第2章

管理信息系統的技術基礎

主要內容：介紹計算機的硬件技術、軟件技術、數據庫技術、數據通信和計算機網絡等。

第2章管理信息系統的技術基礎主要內容：介紹計算機的硬件技信息技術？計算機技術；通訊技術；網絡技術

計算機系統硬件系統軟件系統2.1計算機系統的組成

信息技術？計算機系統硬件系統軟件系統2.1計算機系統的組成計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。計算機的硬件是指組成一臺計算機的各種物理裝置，是計算機進行工作的物質基礎。計算機軟件是指計算機程序和有關的文檔。

計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。2.1.1計算機硬件系統

硬件系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大基本部分組成，稱為馮·諾依曼體系結構。指令數據線控制信號線輸出設備原始數據存儲器運算器輸入設備外部設備接口外存儲器控制器計算程序

計算結果2.1.1計算機硬件系統硬件系統由運算器、控制器、2.1.1計算機硬件系統（續）

運算器：執行算術運算和邏輯運算的部件。控制器：指揮計算機各部件按照指令功能的要求自動協調地運行所需的各種操作。存儲器：存儲程序和數據的記憶裝置。(內存和外存）輸入設備：將原始信息輸入計算機內。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標器、掃描儀、光筆、磁帶、磁盤和光盤等。輸出設備:計算機的處理結果以能為人們或其它機器所能接受的形式輸出。常用的輸出設備有顯示器、打印機、磁帶、磁盤、繪圖儀等。

2.1.1計算機硬件系統（續）運算器：執行算術運算和邏輯運摩爾定律該定律由英特爾創始人之一的戈登.摩爾（GoldenMoore）在1965年提出主要是界定半導體發展的速度,摩爾定律指出，半導體所能容納的晶體管數量，是以每18個月為一個周期，逐期倍增。對微處理器來說，其功能每18個月大約翻一番,價格大約降一半；這個“定律”十幾年來一直有效地反映著微處理器的發展狀況；導致今天出現數字化信息技術革命摩爾定律該定律由英特爾創始人之一的戈登.摩爾（Golden硬件的發展趨勢性能----better價格----lower尺寸----morecompact(1)CPU(2)存儲設備(3)用戶接口(4)PC的類型硬件的發展趨勢性能----better(1)CPU2.1.2計算機軟件系統

硬件系統軟件應用軟件系統軟件：系統軟件泛指計算機所配置的不依賴于特定應用領域的通用性軟件，也是供所有用戶使用的軟件。主要包括下面幾類軟件：（1）操作系統（2）網絡通訊系統（3）語言處理程序（4）數據庫管理系統（5）實用程序與工具軟件

應用軟件：泛指適用于各類不同應用領域的各種具體的應用程序及其文檔，即是計算機用戶在各自業務領域中所開發與使用的程序。主要包括：（1）定制軟件；（2）應用軟件包；（3）流行應用軟件。主要產品：UnixWindowsLinux2.1.2計算機軟件系統硬件系統軟件應用軟件系統軟件：系

應用軟件系統軟件裸機（硬件）計算機系統管理計算機資源的通用程序包操作系統編譯程序工具軟件包根據終端用戶的要求而編寫的面向特定應用的軟件（程序）計算機系統層次圖系統軟件裸機（（一）系統軟件

系統軟件主要包括:操作系統程序設計語言和語言處理系統數據庫管理系統實用程序。

（一）系統軟件系統軟件主要包括:操作系統是最基本的系統軟件。操作系統的功能包括兩大方面:管理功能與服務功能（接口）管理是指對計算機資源的管理，服務是為用戶服務。

用戶與計算機之間的接口。

系統資源的管理者。CPU(處理機)管理存儲管理設備管理文件管理作業管理

目標：對各種資源進行合理的調度與分配，改善資源的共享和利用狀況，最大限度地提高計算機在單位時間內處理工作的能力。1.操作系統操作系統是最基本的系統軟件。

用戶與計算機之間的接口。

系統1.操作系統（分類）按使用環境分：批處理系統、分時系統、實時系統；按用戶數目分：單用戶（如DOS）和多用戶（如Windows）；按硬件結構分：網絡操作系統、分布式系統和多媒體系統。1.操作系統（分類）按使用環境分：批處理系統、分時系統、實時操作系統的選擇?

現有軟件是否與該操作系統兼容??

該操作系統是否與大部分軟件兼容??

操作系統的可靠性如何?它是不是時常癱瘓??

該操作系統是否可用于大部分硬件上??

它運行速度如何??

它是否易學和易使用??

它是否易安裝和測試??

它價格是否便宜?操作系統的選擇?現有軟件是否與該操作系統兼容?2.程序設計語言和語言處理系統

程序設計語言是編寫程序所采用的語言。包括機器語言、匯編語言和高級語言。語言處理系統包括匯編程序與各種高級語言的解釋程序和編譯程序，其任務是將使用匯編語言或高級語言編寫的源程序翻譯成能被計算機硬件直接識別和執行的機器指令代碼。

2.程序設計語言和語言處理系統程序設計語言是編寫程序所采用源程序代碼編譯器目標代碼連接器裝入模塊其他目標模塊可用程序高級語言指令把高級語言翻譯成機器語言機器可用傳統的程序處理過程RUN源程序代碼編譯器目標代碼連接器裝入模塊其他目標模塊高級語言指計算機語言—發展歷程1st.Since1940s.機器語言(二進制碼)2nd.Sinceearly’50s.匯編語言3rd.Sincemid’50s.高級語言4th.Sincelate’70s.現代應用軟件包計算機語言—發展歷程1st.Since1940s.機器高級語言FORTRAN:科技，工程應用COBOL:主要應用于事物處理業務BASIC:PC機上的通用語言PASCAL:用于結構化編程教學與實踐中.但在文件處理，輸入/輸出方面較弱C、C++:是一種在PC機上功效強大的研發語言.執行快速，交叉平臺.C++則是面向對象語言高級語言FORTRAN:科技，工程應用3.數據庫管理系統

數據庫管理系統解決計算機處理大數據量的問題而設計的系統軟件。常見的數據庫管理系統有：Oracle、DB2、SQLServer、Sybase、Informix等。3.數據庫管理系統數據庫管理系統解決計算機處理4.實用程序

一個完善的計算機系統往往配置許多服務性程序，稱為實用程序，它們或者包含在操作系統之內，或者可被操作系統調用。實用程序的種類很多，通常包括界面工具程序、編輯程序、連接裝配程序、診斷排錯程序等等。4.實用程序一個完善的計算機系統往往配置許多服（二）應用軟件

應用軟件是指為解決各類實際問題而設計的程序（完成用戶任務）。例如工資管理程序、圖書資料檢索程序、辦公自動化軟件或醫療診斷系統都屬于應用軟件。（二）應用軟件應用軟件是指為解決各類實際問題而設軟件的發展趨勢硬件和軟件的發展是不對稱的。硬件是以等比的速度增長（每1.5年增長一倍）,而軟件是等差級數增長（每年增長4-7%）.軟件的發展趨勢硬件和軟件的發展是不對稱的。軟件危機在六十年代已經存在七十年代后期愈演愈烈

根據美國政府統計局1979年公布的統計數字表明，幾個聯邦軟件計劃共投資6.8百萬美元，47％(＄3.2M)交付但從來未使用，29％(＄2.0M)投資了但未交付，19％(＄1.3M)被費棄或返工，3％(0.2M)經過某種改變后被使用，僅2％(0.1M)交付后被使用。九十年代，軟件危機尚未過根據微軟一份備忘錄顯示：微軟共發現63000個“潛在問題”，可能影響Windows2000的運行，逾21000“延遲性”設計缺陷，其中相當多部分被微軟公司認定為“真正的問題”，逾27000條“Bug”，在微軟看來，這代表“尚未完成的工作”或“久被遺忘的問題”。軟件危機在六十年代已經存在軟件發展趨勢使用更方便與人的交流方法更廣泛軟件的集成性增加自然語言，多目標，圖形接口，專家輔助軟件發展趨勢使用更方便2.2數據庫技術基礎

數據庫技術研究的問題就是如何科學地組織和儲存數據，如何高效地獲取和處理數據。數據處理的主要目的:把數據轉換成便于觀測分析、傳送或進一步處理的形式從大量的原始數據抽取、推導出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據科學地保存和管理已經處理過的大量數據，以便人們能充分地利用這些寶貴的信息資源2.2數據庫技術基礎數據庫技術研究的問題就是如何科2.2.1數據庫的發展第一階段人工管理階段（50年代中期之前）數據的物理存儲結構和邏輯結構一致，編程者自行設計數據格式，并將數據嵌入程序中；數據與處理它的程序合為一體，多個程序不能共享數據；一批數據在多個對其進行不同處理的程序中重復存儲。

2.2.1數據庫的發展第一階段人工管理階段（50年代中期2.2.1數據庫的發展第二階段文件管理階段（50年代中期—60年代末）

計算機中有了專門管理數據的軟件(操作系統的文件管理模塊)，文件邏輯結構和物理結構脫鉤，程序和數據分離，使數據和程序有了一定的獨立性。用戶的程序和數據可分別存放在外存儲器上，各個應用程序可以共享一組數據，實現了以文件為單位的共享。2.2.1數據庫的發展第二階段文件管理階段（50年代中期2.2.1數據庫的發展第三階段數據庫管理階段（60年代末以后）

對所有的數據實行統一、集中的管理，使數據的存儲獨立于使用它的程序，從而實現數據共享2.2.1數據庫的發展第三階段數據庫管理階段（60年代末2.2.1數據庫的發展第四階段分布式數據庫系統階段（80年代中期開始）

處理的數據分散在各個結點上，每個結點的數據由本地數據庫管理系統(databasemanagementsystem，DBMS)管理，各結點間通過網絡實現數據共享2.2.1數據庫的發展第四階段分布式數據庫系統階段（802.2.1數據庫的發展大數據時代的數據處理：大數據也稱巨量資料，指的是所涉及的資料量規模巨大到無法透過目前主流軟件工具，在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業經營決策更積極目的的資訊。

大數據系統的數據系統的輸入端可以列一個極長的表，包括了社會網絡、Web服務器日志、流量傳感器、衛星圖像、廣播音頻流、銀行交易、音樂MP3、網頁的內容、政府文件掃描、GPS路線、金融市場數據等等，而這些數據本質上并非是相同的東西。

大數據的特點有四個層面：數據體量巨大；數據類型繁多；價值密度低，商業價值高；處理速度快。

物聯網、云計算、移動互聯網、車聯網、手機、平板電腦、PC以及遍布地球各個角落的各種各樣的傳感器，無一不是數據來源或者承載的方式。2.2.1數據庫的發展大數據時代的數據處理：大數據2.2.2數據庫的幾個基本概念數據庫DB按一定格式存儲在計算機內的、有組織的、可共享的數據的集合，由DBMS統一管理。數據庫管理系統DBMS系統軟件，對數據庫進行統一管理和控制。數據庫管理系統的主要功能是：數據定義、數據操縱、數據庫的運行管理和數據庫的建立與維護。數據庫系統帶有數據庫的整個計算機系統，包括硬件、軟件、數據、人員。2.2.2數據庫的幾個基本概念數據庫DB2.2.3數據模型及數據庫組織結構

（一）數據模型：對客觀事物以及它們之間的聯系的數據化描述；它描述了數據庫中記錄間關系的數據結構方式。一般理解為數據結構。有三個要素：數據結構：用于描述系統的靜態特征數據操作：用于描述系統的動態特征數據完整性約束：是一組完整性規則的集合2.2.3數據模型及數據庫組織結構（一）數據模型：1.層次模型

有且僅有一個結點無雙親(樹根)其它結點有且僅有一個雙親(1:1.1:n)華僑大學材料學院外語學院工商學院信息學院…..工商系人力資源系…..信息系日語系英語系…..1.層次模型

有且僅有一個結點無雙親(樹根)華僑大學材料學2.網狀模型有一個以上的結點無雙親(可以多根);至少有一個結點有多于一個的雙親;兩個結點之間可以有兩種或多種聯系(n:m)。

李老師國經01工商01張老師王老師電子商務01信息012.網狀模型有一個以上的結點無雙親(可以多根);李老師國經03.關系模型用數據的二維表格來描述實體與實體間的聯系。表中每一項須是基本項(初等項);表中每一列必須有相同的數據類型;每一列須有段名，且同一表格中段名不重復;表中不能有相同的行(即不能有相同的記錄);行列的順序均不影響表中信息的內容。學號姓名成績等級備注00001王一86良好僑生00002丁二92優秀00003張三67及格3.關系模型用數據的二維表格來描述實體與實體間的聯系。學號姓4.面向對象數據庫模型

在面向對象的數據庫中，每個對象的數據、描述對象的行為、屬性的說明三者是封裝在一起的。其中對象之間通過消息相互作用，且每個對象都由一組屬性來描述。消息數據說明數據說明數據說明建筑對象樓層對象房間對象4.面向對象數據庫模型在面向對象的數據庫中，每個（二）數據庫組織結構

美國國家標準學會（ANSI）于1975年規定了數據庫按三級體系結構組織的標準—SPARC。三級結構：內模式：存儲模式或物理模式，是數據庫最內層；

概念模式：數據庫結構的中間一層；

外模式：子模式或用戶模式，是最靠近用戶的一層

（二）數據庫組織結構美國國家標準學會（ANSI（二）數據庫組織結構(續)

應用程序A應用程序B應用程序C子模式A子模式B

模式數據庫管理系統

數據存儲外部模式概念模式內部模式（二）數據庫組織結構(續)應用程序A應用程序B應用程序C子2.2.4數據庫開發工具

1.支持與多種數據庫的連接，可進行異種數據庫源的透明訪問。2.支持獨立于特定DBMS的應用開發，提供統一的訪問DBMS的用戶界面和應用程序接口。3.支持可視化圖形用戶界面。4.支持面向對象的程序設計。5.提供完善的數據對象。6.支持開放性。7.工具的完備和集成一體化。8.支持漢化。2.2.4數據庫開發工具1.支持與多種數據庫的連接，可

2.2.5數據倉庫和數據挖掘數據倉庫

一種面向主題的、集成的、不同時間的、穩定的數據集合，用以支持經營管理中的決策制定過程。數據挖掘

從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在的有用信息和知識的過程。

2.2.5數據倉庫和數據挖掘數據倉庫2.3.1數據通信

數字通訊系統是以計算機為中心，結合分散在遠程的終端裝置或其他計算機，通過通訊線路彼此連接起來，進行數據或信息的傳輸、交換、存儲和處理的設備總稱。信源通信媒體信宿信號轉換設備調制設備信號復原設備解調設備2.3數據通信和計算機網絡

2.3.1數據通信數字通訊系統是以計算機為2.3.1數據通信(續)

數據通信分為五個基本階段。建立通信線路。建立數據傳輸鏈路。傳送通信控制信號和數據。數據傳輸結束。切斷物理鏈接通道。2.3.1數據通信(續)數據通信分為五個基本階段。2.3.1數據通信(通信信道的分類表

)

分類方式類別信道名稱傳輸方式有線電話線、同軸電纜、雙絞線、光纖、海底電纜，多芯電纜無線微波、紅外線多路復用頻分只適用模擬數據時分模擬數據、數字數據都適用數據類別模擬電話線數字同軸電纜、雙絞線、光纖2.3.1數據通信(通信信道的分類表)分類方式類別信道名2.3.2計算機網絡簡介計算機網絡就是利用通信線路和通信設備將分布在不同地點的具有獨立功能的多個計算機系統互相連接起來，在網絡軟件的支持下實現彼此之間的數據通信和資源共享的系統。

（一）計算機網絡的特點

（二）計算機網絡的功能

主要功能：

資源共享遠程通信2.3.2計算機網絡簡介計算機網絡就是利用通信線路和通信設2.3.2計算機網絡簡介（續)（三）計算機網絡的拓撲結構所謂拓撲結構就是網絡的物理連接形式星形結構總線結構環形結構樹形結構網狀結構混合型結構2.3.2計算機網絡簡介（續)（三）計算機網絡的拓撲結構1.星形結構優點：結構簡單、建網易，故障診斷易缺點：安裝費用多；太依賴中央節點，可靠性低。1.星形結構優點：結構簡單、建網易，故障診斷易2.總線形結構所有節點都連到一條主干電纜上缺點：故障診斷困難，總線故障會引起整個網絡癱瘓。2.總線形結構所有節點都連到一條主干電纜上3.環形結構各節點形成閉合的環，可實現任意兩點間通信缺點：環中任意一處故障都會造成網絡癱瘓。3.環形結構各節點形成閉合的環，可實現任意兩點間通信4.樹形結構各節點形成一棵倒掛的樹，樹葉就是用戶終端設備。

特點：結構易于擴展，結點發生故障容易從網絡上脫離，便于隔離故障。

4.樹形結構各節點形成一棵倒掛的樹，樹葉就是用戶終端設備。5.網狀結構各節點都有幾條路徑與網絡相聯，一條線路出故障，通過迂回線路，網絡仍能正常工作，但是必須進行路由選擇.

特點：結構可靠性高，但網絡控制和路由選擇比較復雜，一般用在廣域網上。5.網狀結構各節點都有幾條路徑與網絡相聯，一條線路出故障，6.混合型結構混合型拓撲是將兩種單一拓撲結構混合起來，取兩者的優點構成的拓撲。6.混合型結構混合型拓撲是將兩種單一拓撲結構混合起來，取兩2.3.2計算機網絡簡介（續)（四）計算機網絡的分類

局域網—LAN指在一個局部的地理范圍內將各種計算機、外部設備和數據庫等互相連接起來組成的計算機網。廣域網—WAN指在一個國家甚至全球的廣泛地理范圍內所建立的計算機網。

現今世界上最大、最流行的計算機網絡，又被人們稱之為全球性、開放型的信息資源網.城域網—Internet城域網(MAN)的范圍可以覆蓋一個城市中相連的幾個小城市，物理距離在48公里(約30英里)之內。2.3.2計算機網絡簡介（續)（四）計算機網絡的分類2.3.2計算機網絡簡介（續)（五）計算機網絡的通信協議通信協議是通信雙方共同遵守的一套規則。

ISO/OSI與IEEE802標準：1984年10月，國際標準化組織（ISO）公布了OSI協議，是通信的一種國際標準，參考模型從邏輯上把網絡的功能分為七層，最低層為物理層，最高層為應用層。

INTERNET是TCP/IP協議2.3.2計算機網絡簡介（續)（五）計算機網絡的通信協議2.3.2計算機網絡簡介（續)（六）網絡互連

為了實現網絡互聯，需要相應的網絡連接器，主要是中繼器、網橋、路由器和網關。當總線網的網段已超過最大距離時，可用中繼器來延伸，網橋可連接兩個同類網絡；路由器用來連接兩個以上的同類網絡；網關則用來連接不同類的網絡，或連接局域網和廣域網，或將局域網連接到遠程主機上。2.3.2計算機網絡簡介（續)（六）網絡互連2.3.2計算機網絡簡介（續)（七）網絡管理目的：為保證網絡系統能夠持續、穩定、安全、可靠和高效地運行，對網絡系統實施的一系列方法和措施。基本內容：數據通信網中的流量控制；網絡路由選擇策略管理；網絡管理員的管理與培訓；網絡的安全防護；網絡的故障診斷；網絡的費用計算等。

2.3.2計算機網絡簡介（續)（七）網絡管理2.3.2計算機網絡簡介（續)（八）信息安全信息安全指的是信息不被非法使用和修改，保障信息的完整性和正確性。

信息安全三要素保密性完整性可用性服務

2.3.2計算機網絡簡介（續)（八）信息安全2.3.2計算機網絡簡介（續)（九）網絡新技術基于IPV6標準的新一代網絡P2P技術基于3G的寬帶無線移動技術

2.3.2計算機網絡簡介（續)（九）網絡新技術2.3.3網絡應用模式的發展1.文件服務器/工作站在20世紀60到80年代，網絡應用主要是集中式的，采用主機—終端模式，數據處理和數據庫應用全部集中在主機上，終端沒有處理能力。當終端用戶太多時，主機負擔過重，處理性能顯著下降，造成“主機瓶頸”。20世紀80年代以后，文件服務器/工作站結構的微機網絡開始興起，這種結構把DBMS安裝在文件服務器上，而數據處理和應用程序分布在工作站上，文件服務器僅提供對數據的共享訪問和文件管理，沒有協同處理能力。這種方式可充分發揮工作站的處理能力，但網絡負擔較重，嚴重時會造成“傳輸瓶頸”。2.3.3網絡應用模式的發展1.文件服務器/工作站2.3.3網絡應用模式的發展2.客戶/服務器（C/S,client/server）

C/S模式是20世紀80年代產生的應用模式，這種模式把DBMS安裝在數據庫服務器上，數據處理可以從應用程序中分離出來，形成前后臺任務：客戶機運行應用程序，完成屏幕交互和輸入、輸出等前臺任務；服務器則運行DBMS，完成大量的數據處理及存儲等后臺任務。由于共享能力和前臺的自治能力，后臺處理的數據不需要在前后臺間頻繁傳輸，從而有效解決了文件服務器/工作站模式下的“傳輸瓶頸”問題。2.3.3網絡應用模式的發展2.客戶/服務器（C/S,c2.3.3網絡應用模式的發展3.瀏覽器/web服務器（B/S,browser/server）瀏覽器/Web服務器是Internet上一個典型的分布式計算模式。瀏覽器是一個用于文檔檢索和顯示的客戶應用程序，并通過超文本傳輸協議HTTP與Web服務器相連。客戶端通過Web服務器去訪問數據庫，以獲取必要的信息，而Web服務器與特定數據庫系統的連接可以通過專用軟件實現。2.3.3網絡應用模式的發展3.瀏覽器/web服務器（B/2.3.3網絡應用模式的發展4.云計算（CloudComputing）

云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池（資源包括網絡、服務器、存儲、應用軟件、服務），這些資源被所有云計算的用戶共享并且可以方便地通過網絡訪問，用戶無需掌握云計算的技術，只需要按照個人或者團體的需要租賃云計算的資源。2.3.3網絡應用模式的發展4.云計算（CloudCom第2章

管理信息系統的技術基礎

主要內容：介紹計算機的硬件技術、軟件技術、數據庫技術、數據通信和計算機網絡等。

第2章管理信息系統的技術基礎主要內容：介紹計算機的硬件技信息技術？計算機技術；通訊技術；網絡技術

計算機系統硬件系統軟件系統2.1計算機系統的組成

信息技術？計算機系統硬件系統軟件系統2.1計算機系統的組成計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。計算機的硬件是指組成一臺計算機的各種物理裝置，是計算機進行工作的物質基礎。計算機軟件是指計算機程序和有關的文檔。

計算機系統由硬件系統和軟件系統兩大部分組成。2.1.1計算機硬件系統

硬件系統由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大基本部分組成，稱為馮·諾依曼體系結構。指令數據線控制信號線輸出設備原始數據存儲器運算器輸入設備外部設備接口外存儲器控制器計算程序

計算結果2.1.1計算機硬件系統硬件系統由運算器、控制器、2.1.1計算機硬件系統（續）

運算器：執行算術運算和邏輯運算的部件。控制器：指揮計算機各部件按照指令功能的要求自動協調地運行所需的各種操作。存儲器：存儲程序和數據的記憶裝置。(內存和外存）輸入設備：將原始信息輸入計算機內。常用的輸入設備有鍵盤、鼠標器、掃描儀、光筆、磁帶、磁盤和光盤等。輸出設備:計算機的處理結果以能為人們或其它機器所能接受的形式輸出。常用的輸出設備有顯示器、打印機、磁帶、磁盤、繪圖儀等。

2.1.1計算機硬件系統（續）運算器：執行算術運算和邏輯運摩爾定律該定律由英特爾創始人之一的戈登.摩爾（GoldenMoore）在1965年提出主要是界定半導體發展的速度,摩爾定律指出，半導體所能容納的晶體管數量，是以每18個月為一個周期，逐期倍增。對微處理器來說，其功能每18個月大約翻一番,價格大約降一半；這個“定律”十幾年來一直有效地反映著微處理器的發展狀況；導致今天出現數字化信息技術革命摩爾定律該定律由英特爾創始人之一的戈登.摩爾（Golden硬件的發展趨勢性能----better價格----lower尺寸----morecompact(1)CPU(2)存儲設備(3)用戶接口(4)PC的類型硬件的發展趨勢性能----better(1)CPU2.1.2計算機軟件系統

硬件系統軟件應用軟件系統軟件：系統軟件泛指計算機所配置的不依賴于特定應用領域的通用性軟件，也是供所有用戶使用的軟件。主要包括下面幾類軟件：（1）操作系統（2）網絡通訊系統（3）語言處理程序（4）數據庫管理系統（5）實用程序與工具軟件

應用軟件：泛指適用于各類不同應用領域的各種具體的應用程序及其文檔，即是計算機用戶在各自業務領域中所開發與使用的程序。主要包括：（1）定制軟件；（2）應用軟件包；（3）流行應用軟件。主要產品：UnixWindowsLinux2.1.2計算機軟件系統硬件系統軟件應用軟件系統軟件：系

應用軟件系統軟件裸機（硬件）計算機系統管理計算機資源的通用程序包操作系統編譯程序工具軟件包根據終端用戶的要求而編寫的面向特定應用的軟件（程序）計算機系統層次圖系統軟件裸機（（一）系統軟件

系統軟件主要包括:操作系統程序設計語言和語言處理系統數據庫管理系統實用程序。

（一）系統軟件系統軟件主要包括:操作系統是最基本的系統軟件。操作系統的功能包括兩大方面:管理功能與服務功能（接口）管理是指對計算機資源的管理，服務是為用戶服務。

用戶與計算機之間的接口。

系統資源的管理者。CPU(處理機)管理存儲管理設備管理文件管理作業管理

目標：對各種資源進行合理的調度與分配，改善資源的共享和利用狀況，最大限度地提高計算機在單位時間內處理工作的能力。1.操作系統操作系統是最基本的系統軟件。

用戶與計算機之間的接口。

系統1.操作系統（分類）按使用環境分：批處理系統、分時系統、實時系統；按用戶數目分：單用戶（如DOS）和多用戶（如Windows）；按硬件結構分：網絡操作系統、分布式系統和多媒體系統。1.操作系統（分類）按使用環境分：批處理系統、分時系統、實時操作系統的選擇?

現有軟件是否與該操作系統兼容??

該操作系統是否與大部分軟件兼容??

操作系統的可靠性如何?它是不是時常癱瘓??

該操作系統是否可用于大部分硬件上??

它運行速度如何??

它是否易學和易使用??

它是否易安裝和測試??

它價格是否便宜?操作系統的選擇?現有軟件是否與該操作系統兼容?2.程序設計語言和語言處理系統

程序設計語言是編寫程序所采用的語言。包括機器語言、匯編語言和高級語言。語言處理系統包括匯編程序與各種高級語言的解釋程序和編譯程序，其任務是將使用匯編語言或高級語言編寫的源程序翻譯成能被計算機硬件直接識別和執行的機器指令代碼。

2.程序設計語言和語言處理系統程序設計語言是編寫程序所采用源程序代碼編譯器目標代碼連接器裝入模塊其他目標模塊可用程序高級語言指令把高級語言翻譯成機器語言機器可用傳統的程序處理過程RUN源程序代碼編譯器目標代碼連接器裝入模塊其他目標模塊高級語言指計算機語言—發展歷程1st.Since1940s.機器語言(二進制碼)2nd.Sinceearly’50s.匯編語言3rd.Sincemid’50s.高級語言4th.Sincelate’70s.現代應用軟件包計算機語言—發展歷程1st.Since1940s.機器高級語言FORTRAN:科技，工程應用COBOL:主要應用于事物處理業務BASIC:PC機上的通用語言PASCAL:用于結構化編程教學與實踐中.但在文件處理，輸入/輸出方面較弱C、C++:是一種在PC機上功效強大的研發語言.執行快速，交叉平臺.C++則是面向對象語言高級語言FORTRAN:科技，工程應用3.數據庫管理系統

數據庫管理系統解決計算機處理大數據量的問題而設計的系統軟件。常見的數據庫管理系統有：Oracle、DB2、SQLServer、Sybase、Informix等。3.數據庫管理系統數據庫管理系統解決計算機處理4.實用程序

一個完善的計算機系統往往配置許多服務性程序，稱為實用程序，它們或者包含在操作系統之內，或者可被操作系統調用。實用程序的種類很多，通常包括界面工具程序、編輯程序、連接裝配程序、診斷排錯程序等等。4.實用程序一個完善的計算機系統往往配置許多服（二）應用軟件

應用軟件是指為解決各類實際問題而設計的程序（完成用戶任務）。例如工資管理程序、圖書資料檢索程序、辦公自動化軟件或醫療診斷系統都屬于應用軟件。（二）應用軟件應用軟件是指為解決各類實際問題而設軟件的發展趨勢硬件和軟件的發展是不對稱的。硬件是以等比的速度增長（每1.5年增長一倍）,而軟件是等差級數增長（每年增長4-7%）.軟件的發展趨勢硬件和軟件的發展是不對稱的。軟件危機在六十年代已經存在七十年代后期愈演愈烈

根據美國政府統計局1979年公布的統計數字表明，幾個聯邦軟件計劃共投資6.8百萬美元，47％(＄3.2M)交付但從來未使用，29％(＄2.0M)投資了但未交付，19％(＄1.3M)被費棄或返工，3％(0.2M)經過某種改變后被使用，僅2％(0.1M)交付后被使用。九十年代，軟件危機尚未過根據微軟一份備忘錄顯示：微軟共發現63000個“潛在問題”，可能影響Windows2000的運行，逾21000“延遲性”設計缺陷，其中相當多部分被微軟公司認定為“真正的問題”，逾27000條“Bug”，在微軟看來，這代表“尚未完成的工作”或“久被遺忘的問題”。軟件危機在六十年代已經存在軟件發展趨勢使用更方便與人的交流方法更廣泛軟件的集成性增加自然語言，多目標，圖形接口，專家輔助軟件發展趨勢使用更方便2.2數據庫技術基礎

數據庫技術研究的問題就是如何科學地組織和儲存數據，如何高效地獲取和處理數據。數據處理的主要目的:把數據轉換成便于觀測分析、傳送或進一步處理的形式從大量的原始數據抽取、推導出對人們有價值的信息以作為行動和決策的依據科學地保存和管理已經處理過的大量數據，以便人們能充分地利用這些寶貴的信息資源2.2數據庫技術基礎數據庫技術研究的問題就是如何科2.2.1數據庫的發展第一階段人工管理階段（50年代中期之前）數據的物理存儲結構和邏輯結構一致，編程者自行設計數據格式，并將數據嵌入程序中；數據與處理它的程序合為一體，多個程序不能共享數據；一批數據在多個對其進行不同處理的程序中重復存儲。

2.2.1數據庫的發展第一階段人工管理階段（50年代中期2.2.1數據庫的發展第二階段文件管理階段（50年代中期—60年代末）

計算機中有了專門管理數據的軟件(操作系統的文件管理模塊)，文件邏輯結構和物理結構脫鉤，程序和數據分離，使數據和程序有了一定的獨立性。用戶的程序和數據可分別存放在外存儲器上，各個應用程序可以共享一組數據，實現了以文件為單位的共享。2.2.1數據庫的發展第二階段文件管理階段（50年代中期2.2.1數據庫的發展第三階段數據庫管理階段（60年代末以后）

對所有的數據實行統一、集中的管理，使數據的存儲獨立于使用它的程序，從而實現數據共享2.2.1數據庫的發展第三階段數據庫管理階段（60年代末2.2.1數據庫的發展第四階段分布式數據庫系統階段（80年代中期開始）

處理的數據分散在各個結點上，每個結點的數據由本地數據庫管理系統(databasemanagementsystem，DBMS)管理，各結點間通過網絡實現數據共享2.2.1數據庫的發展第四階段分布式數據庫系統階段（802.2.1數據庫的發展大數據時代的數據處理：大數據也稱巨量資料，指的是所涉及的資料量規模巨大到無法透過目前主流軟件工具，在合理時間內達到擷取、管理、處理、并整理成為幫助企業經營決策更積極目的的資訊。

大數據系統的數據系統的輸入端可以列一個極長的表，包括了社會網絡、Web服務器日志、流量傳感器、衛星圖像、廣播音頻流、銀行交易、音樂MP3、網頁的內容、政府文件掃描、GPS路線、金融市場數據等等，而這些數據本質上并非是相同的東西。

大數據的特點有四個層面：數據體量巨大；數據類型繁多；價值密度低，商業價值高；處理速度快。

物聯網、云計算、移動互聯網、車聯網、手機、平板電腦、PC以及遍布地球各個角落的各種各樣的傳感器，無一不是數據來源或者承載的方式。2.2.1數據庫的發展大數據時代的數據處理：大數據2.2.2數據庫的幾個基本概念數據庫DB按一定格式存儲在計算機內的、有組織的、可共享的數據的集合，由DBMS統一管理。數據庫管理系統DBMS系統軟件，對數據庫進行統一管理和控制。數據庫管理系統的主要功能是：數據定義、數據操縱、數據庫的運行管理和數據庫的建立與維護。數據庫系統帶有數據庫的整個計算機系統，包括硬件、軟件、數據、人員。2.2.2數據庫的幾個基本概念數據庫DB2.2.3數據模型及數據庫組織結構

（一）數據模型：對客觀事物以及它們之間的聯系的數據化描述；它描述了數據庫中記錄間關系的數據結構方式。一般理解為數據結構。有三個要素：數據結構：用于描述系統的靜態特征數據操作：用于描述系統的動態特征數據完整性約束：是一組完整性規則的集合2.2.3數據模型及數據庫組織結構（一）數據模型：1.層次模型

有且僅有一個結點無雙親(樹根)其它結點有且僅有一個雙親(1:1.1:n)華僑大學材料學院外語學院工商學院信息學院…..工商系人力資源系…..信息系日語系英語系…..1.層次模型

有且僅有一個結點無雙親(樹根)華僑大學材料學2.網狀模型有一個以上的結點無雙親(可以多根);至少有一個結點有多于一個的雙親;兩個結點之間可以有兩種或多種聯系(n:m)。

李老師國經01工商01張老師王老師電子商務01信息012.網狀模型有一個以上的結點無雙親(可以多根);李老師國經03.關系模型用數據的二維表格來描述實體與實體間的聯系。表中每一項須是基本項(初等項);表中每一列必須有相同的數據類型;每一列須有段名，且同一表格中段名不重復;表中不能有相同的行(即不能有相同的記錄);行列的順序均不影響表中信息的內容。學號姓名成績等級備注00001王一86良好僑生00002丁二92優秀00003張三67及格3.關系模型用數據的二維表格來描述實體與實體間的聯系。學號姓4.面向對象數據庫模型

在面向對象的數據庫中，每個對象的數據、描述對象的行為、屬性的說明三者是封裝在一起的。其中對象之間通過消息相互作用，且每個對象都由一組屬性來描述。消息數據說明數據說明數據說明建筑對象樓層對象房間對象4.面向對象數據庫模型在面向對象的數據庫中，每個（二）數據庫組織結構

美國國家標準學會（ANSI）于1975年規定了數據庫按三級體系結構組織的標準—SPARC。三級結構：內模式：存儲模式或物理模式，是數據庫最內層；

概念模式：數據庫結構的中間一層；

外模式：子模式或用戶模式，是最靠近用戶的一層

（二）數據庫組織結構美國國家標準學會（ANSI（二）數據庫組織結構(續)

應用程序A應用程序B應用程序C子模式A子模式B

模式數據庫管理系統

數據存儲外部模式概念模式內部模式（二）數據庫組織結構(續)應用程序A應用程序B應用程序C子2.2.4數據庫開發工具

1.支持與多種數據庫的連接，可進行異種數據庫源的透明訪問。2.支持獨立于特定DBMS的應用開發，提供統一的訪問DBMS的用戶界面和應用程序接口。3.支持可視化圖形用戶界面。4.支持面向對象的程序設計。5.提供完善的數據對象。6.支持開放性。7.工具的完備和集成一體化。8.支持漢化。2.2.4數據庫開發工具1.支持與多種數據庫的連接，可

2.2.5數據倉庫和數據挖掘數據倉庫

一種面向主題的、集成的、不同時間的、穩定的數據集合，用以支持經營管理中的決策制定過程。數據挖掘

從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的數據中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在的有用信息和知識的過程。

2.2.5數據倉庫和數據挖掘數據倉庫2.3.1數據通信

數字通訊系統是以計算機為中心，結合分散在遠程的終端裝置或其他計算機，通過通訊線路彼此連接起來，進行數據或信息的傳輸、交換、存儲和處理的設備總稱。信源通信媒體信宿信號轉換設備調制設備信號復原設備解調設備2.3數據通信和計算機網絡

2.3.1數據通信數字通訊系統是以計算機為2.3.1數據通信(續)

數據通信分為五個基本階段。建立通信線路。建立數據傳輸鏈路。傳送通信控制信號和數據。數據傳輸結束。切斷物理鏈接通道。2.3.1數據通信(續)數據通信分為五個基本階段。2.3.1數據通信(通信信道的分類表

)

分類方式類別信道名稱傳輸方式有線電話線、同軸電纜、雙絞線、光纖、海底電纜，多芯電纜無線微波、紅外線多路復用頻分只適用模擬數據時分模擬數據、數字數據都適用數據類別模擬電話線數字同軸電纜、雙絞線、光纖2.3.1數據通信(通信信道的分類表)分類方式類別信道名2.3.2計算機網絡簡介計算機網絡就是利用通信線路和通信設備將分布在不同地點的具有獨立功能的多個計算機系統互相連接起來，在網絡軟件的支持下實現彼此之間的數據通信和資源共享的系統。

（一）計算機網絡的特點

（二）計算機網絡的功能

主要功能：

資源共享遠程通信2.3.2計算機網絡簡介計算機網絡就是利用通信線路和通信設2.3.2計算機網絡簡介（續)（三）計算機網絡的拓撲結構所謂拓撲結構就是網絡的物理連接形式星形結構總線結構環形結構樹形結構網狀結構混合型結構2.3.2計算機網絡簡介（續)（三）計算機網絡的拓撲結構1.星形結構優點：結構簡單、建網易，故障診斷易缺點：安裝費用多；太依賴中央節點，可靠性低。1.星形結構優點：結構簡單、建網易，故障診斷易2.總線形結構所有節點都連到一條主干電纜上缺點：故障診斷困難，總線故障會引起整個網絡癱瘓。2.總線形結構所有節點都連到一條主干電纜上3.環形結構各節點形成閉合的環，可實現任意兩點間通信缺點：環中任意一處故障都會造成網絡癱瘓。3.環形結構各節點形成閉合的環，可實現任意兩點間通信4.樹形結構各節點形成一棵倒掛的樹，樹葉就是用戶終端設備。

特點：結構易于擴展，結點發生故障容易從網絡上脫離，便于隔離故障。

4.樹形結構各節點形成一棵倒掛的樹，樹葉就是用戶終端設備。5.網狀結構各節點都有幾條路徑與網絡相聯，一條線路出故障，通過迂回線路，網絡仍能正常工作，但是必須進行路由選擇.

特點：結構可靠性高，但網絡控制和路由選擇比較復雜，一般用在廣域網上。5.網狀結構各節點都有幾條路徑與網絡相聯，一條線路出故障，6.混合型結構混合型拓撲是將兩種單一拓撲結構混合起來，取兩者的優點構成的拓撲。6.混合型結構混合型拓撲是將兩種單一拓撲結構混合起來，取兩2.3.2計算機網絡簡介（續)（四）計算機網絡的分類

局域網—LAN指在一個局部的地理范圍內將各種計算機、外部設備和數據庫等互相連接起來組成的計算機網。廣域網—W