表示称为内模式，又称为物理模式为物理模式w 用户 用户A用户用户B用户用户C外外模式外模式外模式概念模模式外模式外模式概念模式内模式数据库外部级概式内模式数据库外部级概念级内部级图念级内部级图3-10数据库数据库系统的体系结构系统的体系结构w 数据库的三级体系结 数据库的三级体系结构是数据库的三个抽象级构是数据库的三个抽象级别，它将数据的具体组织别，它将数据的具体组织留给留给DBMS去做，用户只去做，用户只抽象地处理数据，而不必抽象地处理数据，而不必关心数据在计算机中的表关心数据在计算机中的表示和存储。
为了实现三个示和存储为了实现三个级别的转换，级别的转换，DBMS在三在三个级别之间提供了两个层个级别之间提供了两个层次的映像，即外模式次的映像，即外模式/概念概念模式映像和概念模式模式映像和概念模式/内模内模式映像 2.2.数据库技术的新发展数据库技术的新发展 数据库技术是计算机软件领域的一 数据库技术是计算机软件领域的一个重要分支，经过三十多年的发展经历个重要分支，经过三十多年的发展经历了第一代（层次和网状数据库）和第二了第一代（层次和网状数据库）和第二代（关系数据库），已形成了相当规模代（关系数据库），已形成了相当规模的理论体系和应用技术随着相关学科的理论体系和应用技术随着相关学科的不断发展和应用领域的不断延伸，数的不断发展和应用领域的不断延伸，数据库技术也产生了许多新的分支如模据库技术也产生了许多新的分支如模糊数据库、时空数据库、内存数据库、糊数据库、时空数据库、内存数据库、全息数据库、多媒体数据库、主动数据全息数据库、多媒体数据库、主动数据库、并行数据库、工作流数据库等等库、并行数据库、工作流数据库等等 （（1 1）多媒体数据库）多媒体数据库 （（multimedia databasemultimedia database）） 多媒体是指各种信息载体（即媒体）的复合多媒体是指各种信息载体（即媒体）的复合体。
近年来，媒体的数字化技术有了很大发展近年来，媒体的数字化技术有了很大发展声音、图象、视频、音频采样、模声音、图象、视频、音频采样、模/ /数转换及存数转换及存储技术的发展为多媒体的计算机处理和应用提供储技术的发展为多媒体的计算机处理和应用提供了可能各种独立媒体的数据库技术（如文本库、了可能各种独立媒体的数据库技术（如文本库、图形库、图像库等）的发展和研究为多媒体数据图形库、图像库等）的发展和研究为多媒体数据库系统的研究和开发提供了基本技术保障多媒库系统的研究和开发提供了基本技术保障多媒体体DBSDBS，就是把组织在不同媒体上的数据一体化就是把组织在不同媒体上的数据一体化w其中较有影响的数据库有以下几种其中较有影响的数据库有以下几种: （（2 2）主动数据库）主动数据库 （（active databaseactive database）） 主动数据库具有除了提出被动服务功能外，主动数据库具有除了提出被动服务功能外，还具有让数据库主动进行服务的功能主要是还具有让数据库主动进行服务的功能主要是通过把一些规则预先嵌入通过把一些规则预先嵌入DBSDBS的办法来实现的办法来实现3 3）并行数据库）并行数据库 （（parallel databaseparallel database）） 并行数据库技术起源于并行数据库技术起源于2020世纪世纪7070年代的数据年代的数据库机（库机（database machinedatabase machine）的研究。
它致力于）的研究它致力于开发数据库操作的时间并行性和空间并行性开发数据库操作的时间并行性和空间并行性关系模型仍是其研究基础，基于对象模型的并关系模型仍是其研究基础，基于对象模型的并行数据库则是重要的研究方向行数据库则是重要的研究方向在冰箱数据库领域，仍有大量问题需要研究 （（4 4）工作流数据库）工作流数据库 （（workflowdatabaseworkflowdatabase）） 企业内有三类处理过程：物料处理、信息企业内有三类处理过程：物料处理、信息处理、商务处理处理、商务处理前两种处理是传统的常规处前两种处理是传统的常规处理提高企业生产力水平的关键因素在于商务理提高企业生产力水平的关键因素在于商务处理商务处理注意提高企业中人员的协调性，处理商务处理注意提高企业中人员的协调性，它处理工作的请求、何人何时做何工作以及汇它处理工作的请求、何人何时做何工作以及汇报工作完成情况、评价工作的满意程度等工报工作完成情况、评价工作的满意程度等工作流管理系统是为了支持企业内的商务管理而作流管理系统是为了支持企业内的商务管理而提出的 ①①联机分析处理联机分析处理 (on line analysis (on line analysis processing,OLAPprocessing,OLAP) ) OLAPOLAP提供给用户面向目标的模型交互功能。
提供给用户面向目标的模型交互功能当用户想到某个问题时，通过和系统的交互会话，当用户想到某个问题时，通过和系统的交互会话，进行即时的数据操作，获得有启发，有创见的发进行即时的数据操作，获得有启发，有创见的发现OLAPOLAP不但是一种交互式的辅助决策方法，同不但是一种交互式的辅助决策方法，同时又是一种面向数据的分析方法它是对关系数时又是一种面向数据的分析方法它是对关系数据库的一种改进关系数据库的基础是关系代数据库的一种改进关系数据库的基础是关系代数中定义的运算，这些关系运算不能给用户提供向中定义的运算，这些关系运算不能给用户提供向数据深层进行分析的能力而数据深层进行分析的能力而OLAP OLAP 则提供了一系则提供了一系列新的数据分析功能列新的数据分析功能w当前，数据库技术的发展面临前所未有的挑战，当前，数据库技术的发展面临前所未有的挑战，出现了许多新问题新概念下面就目前数据库技出现了许多新问题新概念下面就目前数据库技术的几个新的研究方向和概念做一简要的介绍术的几个新的研究方向和概念做一简要的介绍 ② ② 数据挖掘数据挖掘 (data drill down)(data drill down) 在多维数据库中，每个维中的数据在多维数据库中，每个维中的数据彼此之间还有逻辑关系，用户可以用彼此之间还有逻辑关系，用户可以用““数据挖掘数据挖掘””的功能来找到他需要的数据。
的功能来找到他需要的数据数据挖掘是数据挖掘是OLAPOLAP中的一项重要功能它中的一项重要功能它能帮助高层主管快速地在他们所需要的能帮助高层主管快速地在他们所需要的详细水平上检索有关数据详细水平上检索有关数据 ③ ③ 数据仓库数据仓库 （（data warehousedata warehouse）） 数据仓库是指一个对历史数据进行处理数据仓库是指一个对历史数据进行处理的集成化的数据收集和信息处理机构在的集成化的数据收集和信息处理机构在一般情况下，数据仓库的数据输入部分是一般情况下，数据仓库的数据输入部分是来自一个操作性的环境，该部分的作用是来自一个操作性的环境，该部分的作用是将这个环境中的数据传送到另一个物理上将这个环境中的数据传送到另一个物理上相分离的数据存储机构中去而数据仓库相分离的数据存储机构中去而数据仓库则不断地对信息系统中的数据进行整理，则不断地对信息系统中的数据进行整理，从而辅助决策者有效地发现问题数据仓从而辅助决策者有效地发现问题数据仓库包括四个主要特征：面向主题、集成化、库包括四个主要特征：面向主题、集成化、时变性和非活性时变性和非活性 §3.3 §3.3 计算机与网络技术基础计算机与网络技术基础 计算机与网络技术的飞速发展，已极大地计算机与网络技术的飞速发展，已极大地推动了科技进步和生产力的发展，它已深入到推动了科技进步和生产力的发展，它已深入到人类生活的各个领域，并产生着巨大的影响。
人类生活的各个领域，并产生着巨大的影响尤其是随着计算机技术和网络技术的飞速发展，尤其是随着计算机技术和网络技术的飞速发展，不仅为信息系统的发展提供了有利的物资基础，不仅为信息系统的发展提供了有利的物资基础，也为信息系统的研制开发提供更有价值的理论也为信息系统的研制开发提供更有价值的理论依据 本节主要内容：本节主要内容： 1、计算机系统概论、计算机系统概论 2、计算机网络概述、计算机网络概述 3．数据通信基础．数据通信基础 4、、 局域网技术局域网技术 1 1、计算机系统概论、计算机系统概论（（1 1）计算机发展概况）计算机发展概况 从从19461946年全世界第一台计算机年全世界第一台计算机““ENIACENIAC””在美国问世以来，随着制造计算在美国问世以来，随着制造计算机所采用的电子器件的发展，它经历了四机所采用的电子器件的发展，它经历了四代，并向第五代计算机发展代，并向第五代计算机发展w第一代（第一代（1946-19571946-1957）：）：电子管时代，计算电子管时代，计算机采用电子管作为基本元件，主存储器为机采用电子管作为基本元件，主存储器为磁鼓。
编程语言为机器语言或汇编语言编程语言为机器语言或汇编语言主要用于科学计算代表机型有主要用于科学计算代表机型有ENIACENIAC、、UNIVACUNIVAC、、IBM701IBM701等 w第二代（第二代（1956-19641956-1964）：）：晶体管时代：采用晶体晶体管时代：采用晶体管作为计算机的基本元件，内存采用磁芯，外管作为计算机的基本元件，内存采用磁芯，外存采用磁盘编程语言有了高级语言（如存采用磁盘编程语言有了高级语言（如FONTRANFONTRAN、、COBOLCOBOL语言等），并产生了操作系统语言等），并产生了操作系统应用领域由科学计算扩大到数据处理、自动控应用领域由科学计算扩大到数据处理、自动控制等方面代表机型有：制等方面代表机型有：UNIVAC-ⅡUNIVAC-Ⅱ、、IBM701IBM701等w第三代（第三代（1965~19701965~1970）：）：集成电路时代，采用中、集成电路时代，采用中、小型规模集成电路作为基本元件，内存采用磁小型规模集成电路作为基本元件，内存采用磁芯操作系统已逐渐成熟，功能得到了增强，芯操作系统已逐渐成熟，功能得到了增强，成为计算机系统的一部分。
由软件系统和硬件成为计算机系统的一部分由软件系统和硬件系统共同组成计算机系统，应用领域更加广泛系统共同组成计算机系统，应用领域更加广泛代表机型有：代表机型有：PDP-11PDP-11、、IBM360IBM360 w第四代（1970年至今）大规模集成电路时代，采用大、超大规模集成电路作为基本元件，内存储器采用半导体，使集成电路体积大大减小此时产生了微处理机，同时数据库技术和网络技术得到了很大发展应用领域更加扩大，并逐渐深入家庭代表机型：VAX-11、IBM-PC等w第五代：从20世纪80年代开始研制以知识库为集成基础，能够进行逻辑推理、判断、决策的智能计算机，该时代又称为智能计算机时代 （（2 2）计算机系统组成）计算机系统组成 19461946年冯年冯. .诺依曼提出了计算机模型的诺依曼提出了计算机模型的““存存储结构储结构””概念，它奠定了计算机结构的基础，概念，它奠定了计算机结构的基础，即计算机硬件的基本组成计算机硬件系统即计算机硬件的基本组成计算机硬件系统结构主要有五部分组成：结构主要有五部分组成：w运算器运算器w存储器存储器w控制器控制器w输入设备输入设备w输出设备输出设备 2 2、计算机网络概述、计算机网络概述（（1 1）计算机网络的形成和发展）计算机网络的形成和发展 计算机网络是计算机技术和通信技术紧密计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。
计算机网络的形成与发展经历了结合的产物计算机网络的形成与发展经历了四个阶段：四个阶段：w具有通信功能的单机阶段，这一阶段形成了计具有通信功能的单机阶段，这一阶段形成了计算机网络的雏形；算机网络的雏形；w具有通信功能的多机阶段，这一阶段属于面向具有通信功能的多机阶段，这一阶段属于面向终端的计算机通信网；终端的计算机通信网；w以资源共享为目的的计算机与计算机互联网络以资源共享为目的的计算机与计算机互联网络阶段；阶段；wInternetInternet和高速互联网络发展阶段和高速互联网络发展阶段 （（2 2）） 计算机网络的分类计算机网络的分类 计算机网络的分类方法较多通常按照计算机网络覆盖的地理范围将其划分为三类：局域网、城域网、广域网w局域网局域网 LAN (local area network)LAN (local area network) ：将有限范围内（如一个学校、一幢大楼、一个单位）的各种计算机、终端、外部设备互联而成的网络w城域网城域网 MANMAN（（metropolitan area networkmetropolitan area network））：覆盖几十公里范围内的企业、单位的多个计算机局域网互联而成的网络。
它是介于局域网和广域网之间的一种高速网络w广域网广域网 WANWAN（（wide area networkwide area network））：又称为远程网它覆盖几十公里到几千公里的范围即覆盖一个国家、地区、或几个洲的国际性互联网络 （（3 3）计算机网络的组成与结构）计算机网络的组成与结构 计算机网络要完成数据处理与数据通信两计算机网络要完成数据处理与数据通信两大功能，那么从它的结构上可以分为两个部分：大功能，那么从它的结构上可以分为两个部分：负责数据处理向网络用户提供各种网络资源和负责数据处理向网络用户提供各种网络资源和网络服务的资源子网和负责数据转发通讯的子网络服务的资源子网和负责数据转发通讯的子网如图3-113-11所示外层为资源子网外层为资源子网 ccpccpccpHOSTHOSTHOSTHOSTHOSTHOST图3-11 计算机网络结构图ccpccpccp Ａ．资源子网Ａ．资源子网 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源组成联网外设、各种软件资源组成 w主计算机（主计算机（Host））w主计算机为本地用户访主计算机为本地用户访问网络其他主计算机设问网络其他主计算机设备、共享资源提供服务，备、共享资源提供服务，同时为网中其他用户共同时为网中其他用户共享本地资源提供服务。
享本地资源提供服务它是资源子网的重要组它是资源子网的重要组成单元，通过高速通信成单元，通过高速通信线路与通信子网的通信线路与通信子网的通信控制机相连控制机相连w终端终端w终端是用户访问网络的终端是用户访问网络的界面终端可以是仅具界面终端可以是仅具有简单输入和输出功能有简单输入和输出功能的子终端，也可以是带的子终端，也可以是带有微处理器的智能终端有微处理器的智能终端它可以通过主机连入网它可以通过主机连入网中，也可以直接同通信中，也可以直接同通信控制处理机接入网中控制处理机接入网中 Ｂ．通信子网Ｂ．通信子网通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成全网数据传输、转发等功能备组成，完成全网数据传输、转发等功能 ★★通信控制处理机通信控制处理机 CCP （（communication control processor））w通信处理机又称前端处理机通信处理机又称前端处理机或节点处理机，它是一种专或节点处理机，它是一种专用计算机，一般由小型计算用计算机，一般由小型计算机或微型机配置通信控制硬机或微型机配置通信控制硬件和软件所组成通信控制件和软件所组成。
通信控制处理机在网络拓扑结构中被处理机在网络拓扑结构中被称为网络节点其主要功能称为网络节点其主要功能是：是：w网络接口网络接口w存储存储/转发转发w网络控制网络控制w局域网中，集线器成为了一局域网中，集线器成为了一种典型的通信控制处理机，种典型的通信控制处理机，而广域网中使用较多的通信而广域网中使用较多的通信控制处理机是路由器控制处理机是路由器★★通信线路通信线路w通信线路是通信控制处理机通信线路是通信控制处理机之间、通信控制处理机与主之间、通信控制处理机与主计算机之间提供通信信道计算机之间提供通信信道它可以是架空明线、双绞线、它可以是架空明线、双绞线、同轴电缆或光缆等有线线路，同轴电缆或光缆等有线线路，也可以是微波、无线信道和也可以是微波、无线信道和卫星信道等卫星信道等 （（4 4）计算机网络的拓扑结构）计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构是通过网中结点与计算机网络的拓扑结构是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构反映通信线路之间的几何关系表示网络结构反映出网络中各个实体之间结构关系拓扑设计是出网络中各个实体之间结构关系拓扑设计是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性、和协议的基础，它对网络性能、系统可靠性、和通信费用有很大影响。
通信费用有很大影响 计算机网络的拓扑结构主要有四种类型： 计算机网络的拓扑结构主要有四种类型：星型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、网状型拓扑星型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、网状型拓扑如图如图3-123-12所示 w星形拓扑星形拓扑w在星形拓扑结构中，结点在星形拓扑结构中，结点通过点到点的通信线路与通过点到点的通信线路与中心结点相连中心结点中心结点相连中心结点控制全网的通信，任何两控制全网的通信，任何两结点之间的通信必须通过结点之间的通信必须通过中心结点星形拓扑结构中心结点星形拓扑结构简单，易于实现，便于管简单，易于实现，便于管理，但是网络可靠性较差，理，但是网络可靠性较差，中心结点的故障可能造成中心结点的故障可能造成全网的瘫痪，且中心结点全网的瘫痪，且中心结点的管理与维护往往比较复的管理与维护往往比较复杂w环形拓扑环形拓扑w在环形拓扑结构中，结点通在环形拓扑结构中，结点通过点到点的通信线路连接成过点到点的通信线路连接成闭合环路环中数据可沿一闭合环路环中数据可沿一个方向逐站传递，也可向两个方向逐站传递，也可向两个方向传送环可以建为双个方向传送环可以建为双环，即主副环，一旦主环出环，即主副环，一旦主环出现故障，由副环代替其工作。
现故障，由副环代替其工作环形拓扑结构简单，传输延环形拓扑结构简单，传输延时确定但是网络的可靠性时确定但是网络的可靠性较差，环中任何一个结点出较差，环中任何一个结点出现故障，都可能造成网络瘫现故障，都可能造成网络瘫痪为保证环的正常工作需痪为保证环的正常工作需要较复杂的环环管理和环维要较复杂的环环管理和环维护增加环结点和撤除环结护增加环结点和撤除环结点都比较复杂点都比较复杂 w树形拓扑树形拓扑w树形拓扑可以看成是树形拓扑可以看成是星形拓扑的外延在星形拓扑的外延在树形拓扑结构中，结树形拓扑结构中，结点是按照层次进行连点是按照层次进行连接的，信息交换主要接的，信息交换主要是在上、下两结点之是在上、下两结点之间进行，相邻或同层间进行，相邻或同层结点之间一般不进行结点之间一般不进行数据交换或数据交换数据交换或数据交换量小树形拓扑结构量小树形拓扑结构适用于汇集信息的应适用于汇集信息的应用要求w网状形拓扑网状形拓扑w在网状形拓扑结构中，在网状形拓扑结构中，结点之间的连接是任意结点之间的连接是任意的，没有规律网状形的，没有规律网状形拓扑结构的主要优点是拓扑结构的主要优点是系统可靠性高，但结构系统可靠性高，但结构复杂，必须采用路由器复杂，必须采用路由器、选择算法与流量控制、选择算法与流量控制方法。
目前，广域网基方法目前，广域网基本都是采用网状形拓扑本都是采用网状形拓扑结构 wa. 星形结构wb. 环形结构wc. 树形结构wd. 网状形结构w图 3-12 计算机网络拓扑类型 （（5 5）计算机网络的体系结构）计算机网络的体系结构 ① ① 网络协议与体系结构网络协议与体系结构 计算机网络的资源子网中的多台计计算机网络的资源子网中的多台计算机（结点）之间要进行通信，各个结点算机（结点）之间要进行通信，各个结点之间就需要不断地交换数据要保证各结之间就需要不断地交换数据要保证各结点之间交换数据的有序和正确，就必须制点之间交换数据的有序和正确，就必须制定一个网络数据交换的规则、约定与标准，定一个网络数据交换的规则、约定与标准，这种规则、约定和标准称为网络协议这种规则、约定和标准称为网络协议（（protocolprotocol） ② ② 开发系统互连参考模型开发系统互连参考模型 开发系统互连参考模型OSI/RM（open system interconnection/reference model），是由国际标准化组织ISO和国际电报咨询委员会CCITT共同制定的根据层次化模型的设计原则，将网络整个通信功能划分为七个层次：物理物理层、数据链路层、网络层、传输层、会层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
话层、表示层、应用层 ③ TCP / IP ③ TCP / IP 参考模型及协议参考模型及协议 ARPANETARPANET是最早出现的计算机网络之一，它是最早出现的计算机网络之一，它是由美国国防部高级研究计划局是由美国国防部高级研究计划局ARPAARPA提出并构建提出并构建的其主要目的是希望许多宝贵的主机和通信控的其主要目的是希望许多宝贵的主机和通信控制机及通信线路在战争中一旦部分遭到破坏，而制机及通信线路在战争中一旦部分遭到破坏，而其他部分仍能正常工作，它要求一种灵活的网络其他部分仍能正常工作，它要求一种灵活的网络体系结构，实现异构网的互联体系结构，实现异构网的互联 网络协议网络协议TCP/IP TCP/IP 正是在此需要的基础上发展而正是在此需要的基础上发展而来虽然TCPTCP协议和协议和IPIP协议都不是协议都不是OSIOSI标准，但它标准，但它们是目前最流行商业化协议，并被公认为当前的们是目前最流行商业化协议，并被公认为当前的工业标准工业标准TCP/IPTCP/IP协议出现后，协议出现后，TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型也在也在19741974年由年由KahnKahn提出。
提出TCP/IPTCP/IP参考模型可以分参考模型可以分为四个层次：应用层、传输层、互联网层和网络为四个层次：应用层、传输层、互联网层和网络接口层 (6) (6) 网络技术的发展网络技术的发展 ① Internet① Internet与与IntranetIntranet InternetInternet是指全球最大的计算机网络的集合体由是指全球最大的计算机网络的集合体由全世界几万个网络互连而成，它们共同遵守全世界几万个网络互连而成，它们共同遵守TCP/IPTCP/IP协议TCP/IPTCP/IP包括一系列的计算机网络协议，核心协议是传输包括一系列的计算机网络协议，核心协议是传输控制协议控制协议TCPTCP和和InternetInternet网络协议网络协议IPIP凡是遵守凡是遵守TCP/IPTCP/IP协议的网络，与协议的网络，与InternetInternet网络互连就可以成为全球互连网络互连就可以成为全球互连网的一部分网的一部分InternetInternet是世界上规模最大、用户最多、是世界上规模最大、用户最多、影响最大的计算机互连网影响最大的计算机互连网 IntranetIntranet与与InternetInternet的联系在于，的联系在于，IntranetIntranet是使用是使用InternetInternet技术组建的企业内部网，技术组建的企业内部网，IntranetIntranet要与要与InternetInternet互连才能发挥作用。
互连才能发挥作用 IntranetIntranet与与InternetInternet的区别在于，的区别在于，IntranetIntranet是一种是一种企业内部网，而企业内部网，而InternetInternet是一种公众信息网是一种公众信息网InternetInternet允许任何人从任何一个人站点访问它的资源，而允许任何人从任何一个人站点访问它的资源，而IntranetIntranet内部信息必须严格加以保护它必须通过放火内部信息必须严格加以保护它必须通过放火墙与墙与InternetInternet连接起来连接起来 一个典型的企业一个典型的企业IntranetIntranet一般包括以下几部分：一般包括以下几部分：w浏览器：浏览器的作用是让所有使用统一界面来浏览器：浏览器的作用是让所有使用统一界面来访问的用户来访问各种访问的用户来访问各种InternetInternet资源，并与之相资源，并与之相互作用wWebWeb服务器：服务器上不仅有服务器：服务器上不仅有WWWWWW信息，还可能有信息，还可能有企业数据库等，它可以支持几种不同的业务企业数据库等，它可以支持几种不同的业务。
w域名服务器：域名服务器的作用是将域名服务器：域名服务器的作用是将InternetInternet网网站的名称影射为站的名称影射为IPIP地址wProxyProxy服务器：服务器：ProxyProxy服务器作为代理软件，是从服务器作为代理软件，是从InternetInternet传输企业信息到企业外部的唯一出口，传输企业信息到企业外部的唯一出口，为管理内部网络和实现内外隔绝提供了保险措施为管理内部网络和实现内外隔绝提供了保险措施w防火墙：防火墙是由硬件和软件网关构成，通过防火墙：防火墙是由硬件和软件网关构成，通过限制外部接入内部系统而保护内部信息限制外部接入内部系统而保护内部信息 ② ISDN ② ISDN 随着通信技术的高速发展，实现通信业务的可视随着通信技术的高速发展，实现通信业务的可视化、智能化和个人化已成为发展方向化、智能化和个人化已成为发展方向CCITTCCITT提出了将提出了将语音、数据、图像等业务综合在一个网内，建立综合语音、数据、图像等业务综合在一个网内，建立综合业务数字网业务数字网ISDNISDN（（integrate service digital integrate service digital networknetwork）。
在）在ISDNISDN中，用户使用一条线、一个电中，用户使用一条线、一个号，只需提出申请，就可以加入话号，只需提出申请，就可以加入ISDNISDN中，实现用户中，实现用户多种业务信息的的综合通信服务它采用数字信道，多种业务信息的的综合通信服务它采用数字信道，因而具有较高的通信质量和可靠性因而具有较高的通信质量和可靠性ISDNISDN在发展过程在发展过程中，分成两类：窄带综合业务数字网中，分成两类：窄带综合业务数字网N-N-ISDNISDN（（Narrowband ISDNNarrowband ISDN）和宽带综合业务数字网）和宽带综合业务数字网B-B-ISDNISDN（（Broadband ISDNBroadband ISDN）B-ISDNB-ISDN是将语音、数据、是将语音、数据、静态和动态图像的传输以及静态和动态图像的传输以及N-ISDNN-ISDN所有服务综合在一所有服务综合在一个通信网中，满足从低传输速率到高传输速率的大范个通信网中，满足从低传输速率到高传输速率的大范围的非实时、实时突发性传输的要求围的非实时、实时突发性传输的要求 ③ ③ 网络安全与防火墙网络安全与防火墙 随着计算机网络的飞速发展，网络中的安全问题日趋严重。
当资源共享广泛应用于政府、军事、科研、经济各个领域，网络用户来自社会各个阶层时，大量在网络中存储和传输的数据就需要保护这些数据在存储或传输过程中，都有可能被盗用、暴露或篡改要设计一个成功的网络系统，就必须针对对网络安全构成威胁的各种因素，研究出确保网络信息系统安全的机制网络安全机制涉及到：网络安全策略与数据加密，数字签名、第三方确认、Internet防火墙(firewall)等安全技术 3 3．数据通信基础．数据通信基础（（1 1）数据通信的基本概念）数据通信的基本概念 1 1）数据）数据 在数据通信中，通常将被传输的二进制的代码称为数据，如11001010将其中的“1”或“0”称码元 2 2）信号）信号数据通信研究的是电信号在计算机之间的传数据通信研究的是电信号在计算机之间的传输，按照发送端所产生的信号形式，将信号输，按照发送端所产生的信号形式，将信号分成两类：分成两类： 模拟信号：连续的信号，如声音信号、压模拟信号：连续的信号，如声音信号、压力信号等：力信号等： 数字信号：离散的信号，如计算机通信中数字信号：离散的信号，如计算机通信中““0 0””、、““1 1””组成的信号。
组成的信号 w信号在不同的计算机之间传送时，可采用模拟信信号在不同的计算机之间传送时，可采用模拟信号方法，也可以采用数字信号方法还可以将其号方法，也可以采用数字信号方法还可以将其分成两大类：分成两大类： 基带信号：是将数字信号基带信号：是将数字信号1 1或或0 0直接用两种不直接用两种不同电压来表示，并送到线路上传输的信号同电压来表示，并送到线路上传输的信号 宽带信号：是将基带信号进行调制后，形成宽带信号：是将基带信号进行调制后，形成的频分复用模拟信号的频分复用模拟信号w 基带信号进行调制后，其频谱调整到较高的 基带信号进行调制后，其频谱调整到较高的频率处这样每一路基带信号占用不同的频段，频率处这样每一路基带信号占用不同的频段，一条线路传输多路信号，它们不会相互干扰，因一条线路传输多路信号，它们不会相互干扰，因而提高了线路的利用率而提高了线路的利用率w 同样，数据传输方式按照数据传输的信号类 同样，数据传输方式按照数据传输的信号类型也相应地分为：基带传输和宽带传输型也相应地分为：基带传输和宽带传输 3 3）信道）信道w信道一般用来表示向某信道一般用来表示向某一方向传送信息的线路。
一方向传送信息的线路因此，一条通信线路至因此，一条通信线路至少包含一条发送信道和少包含一条发送信道和一条接收信道按照信一条接收信道按照信道上所允许传输的信号道上所允许传输的信号类型，可将信道分为：类型，可将信道分为： 模拟信道：传送模拟模拟信道：传送模拟信号的信道信号的信道 数字信道：传送数字数字信道：传送数字信号的信道信号的信道4 4）调制解调器）调制解调器w调制：将数字信号转换为模拟信号的过程称为调制完成调制功能的设备称为调制器（modulator）w解调：将模拟信号转换为数字信号的过程称为解调完成解调功能的设备称为解调器（de modulator） 5 5）数据通信方式）数据通信方式 从通信双方的信息交互的方式上，可以分为以下三种方式：w 单工通信单工通信：只能沿一个方向通信来发送信息而没有反方向的交互如无线电广播，计算机与打印机之间的数据传输等w 半双工通信半双工通信：通信双方都可以发送（接收）信息，但不能同时双向发送w 全双工通信全双工通信：通信双方都可以同时发送和接收信息全双工通信效率最高 6 6）多路复用技术）多路复用技术 多路复用是计算机网络中的一种重要的技术，它是指在多路复用是计算机网络中的一种重要的技术，它是指在一条物理通信线路上建立多条通信信道的技术。
多路复用一条物理通信线路上建立多条通信信道的技术多路复用技术一般可分为以下三种基本形式：技术一般可分为以下三种基本形式：w频分多路复用（频分多路复用（FDMFDM）：它是将多路信号的每一路信号用）：它是将多路信号的每一路信号用不同的载波频率进行调制，且各个载波占有的频率范围是不同的载波频率进行调制，且各个载波占有的频率范围是不同的，即各个信道所占用的频带不相互重叠相邻信道不同的，即各个信道所占用的频带不相互重叠相邻信道之间用警戒频带隔离，使得各个信道能独立地传输一路信之间用警戒频带隔离，使得各个信道能独立地传输一路信号w波分多路复用（波分多路复用（WDMWDM）：光纤通道技术采用了波长分隔多）：光纤通道技术采用了波长分隔多路复用波分多路复用是在光学系统中利用衍射光栅来实路复用波分多路复用是在光学系统中利用衍射光栅来实现多路不同频率广播信号的合成与分解现多路不同频率广播信号的合成与分解w时分多路复用（时分多路复用（TDMTDM）：它时以信道传输时间作为分割对）：它时以信道传输时间作为分割对象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现象，通过为多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现多路复用。
多路复用 （（2 2）数据通信系统的主要技术指标）数据通信系统的主要技术指标 1 1）数据传输速率：）数据传输速率：它有两种度量单位它有两种度量单位w波特率：是指数据通信系统中，每秒传输的波形个数其单位是“波特”（band）w比特率：是指数据通信系统中，每秒传输的二进制位数其单位是比特/秒（b/s） 2 2）误码率）误码率：它是指二进制符号在传输系统被传错的概率，近似等于被传错的二进制符号数与所传输的二进制符号总数的比值计算机网络通信系统中，要求网络误码率低于10-9 3 3）信道容量）信道容量：它是指信道能传输信息的最大能力，用单位时间内最大可传输的比特数表示它取决于信道频带F、可使用时间T及信/噪比S/N信道容量和传输速率之间应满足以下关系：信道容量>传输速率 （（3 3）传输介质）传输介质 传输介质是信息传输的载体，它是通信子网中的重要组成部分其种类很多，但基本可分为两类w一类是有线介质：架空明线、双绞线、同轴电缆、光纤等；w另一类是无线介质：微波、卫星通信等以上几种常用传输介质的性能比较如表3-2所示 介介质性能性能双双绞线基基带同同轴电缆宽带同同轴电缆光光 纤微微 波波带宽（Hz）<250k<100M<300M<1G<500M传输速率(b/s)<10M10M500M1G>100M距离(km)2~101~10<10010~10050~几千抗电磁干扰较差较好好最好差保密性差较好好最好差安装难易度易较易较易较难较难经济性便宜较便宜中较贵中表3-2 传输介质的性能比较 4 4、、 局域网技术局域网技术（（1 1）局域网的主要技术特点）局域网的主要技术特点 局域网技术目前发展最为迅速，并在局域网技术目前发展最为迅速，并在企业、机关的管理信息系统与信息服务领企业、机关的管理信息系统与信息服务领域中得到了广泛的应用。
局域网技术是当域中得到了广泛的应用局域网技术是当前计算机网络研究与应用的一个热点问题，前计算机网络研究与应用的一个热点问题，也是目前技术发展最快的领域之一从局也是目前技术发展最快的领域之一从局域网的应用角度看，域网的应用角度看，局域网主要的技术特局域网主要的技术特点有以下几点：点有以下几点： 1 1）） 局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机局域网覆盖有限的地理范围，它适用于机关、公司、校园等有限的范围内的计算机、终关、公司、校园等有限的范围内的计算机、终端与各种信息处理设备连网的需求端与各种信息处理设备连网的需求 2 2）） 局域网有较高的数据传输速率局域网有较高的数据传输速率（（10M~100Mb/s10M~100Mb/s），误码率较低的高质量数据），误码率较低的高质量数据传输环境，数据传输速率高达传输环境，数据传输速率高达1Gbps(1000Mb/s)1Gbps(1000Mb/s)的高速局域网正在发展中的高速局域网正在发展中 3 3）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、）局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护、扩充维护、扩充 4 4）决定局域网特性的主要技术要素有三点：）决定局域网特性的主要技术要素有三点：网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。
网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法 5 5）局域网从介质访问控制方法的角度可以分）局域网从介质访问控制方法的角度可以分为两类：共享介质局域网和交换局域网为两类：共享介质局域网和交换局域网 （（2 2）局域网标准及其工作原理）局域网标准及其工作原理 ① IEEE802① IEEE802标准标准wIEEEIEEE于于8080年年2 2月成立了局域网标准委员会（简称月成立了局域网标准委员会（简称IEEE802IEEE802委委员会），专门从事局域网标准化工作，并制定了员会），专门从事局域网标准化工作，并制定了IEEE802IEEE802标准IEEE802IEEE802标准所描述的局域网参考模型只对应于标准所描述的局域网参考模型只对应于OSIOSI参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为参考模型的数据链路层与物理层，它将数据链路层划分为逻辑链路控制逻辑链路控制LLCLLC子层与介质访问控制子层与介质访问控制MACMAC（（media access media access controlcontrol）子层 ② ② 局域网的基本工作原理局域网的基本工作原理wIEEE802.2IEEE802.2标准定义的共享介质局域网有以下三类；标准定义的共享介质局域网有以下三类； 采用采用CSMA/CDCSMA/CD介质访问控制方法的总线形局域网；介质访问控制方法的总线形局域网； 采用采用Token Bus Token Bus 介质访问控制方法的总线形局域网；介质访问控制方法的总线形局域网； 采用采用Token Ring Token Ring 介质访问控制方法的环形局域网。
介质访问控制方法的环形局域网w 上述三种局域网分别遵守上述三种局域网分别遵守IEEE802.3IEEE802.3、、IEEE802.4IEEE802.4、、IEEE802.5IEEE802.5标准 w目前，应用最为广泛的目前，应用最为广泛的一类局域网是基带总线一类局域网是基带总线形局域网，即以太网形局域网，即以太网（（Ethernet）Ethernet的核心技术是的核心技术是它的随机争用型介质访它的随机争用型介质访问控制方法，即带有冲问控制方法，即带有冲突检测的载波侦听多路突检测的载波侦听多路访问访问（（CSMA/CD））carrier sense multiple access with collision detection方法wCSMA/CD方法用来解方法用来解决多点任何共享公用总决多点任何共享公用总线传输介质的问题传输介质的问题在Ethernet中，任何联网中，任何联网结点都没有可预约的发结点都没有可预约的发送时间，它们的发送都送时间，它们的发送都是随机的是随机的CSMA/CD的发送流程可以简单的的发送流程可以简单的概括为：先听后发；边概括为：先听后发；边听边发；冲突停止，发听边发；冲突停止，发阻塞信号；随机延迟后阻塞信号；随机延迟后重发。
重发wIEEE802.3标准与标准与Ethernet w 在采用 在采用CSMA/CD介质访问控制方法介质访问控制方法的总线形局域网中，每一个结点利用总的总线形局域网中，每一个结点利用总线发送数据时，首先要侦听总线的忙、线发送数据时，首先要侦听总线的忙、闲状态如果总线上已经有数据信号传闲状态如果总线上已经有数据信号传输则为总线忙；如果总线上没有数据信输则为总线忙；如果总线上没有数据信号传输，则为总线空闲如果一个结点号传输，则为总线空闲如果一个结点准备好发送的数据幀，并且此时总线空准备好发送的数据幀，并且此时总线空闲，它就可以启动发送但同时也存在闲，它就可以启动发送但同时也存在着这种可能，那就是几乎相同的时刻，着这种可能，那就是几乎相同的时刻，有两个或两个以上结点发送了数据，那有两个或两个以上结点发送了数据，那么就会产生冲突，因此结点在发送数据么就会产生冲突，因此结点在发送数据的同时应该进行冲突检测的同时应该进行冲突检测 w 如果在发送数据过程中没有检测出如果在发送数据过程中没有检测出冲突，结点在发送结束后便进入正常结冲突，结点在发送结束后便进入正常结束状态；如果在发送数据过程中检测出束状态；如果在发送数据过程中检测出冲突，为了解决信道争用冲突，结点停冲突，为了解决信道争用冲突，结点停止发送数据，随机延迟后重发。
止发送数据，随机延迟后重发Ethernet中任何一个结点想发送数据的中任何一个结点想发送数据的话，都要首先争取总线使用权因此结话，都要首先争取总线使用权因此结点从准备发送数据到成功发送数据的发点从准备发送数据到成功发送数据的发送等待延迟时间时不确定的，送等待延迟时间时不确定的，CSMA/CD介质访问控制方法可以有效地解决控制介质访问控制方法可以有效地解决控制多结点对共享总线传输介质的访问，方多结点对共享总线传输介质的访问，方法简单且容易实现法简单且容易实现 IEEE802.4标准与令牌总线（标准与令牌总线（Bus））w Token Bus在总线拓扑中利用令牌在总线拓扑中利用令牌（（Token）作为控制结点访问公共传输介质的确）作为控制结点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法，在采用定型介质访问控制方法，在采用Token Bus方法方法的局域网中，任何一个结点只有在取得令牌后才的局域网中，任何一个结点只有在取得令牌后才能使用共享总线去发送数据令牌是一种特殊结能使用共享总线去发送数据令牌是一种特殊结构的控制幀用来控制结点对总线的访问权网络构的控制幀用来控制结点对总线的访问权。
网络已完成初始化后，各结点进入正常传输令牌域数已完成初始化后，各结点进入正常传输令牌域数据此时，每个结点有本站地址，最后由最低地据此时，每个结点有本站地址，最后由最低地址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总址向最高地址依次循环传递，从而在一个物理总线上形成一个逻辑环环中令牌传递次序与结点线上形成一个逻辑环环中令牌传递次序与结点在总线上的物理位置无关因此，令牌总线网在在总线上的物理位置无关因此，令牌总线网在物理上是总线网，而在逻辑上是环形网令牌幀物理上是总线网，而在逻辑上是环形网令牌幀含由一个目的地址，接收到令牌幀的结点可以在含由一个目的地址，接收到令牌幀的结点可以在令牌持有的最大时间内发送一个或多个幀令牌持有的最大时间内发送一个或多个幀 w 令牌环介质访问控制技术最早始于令牌环介质访问控制技术最早始于1969年贝年贝尔实验室的尔实验室的Newhall环网，最有影响的令牌环网环网，最有影响的令牌环网是是IBM Token RingIEEE802.5标准是在标准是在IBM Token Ring协议的基础上发展与形成的在令协议的基础上发展与形成的在令牌环中，结点通过环接口连接成物理环形。
令牌牌环中，结点通过环接口连接成物理环形令牌是一种特殊的控制幀令牌幀中有一位标志令牌是一种特殊的控制幀令牌幀中有一位标志令牌的忙的忙/闲当环正常工作时，令牌总是沿着物理闲当环正常工作时，令牌总是沿着物理环单向逐站传送，传送顺序与结点在环中排列的环单向逐站传送，传送顺序与结点在环中排列的顺序相同顺序相同w 令牌环控制方式具有与令牌总线方式相似的 令牌环控制方式具有与令牌总线方式相似的特点，如环中结点访问延迟确定，适用于重负荷特点，如环中结点访问延迟确定，适用于重负荷环境，支持优先级服务环境，支持优先级服务w 令牌环控制方式的缺点主要表现在：环维护 令牌环控制方式的缺点主要表现在：环维护复杂，实现较困难复杂，实现较困难wIEEE802.5标准与令牌环（标准与令牌环（Token Ring）） （（3 3）局域网组网方法实例）局域网组网方法实例w 使用同轴电缆是最使用同轴电缆是最传统的传统的Ethernet组网方组网方式，到目前为止仍在广式，到目前为止仍在广泛应用Ethernet所使所使用的同轴电缆有两种，用的同轴电缆有两种，即粗同轴电缆和细同轴即粗同轴电缆和细同轴电缆使用同轴电缆组电缆。
使用同轴电缆组建建Ethernet主要有以下主要有以下三种方式：三种方式：粗缆方式、粗缆方式、细缆方式和粗缆细缆方式和粗缆/细缆细缆混合方式混合方式w在实际应用中，常用的是细缆Ethernet方式组建一个使用细缆的Ethernet局域网需要以下硬件设备：w⑴ 带有BNC接口的Ethernet网卡；w⑵ BNC-T 型连接器；w⑶ 细同轴电缆 w 在细缆 在细缆Ethernet中，中，如果不使用中继器，最大如果不使用中继器，最大细缆长度不能超过细缆长度不能超过185M如果实际需要的长度超过如果实际需要的长度超过185M后，可以使用支持后，可以使用支持BNC接口的中继器，在细接口的中继器，在细缆缆Ethernet中，最多允许中，最多允许使用四个中继器，连接使用四个中继器，连接5条细缆缆段，因此细缆缆条细缆缆段，因此细缆缆段的最大长度为段的最大长度为925米两个相邻两个相邻BNC-T型连接器型连接器之间的距离应是之间的距离应是0.5米的整米的整倍数，并且最小距离为倍数，并且最小距离为0.5米w 该方式造价低， 该方式造价低，安装容易但由于缆安装容易但由于缆段中接入多个段中接入多个BNC-T型连接器，存在多型连接器，存在多个个BNC连接头与连接头与BNC-T连接器的连连接器的连接点，因而同轴电缆接点，因而同轴电缆连接的故障率较高，连接的故障率较高，系统可靠性受到影响，系统可靠性受到影响，因此，细缆因此，细缆Ethernet多用于小多用于小规模网络或实验室环规模网络或实验室环境中。
境中 w简述计算机软件及其分类简述计算机软件及其分类w什么是数据元素？什么是数据结构？什么是数据元素？什么是数据结构？w简述常用的数据结构类型及其特点简述常用的数据结构类型及其特点w简述操作系统的功能及其分类简述操作系统的功能及其分类w什么是数据模型？它有哪几种？什么是数据模型？它有哪几种？w简述数据库的体系结构简述数据库的体系结构w计算机网络的拓扑结构有哪些？计算机网络的拓扑结构有哪些？w什么是网络协议和网络体系结构？什么是网络协议和网络体系结构？w什么是什么是OSI参考模型？什么是参考模型？什么是TCP/IP模型？两者有何异同？模型？两者有何异同？w简述简述IEEE802.3标准及标准及CSMA/CD工作原理工作原理。
