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1、学习目标,1.了解信息化的基础平台；2.熟悉计算机系统最新发展；3.了解计算机网络的结构和基本通信服务；4.理解数据库平台的构成和演进方向。,本章目录,3.1 信息处理的基础平台3.2 计算机系统平台3.3 通信系统平台3.4 计算机网络平台3.5 数据库平台,3.1信息处理的基础平台,3.1.1 信息处理的基础平台的概念信息处理的主体是人，客体是以各种数据为载体而存在的信息。一般意义的信息处理平台:计算机系统平台、通信及网络平台、数据库平台等硬件资源+相关的理论、方法、标准、规则、制度、政策等软资源。1.计算机系统平台2.通信网络平台3.数据库平台4.信息处理软资源,1.计算机系统平台计算机
2、系统是信息处理的主要工具，包括硬件系统和软件系统。2.通信网络平台主要作用是传输信息，使信息能够被处于不同空间的使用者共享。,3.1.1信息处理基础平台的概念,3.数据库平台属于计算机软件范畴，包括操作系统、数据库管理系统、数据库和应用程序。4.信息处理的软资源除了以上三种平台外，信息处理基础平台还包括了实现信息处理所必需的各种软资源，比如方法、技术、标准、制度和法规等。它们控制和管理着参与信息处理的实体平台以及人的活动，实现信息的采集、传输、加工、存储和利用等处理功能。,3.1.2信息处理基础平台的发展,1.计算机平台的发展概况1946年，第一台数字电子计算机诞生。硬件Intel公司，软件微
3、软公司。目前，作为信息处理基础平台核心部分的计算机系统，其发展呈现出高性能化、网络化、大众化和智能化的特点。,2.通信网络平台的发展概况通信网络平台的出现使得信息处理由孤立、离散的方式向互联互通的方向发展，其形式包括了局域网、广域网、城域网和互联网。未来的通信网络平台将是融合了计算机网络、电信网和广播电视网的综合网络系统，即通常所说的“三网合一”。,3.C/S与B/S模式通信网络平台进行信息处理的模式有两种：客户端/服务器（C/S）模式和浏览器/服务器（B/S）。早期主要C/S，目前主要B/S。,4.数据库系统的发展概况数据库管理技术的发展，与计算机软硬件、应用范围和网络技术有着密切的联系，在
4、发展过程中主要经历了人工管理、文件系统、数据库几个阶段。人工阶段出现在计算机诞生的初期，数据不保存在计算机内；20世纪60年代为文件系统时期，数据以文件形式保存，但文件间缺乏联系；20世纪60年代末，基于关系模型的数据库技术逐渐成熟并得到推广，数据库管理进入了数据库阶段。,3.1.3集中式平台与分布式平台,在网络环境下，根据资源分布结构和处理过程的不同，信息处理平台分为以下两种平台。1.集中式平台在集中式平台中，存在一个由若干信息处理设备组成，具有比较强的处理能力和一定存储容量的中央系统，平台中的其他设备均为客户机终端。,2.分布式平台 分布式平台是和集中式平台相对的概念。在该平台中，数据的存
5、储和处理都是由独立的计算机设备共同完成，用户感觉就像是用一台计算机一样。,是电子数字计算机的简称，如今的计算机已经成为了一个复杂的智能系统，由多种软硬件设备所组成。,3.2 计算机系统平台,冯诺依曼结构：五大部件输入设备存储器运算器控制器输出设备运算器+控制器=中央处理器（CPU）CPU+内存=主机存储器：内存、外存（辅助存储器）总线（bus）：各种数据和命令的传输通道。总线的数据传输率表示数据的处理能力。,（一）、计算机硬件结构,3.2 计算机系统平台,计算机软件：程序、程序使用数据、相关文档的集合。系统软件系统管理程序：操作系统系统支持程序：系统应用程序系统开发程序：程序设计语言应用软件通
6、用应用程序专用应用程序,（二）计算机软件,字长：一次同时处理的二进制数码的位数。运算速度：每秒执行多少条指令来表示MIPS（百万条指令/秒）。内存容量：内存中能存储信息的总字节数。主频：CPU的时钟频率存取周期：连续两次读（写）所需的最短时间。总线宽度：地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）。,（三）、计算机性能指标,3.2 计算机系统平台,（四）、多媒体计算机1.多媒体计算机定义媒体：多媒体技术特点：多样性、集成性、交互性、实时性,3.2 计算机系统平台,2.多媒体计算机关键技术1）数据压缩和编码技术:JPEG/MPEG2）数字图像技术：对图像进行计算机处理，使其更合适人眼或仪
7、器识别，并获取其中信息3）数字音频技术：采集及回放、识别和合成技术4）数字视频技术：采集回放、编辑、制作AVI/MPG5）多媒体通信技术：完成多媒体信息的传输交换6）多媒体数据库技术：7）虚拟现实技术：许多技术基础上发展起来一门综合技术,3.2 计算机系统平台,3.2.3 发展历程及方向1.发展历程五阶段及基本器件。(p84-p85)2.发展方向巨型机、大型机、中型机、微型机高性能化、大众化、智能化和人性化、功能综合化,3.3 通信系统平台,3.3.1 数据通信系统1.数据通信概念定义：按照一定的通信协议、利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。基本功能：计算机与计
8、算机、计算机与终端、终端与终端之间的二进制数据信息的传递。数据通信系统的模型：P86图3-3通信系统模型构成：源点、发送器、传输系统、接收器、终点,2.数据通信的方式计算机系统单向、双向交替、双向同时通信（并行、串行通信）3.数据通信系统的功能(p88表3-2),3.3 通信系统平台,3.3.2 数据传输的基础知识1.数据传输的信号模拟信号：因变量完全随连续消息的变化而变化数字信号：消息的因变量是离散的、自变量时间的取值也是离散的2.编码方式1）编码:由数据转换成信号的过程2）调制/解调：将数字数据转换成模拟信号称之为调制，反之则为解调3）编码方案：幅移键控、频移键控、相移键控。,3）编码方案
9、：幅移键控：将数字数据的二进制码1和0分别用载波信号振幅的保持和中止来表示，数字1保持载波，数字0中止载波。频移键控：有载波信号不同的两个频率分别表示0和1.数字为1时提高载波频率，数字为0时降低载波频率。相移键控：有载波信号不同的相位偏移来表示0和1.以数字由0变成1时，相位角移动180度实现调制。,3.3 通信系统平台,3.传输媒体1）双绞线：由两根彼此绝缘的铜线组成，按规则的螺旋状绞合在一起成为一对线，作为一条通信链路使用2）同轴电缆：由一根空心的圆柱形外导体和柱体内的一根内导线组成3）光纤（光缆）：是一种纤细、柔韧并能传导光线的媒体，通过完全内部反射传输信号编码的光束。优点：容量大、体
10、积小、衰减小、成本低、隔绝电磁场,4）无线传输媒介：,3.3 通信系统平台,4）无线传输媒介：无线电波微波：较好的方向性，地面微波通信+卫星。红外线蓝牙：低功率短距离，本质还是微波作为媒介,3.3 通信系统平台,4.带宽的概念定义：信号可以使用最高频率和最多频率间的差值就是代表了这个通信系统的通频带宽；数字系统中，数据传输速率5.多路复用技术1）频分复用（FDM）：通过把多个信号调制在不同的载波频率上，每路信号只占据一个频段，从而形成许多个子信道。2）时分复用(TDM):一个物理信道在不同时段里传输不同信号，这个时间间隙称为时隙。3）码分多路复用（CDM）：靠不同的编码来区分各路原始信号的多路
11、复用方式。,6.异步传输和同步传输异步数据传输，同步数据传输两者的区别在于发送端和接受端的时钟是独立的还是同步的7.数据交换技术1）电路交换：需要为双方建立物理通路2）报文交换：不需建立物理通路、将数据作为整体发给中间交换设备3）分组交换：,3.4 计算机网络平台,3.4.1 计算机网络的构成1.主要特点信息传递、资源共享、增加可靠性、提高系统处理能力2.计算机网络的体系结构开放式系统互联参考模型OSI：7层架构3.网络协议三要素：语法（定义数据块格式）、语义（规定格式的作用）、定时（交换顺序）4.计算机网络分类分类方式：拓扑结构、传输媒体、交换方式、数据传输率、覆盖范围,二、网络技术,数据通
12、信模型信号：数据在传输过程中的物理表示形式。数字信号：以脉冲形式变化。模拟信号：信号电平连续变化。通信系统的任务信号接口路由与寻址呼叫与应答可靠传输,（一）、数据通信技术,模拟信号的带宽：带宽指的是传输系统能够响应的信号的最高频率。它反映了传输系统的传输能力。带宽的单位是Hz.数字信号的带宽：信号的传输速率BPS,（二）、带宽,（三）传输介质,有线介质：双绞线(twistedpair)同轴电缆(coaxialcable)光纤电缆（OpticaI Fibre）无线介质：微波通信,基带传输：最基本的数据传输方式频带传输：调制解调器,（四）、数据传输,（五）、其他技术,调制与解调多路复用技术数据交换
13、技术专线连接电路交换存储转发交换（包交换）：通信控制处理机存储转发交换（包交换）报文交换报文分组交换：当前公用数据交换网中的主要交换技术。,数据通信资源共享1共享数据2共享程序3共享设备分布处理：并行处理、分布作业,（六）、计算机网络的功能,资源子网,（七）、计算机网络的结构,计算机网络按其地理分布范围，可以分成：局域网 LAN(Local Area Network）分布范围一般在几米到几公里之间。广域网 WAN（Wide Area Network）分布范围可达几千公里乃至上万公里按网络传输技术：点对点式：星型、环型、树型广播式：总线、环型、卫星型,（八）、计算机网络的分类,拓扑，是一种研究与
14、大小、形状无关的线和面的特性的方法 在网络中则是指连接各结点的形式与方法，把网络中的工作站和服务器等网络单元抽象为“点”把网络中的电缆等抽象为“线”。影响网络性能、系统可靠性、通信费用。,（九）、局域网的拓扑结构,1、总线型结构,2、星型结构,3、环型结构,4、树型结构,网络协议：计算机之间的相互通信需要共同遵守的一定规则。网络体系结构：数据或控制在网络上传输的规则与方法。OSI是由ISO组织于1979年提出的网络体系结构，成为开放式系统互连参考模型。该模型将网络功能划分为7个层次。ISO/OSI是当代计算机网络技术体系的核心。每个层次完成特定的功能；同层进程之间进行相互通信；这种通信是通过调
15、用下层功能来实现的。,（十）、网络协议与网络体系结构,局域网硬件主要包括：网络服务器、工作站、网络适配器、通信介质、转接部件等。转接部件：集线器(Hub)、中继器(Repeater)、网桥(Bridge)、网关(Gateway)、路由器(Router）,（十一）、局域网硬件,（十二）、网络软件,网络上的软件大致可分为三个层次：网络操作系统网络管理软件网络应用软件。,常用的通信介质主要有两类：有线介质和无线介质。有线介质包括双绞线、同轴电缆和光缆；无线介质包括微波、卫星、激光和红外线等。中高速局域网络：双绞线远距离传输：光缆移动站点：无线介质,（十三）、通信介质,共享介质：任一时间段，只能有一个
16、结点占用公共通信信道。交换式,（十四）、局域网工作方式,总线CSMA/CD令牌环传递Token Ring令牌总线Token Bus,（十五）、局域网的介质访问控制方式,（十六）、局域网通信协议,LAN是遵循国际电子与电气工程学会（IEEE）局域网标准化委员会（简称802课题组）制定的关于局域网的IEEE 802标准系列。,（十七）、局域网中计算机的相对地位,对等网络客户/服务器网络,在互联的网络之间提供链路在不同网络结点的进程之间提供适当的路由。提供网络记帐服务提供各种互联服务。,（十八）、网络互联技术,Internet又称国际互联网，是一个由各种不同类型和规模的独立运行与管理的计算机网络组成
17、的全球范围的计算机网络。基于客户机/服务器模式Internet组成通信线路路由器主机信息资源Internet协议：TCP/IP,（十九）、Internet国际互联网,物理地址：网卡上的地址，48位，62位十六位地址IP地址：32位，4个十进制，0-255之间域名(Domain Name)：标识了Internet上的一个具体的计算机系统，标明了用户所属的机构或计算机网络，通常就是用户所在的主机的名字或地址。域名IP地址的转换：域名服务器。,（二十）、Internet网络地址,信息服务：信息浏览、信息发布、信息检索、文件下载。网上通信：电子邮件、网上聊天、IP电话、网上寻呼协同工作：协同办公、网上
18、讨论、IP网络视频会议电子商务 网上教育 网上娱乐,（二十一）、Internet应用,（二十二）、Internet的连接方式,ISP的含义IP地址的类型1、通过电话网接入：MODEM2、通过局域网接入（专线连接）DDN专线、ISDN专线、路由器的作用,利用Internet 技术，以TCP/IP协议为基础，以WWW为核心，构成企业内部专用和统一的信息交换平台。WWW（万维网）：以网页为基础的环球信息网服务系统。超文本技术和超媒体技术,（二十三）、企业内部网Intranet,（二十四）、Intranet的技术特点与组成,技术特点：.统一的界面.使用方便.内部通信.内部协同操作组成：.服务器.客户机
19、.防火墙.物理网络,（二十五）、企业外部网Extranet,企业内部网Intranet对企业外部特定用户的安全延伸。利用Internet协议和标准，通过公共通信系统，使通过认证的用户访问企业内部网中的部分信息。,4.计算机网络分类1）局域网：共享信道、高数据传输率、低延迟、低误码率2）城域网：技术基本类似局域网，只是规模较大3）广域网：4）互联网：将兼容的网络（世界各地局域网、广域网）通过网关连接起来,3.4 计算机网络平台,3.4.2 互联网协议1.TCP/IP体系传输控制协议/网际协议应用层、传输层（提供终端数据传输）、网络层、网络接口层（数据链路层，将网络层的IP数据变成独立网络信息传输
20、单元，负责帧在物理线路上的发送接收）2.IP协议基本功能：IP编址IP路由IP协议版本：IPV4网络地址资源有限、IPV6（128位）,3.4 计算机网络平台,3.TCP与UDP面向连接、面向非连接：区别：可靠传输；允许部分丢包业务端口：物理意义上，接口；逻辑意义上，特定的internet应用/服务FTP 21;TELNET 23 HTTP 80,3.4 计算机网络平台,3.4.3 物联网与云计算1.物联网定义：传感器、RFID、GPS、红外感应器等信息传感设备；一定协议；物+互联网 进行信息交换和通信；实现对物识别、定位、跟踪、监控、管理；网络形式满足条件：有信息收发器、一定的存储功能、有c
21、pu、有操作系统、可被识别唯一标号、遵循物联网通信协议层次架构：感知层、网络层、应用层,3.4 计算机网络平台,3.4.3 物联网与云计算1.物联网2.云计算定义：基于internet的超级计算模式，分布计算、并行计算和网格计算等计算机技术的发展和商业化的产物。特点：虚拟化技术、安全可靠性、灵活方便获取服务、高性价比服务模式：IaaS基础设施服务、PaaS、SaaS,3.5 数据库平台,3.5.1 数据处理技术的发展三阶段：人工管理阶段、文件系统阶段、数据库系统阶段3.5.2 数据库系统的组成1.数据库系统：以计算机系统为基础，以数据库方式管理大量数据的综合系统。2.组成：1）数据库：组织方式
22、、全部数据、组织并存储、外存、共享、独立、相互关联的数据集合,3.5 数据库平台,3.5.2 数据库系统的组成1.数据库系统：以计算机系统为基础，以数据库方式管理大量数据的综合系统。2.组成：1）数据库：2）数据库硬件/软件系统：DBMS、核心3）数据库管理系统4）数据库管理员5）用户：,3.5 数据库平台,3.5.3 数据库系统的结构1.三级模式物理模式（内模式）：逻辑模式（概念模式）：子模式（外模式、用户模式）：2.两个映射功能数据库的物理独立性：数据和程序的逻辑独立性：,3.5 数据库平台,3.5.4 数据库管理系统1.数据库管理系统的组成DDL、DML、其他管理和控制程序：2.数据库管
23、理系统的功能数据定义功能：数据操作功能：数据运行管理功能：数据库的建立和维护功能,3.5 数据库平台,3.5.5 数据库技术的新发展1.面向对象的方法和技术对。的发展2.数据库技术与多学科技术有机结合的发展3.面向应用领域数据库技术数据仓库,数据库的基本概念数据库的特点数据库管理系统的组成和功能三种数据模型关系型数据库的基本概念和特点,三、数据库技术,数据库：按一定的方式将相关数据组织在一起并存储在外存储器上所形成的能为多个用户所共享的、与应用程序彼此独立的一组相关数据的集合。统一组织，减少了数据的冗余，保证了数据的一致性和完整性。同一数据的重复存储我们称为“冗余”。,（一）、数据库概念,（二
24、）、数据库管理系统,为了更有效地管理和操纵数据库，人们研制出了数据库管理系统（DBMS）。数据库管理系统是用户用来创建和管理数据库的软件系统，是商品化的软件产品。目前，DBMS的产品很多，如：FoxBASE、FoxPro、Oracle、Sybase、Informix、SQL Server等，它们都是关系型的数据库管理系统。,数据描述语言（DDL）：用来描述数据库的结构，供用户建立数据库。数据操纵语言（DML）：用于数据存储、查询、更新（添加、修改、删除）等。其它管理和控制程序：数据安全、通信以及工作日志等。,（三）、DBMS的组成,（四）、数据库系统（DBS）,数据库计算机软硬件数据库管理系统
25、用户（最终用户、应用程序设计员、数据库管理员）,利用数据库技术来组织和处理数据的应用系统。例如：人事管理系统、飞机票订票系统、会计信息系统等，都是运用数据库技术来管理实际应用中的数据的系统。数据库应用系统是在数据库管理系统的基础上建立起来的，要开发一个数据库应用系统，首先要选择一个数据库管理系统。,（五）、数据库应用系统 DBAS,数据结构化数据共享数据独立性物理独立性逻辑独立性可控冗余度数据库中的数据是为共享而建立的，不同的应用程序可以共同使用同一数据，尽量避免了数据冗余。,（六）、数据库系统的特点,子模式（外模式）：用户眼中的数据模式（逻辑模式）：描述逻辑结构内模式（物理模式）：描述在存储
26、器上的存储模式。二级映像：,外模式,模式,内模式,映像,映像,（七）、数据库的三种模式结构,模型：对现实世界事物特征的模拟和抽象就是这个事物的模型。模型满足以下要求：真实反映现实世界容易被人理解便于在计算机上实现认识过程：现实世界概念模型数据模型 现实世界信息世界机器世界,（八）、模型的概念,按用户观点对现实世界建模。实体、实体型、实体域属性：实体的特征关系一对一：1：1一对多：1：N多对多：M：M码：能够唯一确定某个实体的属性或属性集域：属性的取值范围。,（九）、概念模型,数据模型描述了数据库中的数据及数据之间联系的整体逻辑结构，称为数据模型。逻辑数据模型：数据结构、数据操作、数据完整性约束
27、组成。,（十）、数据模型,（十一）、数据逻辑模型,常用的有四种模型：层次模型：用树型结构来描述客观世界实体及其联系。一个典型的层次模型的例子是家族的家谱。网状模型：用网状结构来描述现实世界中的实体及实体之间的联系。典型的例子是教学系统中教师、学生和课程。关系模型：用二维表表示现实世界中的实体及实体之间的联系。目前，关系模型是最流行的数据模型，绝大多数数据库管理系统都是关系型的。面向对象模型,用二维表表示实体以及实体之间的关系。关系属性：表中每一列。元组：由属性值组成的每一行。框架：由属性名组成的表头。分量域主码、候选码主属性、非主属性,（十二）、关系模型,关系中的每一个数据项都是不可分的 表中
28、各列均有一个相同的属性名，其中的每一个分量都具有相同的性质，即相同的数据类型和长度，因为他们取自同一个域。表中各列的次序可以互换。一张表中不允许出现相同的两行。表中各行的顺序可以互换。,（十三）、关系模型的基本约束条件,传统的集合运算“并”：由属于R或属于S或同时属于R和S的元组构成的集合；记为：RS。“交”：由同时属于R和S的元组构成的集合；记为：RS。“差”：由属于R但不属于S的元组构成的集合，记为：R-S。专门的关系运算 包括：投影、选择、连接，用来实现数据查询。,（十四）、关系操作,（十五）、专门的关系运算,选择：按给定条件从关系中挑选满足条件的元组组成的集合；记为：F（R），F表示条
29、件，R代表某个关系。投影：从关系中挑选出指定的属性组成的新关系，记为：A（R）。自然连接：两个关系，至少有一个相同的属性名，按给定条件，把满足条件的两关系的所有元组，按一切可能拼接后形成新关系；记为：RS。,Visual FoxPro 是一个关系型数据库管理系统（DBMS）。它采用了面向对象的程序设计方法，大大简化了应用系统的开发过程，并提高了系统的模块性和紧凑性。Visual FoxPro6.0的版本中提供了大量的开发工具和向导工具，使数据库应用系统的开发变得轻松自如。这些可视化的设计工具免除了开发者编写大量程序代码的工作。,（十六）、Visual FoxPro,数据库表自由表数据库表索引，索引的类型关键字视图存储过程。触发器与存储过程的区别,（十七）、Visual FoxPro中的概念,菜单方式 命令方式 Visual FoxPro6.0提供了丰富的终端命令，用户只需要在命令窗口中输入要执行的命令，按回车后系统就执行这条命令，从事相应的操作。程序执行方式,（十八）、Visual FoxPro工作方式,
