信息系统管理工程师教程(完整版)..pdf

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1、信息系统管理工程师教程简编 第一章 计算机硬件基础 1.1 计算机基本组成 1 一个完整的计算机系统由：控制器、运算器、存储 器、输入设备和输出设备5 部分组成。 2 运算器和控制器合称为中央处理器。内存储器和中 央处理器合称为主机。 3 控制器包括：指令寄存器、指令译码器、时序控制。 1.1.1 中央处理器 1 运算器通常由算术运算部件（ALU）和一些寄存器 组成。 2 累加器除了存放参加运算的操作数外，在连续运算 中，还用于存放中间结果和最终结果。 3 为了使计算机能够正确执行指令，CPU 必须能够按 正确的时序产生操作控制信号，这使控制器的主要任 务。 4 控制器组成： 程序计数器 (P

2、C)指令寄存器 （IR） 指令译码器 脉冲源及启停控制线路 时序信号产 生部件 操作控制信号形成部件 中断机构 总线控 制逻辑 1.1.2 存储器 1 按存储器在计算机中的功能分类：高速缓冲存储器 （Cache），由双极型半导体；主存储器，由MOS 半导体存储器构成；辅助存储器，又称为外存储器。 1.1.3 常用 I/O 设备 1 按信息的传输方向来分可分为：输入、输出与输入 输出设备。 2 输入设备：键盘、鼠标、光标、触摸屏、跟踪球、 控制杆、数字化仪、语言输入、手写汉字识别、光学 字符阅读机（ OCK）。 分为两类：媒体输入设备和交互式输入设备。媒体输 入设备：纸带输入机、 卡片输入机、

3、光学字符阅读机； 交互式输入设备：键盘、鼠标、触屏、光屏、跟踪球。 3 输出设备：显示器、打印机、绘图仪、语音输出设 备、卡片穿孔机、纸带穿孔机、数模转换设备。 4 输入输出设备：磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT 显示器、通信设备。 5 输入输出设备按功能分为三类：用于人机接口、用 于存储信息、机 机联系。 6 键盘：按键开关可分为两类：触点式、非触点式。 7 键盘控制器的构成方式不同，可分为编码键盘和非 编码键盘两类。 8 根据鼠标器锁采用的传感技术的不同，鼠标器可分 为两类：机械式与光电式。 9 鼠标与主机相连有两种方式： 总线接口和通信接口。 10 目前大部分计算机把鼠标接在串行通信口：

4、COM1 和 COM2 上。 11 打印机以印字原理可分为： 击打式打印机和非击打 式打印机；以输出方式可分为串行打印机和并行打印 机。 12 击打式打印机按字锤或字模的构成方式来分，可分 为整字形击打印设备 （按字模载体的形态分为： 球形、 菊花瓣形、轮式、鼓式）和点阵打印设备两类。 13 非击打式打印机类型：激光印字机、喷墨打印机、 热敏打印机。 14 显示器由监视器和显示控制器组成。监视器由阴极 射线管（ CRT）、亮度控制电路（控制栅）、扫描偏 转电路（水平 /垂直扫描偏转线圈）组成。 15 为保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以 50 帧/秒至 70 帧/秒的速度进行刷新。 1

5、6 计算题举例： 如当分辨率为 640480，帧频为 50 帧/秒，且水平回扫期和垂直回扫期各占水平扫描周期 和垂直扫描周期的20%，则 行频=480 线80%50 帧/s=30kHz 水平扫描周期 =130kHz=33 s 每一像素读出的时间 =33s80%640 线 =40-50ns 若分辨率提高到 1024768，帧频为 60 帧/秒，则行 频提高到 57.6kHz ，水平扫描周期 （HC）为 17.4s， 每像素读出时间减少到13.6ns 。 分辨率要求越高，为保证图像不闪烁，则时间要求越 高（每一像素读出显示的时间越短）。 光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描和隔 行扫描方式两

6、种。 1.2 计算机的系统结构 1.2.1 并行处理的概念 1 并行性包括同时性和并发性两种含义。 2 计算机中提高并行性的措施：时间重叠（时间并行 技术）；资源重复（空间并行技术）；资源共享（一 种软件方法）。 3 指令流：计算机执行的指令序列；数据流：指令流 调用的数据序列；多重性：计算机同时可处理的指令 或数据的个数。 4 （S-single 、 单一的，I-instruction 、 指令，M-multiple 、 多倍的，D-dat、 数据）根据指令流和数据流的多重性， 可以把计算机分为4 类： 单指令流单数据流 （SISD）单指令流多数据流（ SIMD）多指令流 单数据流（ MIS

7、D）多指令流多数据流（ MIMD）。 1.2.2 流水线处理机系统 若假定图中取指令、 分析指令、执行指令的时间相同， 均为 t，则完成 n 条指令的时间 T 分别为 T=3nt； T=（n+2）t。 1.2.3 并行处理机系统 1 并行处理机也称为阵列式计算机，是操作并行的 SMID 计算机，采用资源重复的措施开发并行性。并 行处理机通常有一个控制器CU，N 个处理单元（PE） （包括处理器和存储模块），以及一个互联网络部件 （IN）组成。 2 并行处理机的主要特点：以单指令流多数据流方式 工作；采用资源重复方法引用空间因素；是以某一类 算法为背景的专用计算机；并行处理机的研究必须与 并行算

8、法的研究密切结合；处理单元结构相同是同构 型并行机，同时是异构型多处理机系统。 1.2.4 多处理机系统 1 多处理机属于 MIMD 计算机。和 SIMD 计算机的区 别：多处理机实现任务或作业一级的并行，而并行处 理机只实现指令一级的并行。 2 多处理机的特点：结构灵活性、程序并行性、并行 任务派生、进程同步、资源分配和进程调度。 1.2.5 CISC/RISC指令系统 RISC 与 CISC 比较，指令系统的主要特点： 指令数目 少；指令长度固定、指令格式种类少、寻址方式种类 少；大多数指令可在一个机器周期内完成；通用寄存 器数量多。 1.3 计算机存储系统 1.3.1 存储系统概述及分类

9、 1.3.2 存储器层次结构 1.3.3 主存储器 1 半导体读写存储器简称RWM ，习惯上称为 RAM， 按工艺不同可分为：双极型RAM 和 MOS 型 RAM。 2 静态 MOS 存储芯片由：存储体、读写电路、地址 译码、控制电路（存储体、地址译码器、驱动器、I/O 控制、片选控制、读 /写控制）组成。 3 存储器主要技术指标：存储容量、存取速度、可靠 性。 4 存储器的速度可用访问时间、存储周期和频宽来描 述。 Tm（存储周期） Ta（读出时间）， TmTw（写入 时间）。 1.3.4 高速缓冲存储器 1 访问高速缓冲存储器的时间一般为访问主存时间的 1/4-1/10 。 1.3.5 辅

10、助存储器 1 常用的辅助存储器包括：磁带、磁盘、光盘。 2 磁表面存储器的存储原理：磁层由非矩形剩磁特性 的导磁材料（氧化铁、镍钴合金）构成；磁层材料的 剩磁要大（读出信息大），矫顽力HC 要合适，才有 足够的抗干扰能力和使用较小写电流， 磁层厚度要薄， 才能提高记录密度。 3 磁头由高导磁率的软磁材料（如坡莫合金和具有高 频特性的帖氧体）做铁心，在铁心上开有缝隙并绕有 线圈。 4 在磁表面存储器中一般都是磁头固定。 5 磁盘存储器由磁记录介质、磁盘存储器、磁盘控制 器 3 部分组成；磁盘控制器包括控制逻辑、 时序电路、 “并串”转换和 “串并”转换电路；磁盘驱动器 包括：读写电路、读写转换开

11、关、读写磁头和磁头定 位伺服系统。 6 按读写类型，光盘可分为：之都型、一次性写入型 和可重写型。 7 8 1.4 计算机应用领域 1 计算机应用领域包括：1 科学计算 2 信息管理 3 计算机图形学与多媒体技术4 语言与文字的处理5 人工智能 1.4.1 科学计算 1.4.2 信息管理 1.4.3 计算机图形学与多媒体技术 1.4.4 语言与文字的处理 1.4.5 人工智能 第二章 操作系统知识 2.1 操作系统简介 2.1.1 操作系统的定义与作用 1 操作系统是管理软硬件资源，控制程序执行、改善 人机界面、合理组织计算机工作流程和为用户使用计 算机提供良好运行环境的一种系统软件。 2 操

12、作系统 2 个重要的作用：通过资源管理，提高计 算机系统的效率；改善人机界面，向用户提供友好的 工作环境。 3 资源：在计算机系统中，能分配给用户使用的各种 硬件和软件设施。 包括 2 大类：硬件资源和信息资源。 2.1.2 操作系统的功能特征 1 操作系统的主要特性：并发性、共享性和异步性。 并发性：指两个或两个以上的运行程序在同一时间间 隔内同时执行。 共享性：指操作系统中的资源，可被多个并发的程序 使用。 异步性：又称为随机性。 2 从资源管理的观点来了解操作系统的6 个主要功能： 处理器管理 存储管理 设备管理 文件管理 作 业管理 网络与通信管理。 2.1.3 操作系统的类型 1 操

13、作系统的类型： 批处理操作系统、 分时操作系统、 实时操作系统。 2 批处理系统的主要特征：用户脱机工作、成批处理 作业、多道程序设计、作业周转时间长。 3 分时操作系统特性：同时性、独立性、及时性、交 互性。 4 实时操作系统组成：数据采集、加工处理、操作控 制、反馈处理。 2.2 处理机管理 2.2.1 进程的基本概念 1 进程：一个具有独立功能的程序关于某个数据集合 的一次运行活动。 2 进程属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制 约性、并发性。 2.2.2 进程的状态和转换 1 3 种不同的进程状态：运行态（running ）、就绪态 （ready）、等待态（wait） （又称为阻塞

14、态， blocked ； 或睡眠态， sleep）。 2.2.3 进程的描述 1 进程上下文：操作系统中把进程物理实体和支持进 程运行的环境合称为上下文（context ）. 2 一个进程映像包括：进程程序块、进程数据块、系 统/用户堆栈、进程控制块（ PCB ）。 3 进程控制块包括 3 类信息：标示信息、现场信息、 控制信息。 4 常用的现场信息包括：通用寄存器的内容、控制寄 存器（PSW）的内容、用户堆栈指针、 系统堆栈指针。 5 常用的控制信息包括：进程的调度相关信息、进程 组成信息、进程间通信相关信息、进程在二级存储器 内的地址、 CPU 资源的占用和使用信息、 进程特权信 息、资源

15、清单。 2.2.4 进程的同步与互斥 1 进程之间存在两种基本关系： 竞争关系和协作关系。 2 进程的互斥是解决进程间竞争关系的手段；进程的 同步是解决进程间协作关系的手段。进程的互斥是一 种特殊的进程同步关系，即逐次使用互斥共享资源。 3 典型的进程间同步问题：生产者消费者问题。 4 最常用的同步机制：信号量即PV，管程。 5 原语是操作系统中执行时不可中断的过程，即原子 操作两个同步原语： P（测试）操作和 V（增量）操 作。 2.2.5 死锁 1 死锁：两个进程分别等待对方占用的一个资源，于 是两者都不能执行而处于永远等待。 2 死锁产生的条件： 互斥的条件 占有和等待条件 不剥夺条件

16、循环等待条件。 2.3 存储管理 1 存储管理的功能： 主存空间的分配与回收 地址 转换和存储保护 主存空间的共享 主存空间的扩 充。 2.3.1 存储器的层次 1 计算机系统的存储器可分为：寄存器、高速缓存、 主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动磁盘介质6 个层次结构。 2 逻辑地址转化为物理地址， 称为地址转换或重定位。 2.3.2 地址转换与存储保护 1 存储管理类型：分区存储管理、分段存储管理、分 页存储管理、虚拟存储管理。 2.3.3 分区存储管理 1 分区存储管理分为：固定和可变分区管理。 2 可变分区管理的分配算法：最先适用分配算法、最 优适用分配算法、最坏适用分配算法。 2.3

17、.4 分页式存储管理 2.3.5 分段式存储管理的基本原理 2.3.6 虚拟存储管理基本概念 以上 3 部分需要理解记忆，见书中P38-42 。 2.4 设备管理 1 外围设备分类：存储型设备、输入输出型设备。 2 设备管理应具有以下功能：外围设备中断处理；缓 冲区处理；外围设备的分配；外围设备驱动调度。 2.4.1 I/O 硬件原理 1 按照输入输出特性， I/O 设备可划分为： 输入型外围 设备、输出型外围设备和存储型外围设备。 2 按 I/O 控制器功能的强弱以及和CPU 之间联系方式 的不同， I/O 设备控制方式可分为：询问方式、中断 方式、 DMA 方式、通道方式。 3 访问方式又

18、称为程序直接控制方式。 4DMA，直接存储器存取方式。 5 通道又称为输入输出处理器。 2.4.2 I/O 软件原理 1 操作系统通常把 I/O 软件组织成 4 个层次：I/O 中断 处理程序（底层）、设备驱动程序、与硬件无关的操 作系统 I/O 软件、用户层的 I/O 软件。 2 输入输出中断的类型和功能：通知用户程序输入输 出操作延链推进的程度；通知用户程序输入输出正常 结束；通知用户程序发现的输入输出操作异常；通知 程序外围设备上重要的异步信号。 3 由设备无关软件完成的功能：对设备驱动程序的统 一接口；设备命名；设备保护；提供独立于设备的块 大小；缓冲区管理；块设备的存储分配；独占性外

19、围 设备的分配和释放；错误报告。 2.4.3 Spooling 系统 1 外围设备联机操作， 简称为 Spooling 系统或假脱机 操作系统，是用一类物理设备模拟另一类物理设备的 的技术，是使独占使用的设备变成多台虚拟设备的一 种技术，也是一种速度匹配技术。 2“井管理程序 ”控制作业和辅助存储器缓冲区域之 间交换信息。 3“井”是用做缓冲的存储区域， 采用井的技术能调节 供求之间的矛盾，消除人工干预带来的损失。 4 预输入程序的主要任务是控制信息从输入设备输入 到输入井存放，并填写好输入表以便在作业执行中要 求输入信息量，可以随时找到它们的存放位置。 5 系统拥有一张作业表用来登记进入系统

20、的所用作业 的作业名、状态、预输入表位置等信息。 6 输入井中的作业有4 种状态：输入状态、 收容状态、 执行状态、完成状态。 7 作业表是作业调度程序进行作业调度的依据，是 Spooling 系统和作业调度程序共享的数据结构。 2.4.4 磁盘调度 1 操作系统采用一种适当的调度算法，使各进程对磁 盘的平均访问（主要是寻道）时间最小，磁盘调度分 为：移臂调度、旋转调度。 2 移臂调度算法：电梯调度算法。 3 当有若干等待进程请求访问磁盘上的信息时，旋转 调度应考虑如下情况： 进程请求访问的是同一磁道 上的不同编号的扇区； 进程请求访问的是不同磁道 上的不同编号的扇区； 进程请求访问的是不同磁

21、道 上的相同编号的扇区。 情况情况，旋转调度总是让首先到达读写磁头位 置下的扇区先进行传送操作；情况旋转调度可以任 选一个读写磁头位置下的扇区先进行传送操作。 2.5 文件管理 2.5.1 文件与文件系统 1 文件是由文件名字标示的一组相关信息的集合，文 件名是字母和数字组成的字母数字串，格式和长度因 系统而异。 2 文件可以按各种方法进行分类，按用途分成：系统 文件、库文件、和用户文件；按保护级别可分为：只 读文件、读写文件和不保护文件；按信息流向可分为 输入文件、输出文件和输入输出文件。 3 操作系统支持以下4 种不同类型的文件： 普通文件、 目录文件、块设备文件、字符设备文件。 4 普通

22、文件： ASCII 文件和二进制文件 5ASCII 文件由多行正文组成， 在 dos，windows 中每 一行以回车换行结束， 整个文件以 ctrl+z 结束； 在 unix 中每一行以换行结束；整个文件以ctrl+d 结束。最大 优点是可以原样打印和显示，也可以用通常的文本编 辑器进行编辑。 6 二进制文件由一定数据结构，组织成字节的流，可 执行文件是指令和数据的流，记录式文件是逻辑记录 的流。 7 文件系统面向用户的功能是：文件的换名存取；文 件目录建立和维护；实现从逻辑文件到物理文件的转 换；文件存储空间的分配和管理；提供合适的文件存 取方法；实现文件的共享保护和保密；提供一组可供 用

23、户使用的文件操作。 8 存取方式是操作系统为用户程序提供的使用文件的 技术和手段。 9 存取方式：顺序存取（用于磁带文件机磁盘上的顺 序文件）；直接存取（通常用于磁盘文件）；索引存 取。 2.5.2 文件目录 1 文件目录项一般应包括以下内容：有关文件存取控 制的信息；有关文件结构的信息；有关文件管理的信 息。 2 目录结构：一级目录结构（单用户微型机操作系统 CP/M）；二级目录结构；树型目录结构 3 多级目录结构通常采用树型目录结构 2.5.3 文件的结构和组织 1 文件的结构：文件的逻辑结构、文件的物理结构 2 文件的逻辑结构：流式文件、记录式文件。 3 记录根据长度可分为定长（格式F）

24、和不定长（格 式 V）记录。 4 文件的物理结构：顺序结构、连续结构、索引结果。 5 连接结构的特点是使用连接字指针来表示文件中 各个记录之间的关系。 6 连接文件 串联文件。 7 索引文件在文件存储上分为两个区：索引区、数据 区。 2.5.4 文件的共享和保护 1 文件保护是指防止文件被破坏，它包括2 个方面： 一是防止系统崩溃所造成的文件破坏，二是防止其他 用户的非法操作所造成的文件破坏。 2 为了防止系统崩溃造成文件破坏，定期转储是一种 经常采用的方法。 3 防止其他用户的非法操作所造成的文件损坏，是通 过操作系统的安全策略实现， 基本思想是建立三元组： 用户（每一个操作系统使用者的标示

25、）、对象（在操 作系统中一般是文件，操作系统把对资源的统一到文 件层次，通过设备文件使用设备、 通过 socket 关联文 件使用进程通信）、存取权限（定义了用户对文件的 访问权）。 4 文件保密的主要方法有：设置密码和使用密码。 密码分为两种：文件密码和终端密码。 2.6 作业管理 2.6.1 作业及作业管理的概念 1 作业（ Job）是用户提交给操作系统计算的一个独 立任务。一般每个作业必须经过若干个相对独立又相 互关联的顺序加工步骤才能得到结果，每一个加工步 骤称为一个作业步（ Job Step ）。 2 作业由用户组织，作业步由用户指定，一个作业从 提交给系统，直到运行结束获得结果，要

26、经过提交、 收容、执行和完成4 个阶段。 3 作业管理可以采用脱机和联机两种方式。 2.6.2 作业调度 1 作业调度算法包括：先来先服务算法、最短作业优 先算法、响应比最高者优先（HRN）算法、优先数算 法。 2 相应比 =已等待时间 /估计计算时间 3 优先数算法分为：静态和动态优先数算法。 2.6.3 多道程序设计 1 操作系统引入多道程序设计的好处：一是提高了 CPU 的利用率；二是提高了内存和 I/O 设备的利用率； 三是改进了系统的吞吐量；四是充分发挥了系统的并 行性。主要缺点是作业周转时间长。 第三章 程序设计语言 3.1 程序设计语言基础知识 3.1.1 程序设计语言基本概念

27、1 程序设计语言分为低级语言和高级语言两大类，低 级语言包括机器语言和汇编语言，高级语言包括面向 过程的语言和面向问题的语言。 3.1.2 程序设计语言的基本成分 1 程序设计语言的基本成分：数据成分、运算成分、 控制成分、函数。 2 数据是程序操作的对象，具有存储类别、类型、作 用域和生存周期等属性， 使用时要为它分配内存空间； 数据名称由用户通过标示符命名，标示符是由字母、 数字和称为下划线的特殊符号“_”组成的标记； 类型说明数据占用内存大小和存放形式；存储类别说 明数据在内存中的位置和生存期； 作用域说明可以使用数据的代码范围； 生存期说明数据占用内存的时间范围。 3 数据类型分类：

28、按程序运行过程中数据的值能否改变，常量（整 型常量、实型常量、字符常量、符号常量）变量 按数据的作用域范围 全局量 局部量 按数据组织 形式的不同 基本类型（整型、实型、字符型、枚举 型）构造类型（数组、结构、公用）指针类型 空类型。 4 大多数程序设计语言的基本运算可分为算术运算、 关系运算、逻辑运算。为了确保运算结果的唯一性， 运算符号规定优先级和结合性。 5 控制结构：顺序、选择、循环。 6 任何函数都是由函数说明和函数体两部分组成。 7 函数定义的一般格式 返回值的类型函数名（形式参数表）/注释 函数体 8 函数调用的一般形式为：函数名（实参表）； 9 传值的好处是传值调用不会改变调用

29、函数实参变量 的内容。 10 函数体若调用自身则称为递归调用。 3.2 程序编译、解释系统 3.2.1 程序的编译和解释 1 编译方式和解释方式 解释方式： Visual Basic 、Visual Foxpro 、Power Builder、Java 编译方式： Visual C/C+ 、Delphi 3.2.2 编译程序基本原理 编译程序大致分为6 个阶段，如图 编译过程图 3.2.3 解释程序基本原理 第四章 系统配置和方法 4.1 系统配置技术 4.1.1 系统架构 1 系统架构：客户机 /服务器系统 浏览器 /服务器系 统多层分布式系统 2 在多层分布式系统中，各层次按照以下方式划分

30、： 瘦客户 业务服务 数据服务 3 业务服务层完成业务逻辑，实现分布式管理、负载 均衡、 Fail/Recover 、安全隔离。 4 多层系统主要特点： 安全性稳定性 易维护 快速相应 系统扩展灵活 5 目前最为流行的 2 类多层应用架构： Sun 的 J2EEMicrosoft.Net 6 Sun 的 J2EE：客户层 Web 层业务层 企业 信息系统层 7 基于 J2EE 的客户端可以是基于Web 的，也可以是 不基于 Web 的独立（ Stand Alone ）应用程序。在基 于 Web 的 J2EE 客户端应用中， 用户在客户端启动浏览器后，从 Web 服务器中下载 Web 层中的静态

31、 HTML 页面或由 JSP 或 Servlets 动态生成的 HTML 页面；不基于 Web 的 J2EE 客户端应用程序可以在不经过Web 层的情况下 直接访问部署在 EJB 容器 （EJB Container ） 中的 EJB 组件。 8 J2EE 规范定义的 Web 层由JSP 页面基于 Web JavaApplets 用于动态生成 HTML 页面的 Servlets 构成。 9 运行在 Web 层中的 Web 组件依赖 Web 容器来支持 诸如响应客户请求以及查询EJB 组件等功能。 10EJB 组件可以完成从客户端应用程序中接受数据、 按照商务规则对数据进行处理、将处理结果发送到

32、企业信息系统层进行存储、从存储系统中检索数据 以及将客户发送回客户端等功能。 11 部署和运行在业务层中的EJB 组件依赖于 EJB 容 器来管理诸如事务、生命期、状态转换、多线程及 资源存储等。 12 企业信息系统层通常包括：企业资源规划（ERP） 系统、大型机事务处理（Mainframe Transaction Prossing ）系统、关系数据库系统（RDMS）及相 关企业信息管理软件。 4.1.2 系统配置方法 1 常用的系统配置方法：双机互备、双机热备、群集 系统、容错服务器。 2 双机互备、双机热备系统切换时机：系统软件或应 用软件造成服务器宕机；服务器没有宕机，但系统软 件或应用

33、软件工作不正常；SCSI 卡损坏，造成服务 器与磁盘阵列无法存取数据；服务器内硬件损坏，造 成服务器宕机；服务器不正常关机。 3 群集技术与双机热备技术的本质区别是能否实现并 行处理和某节点失效后的应用程序的平滑接管，双机 热备技术只是在两台服务器上实现的。 4 群集服务优点： 高可用性 修复返回 易管理性 可扩展性。 5 容错服务器通过 CPU 时钟锁频，系统中所用硬件的 备份，系统中所有冗余部件的同步运行，实现容错。 可靠性和可用性可实现99.999% 。 4.1.3 系统处理模式 1 集中式计算模式最典型的特征是通过主机系统形成 大部分的通信流程，构成系统的所用通信协议都是系 统专有的，

34、大型主机在系统中占据着绝对的支配作用， 所有控制和管理功能都由主机来完成。 2 一般认为，从 80 年代到今天，分布式计算经历了3 个阶段： 桌上计算（ Desktop Computing ）工作 组计算（ Wordgroup Computing ）网络计算 （Network Computing ）。 3 实时处理也叫做联机处理（Online Transaction ， OLTP）。 批处理与实时处理对比 特性批处理实时处理 业务处理记录业务数据累计成批，排序周期处理数据产生立即处理 文件更新批处理时业务处理时 相应时间（周转时间）几小时或几天几秒钟 4 基于网络浏览器的分布式计算方式称为We

35、b 计算， 分布式对象和网络技术的集成称为对象Web。 5Web 计算的优点： 统一的用户界面 经济性、可 维护性 鲁棒性 可伸缩性 兼容性 安全性 适应 网络的异构、动态环境。 4.1.4 系统事务管理 1 事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作 要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。 2 在 SQL 语言中，定义事务的语句有三条： BEGIN TRANSACTION COMMIT ROLLBACK 3 事务具有 4 个特性： 原子性（ atomicity ）一致 性（consystency ）隔离性（ isolation ）持续性或 称永久性（ durability ）。

36、4 事务是恢复和并发控制的基本单位。 5 在单处理机系统中，事务的并行执行实际上是这些 并行事务的并行操作轮流交叉运行，称为交叉并行方 式（Interleaved Concurrency）。 6 并发操作带来的数据不一致性包括3 类：丢失修 改不可重复读 读“脏”数据。 7 封锁是实现并发控制的重要技术，确切的控制由封 锁的类型决定，基本的封锁类型有2 种：排它锁 （Exclusive Locks ， X 锁，写锁） 共享锁（ Share Locks，S 锁，读锁）。 4.2 系统性能 4.2.1 系统性能定义和指标 1 响应时间（ Elapsed Time ）：计算机完成某一任务 所花费的时

37、间。吞吐量和相应时间成反比，相应时间 越短，吞吐量越大。 2 计算机性能常用的指标： MIPS、MFLOPS MIPS=指令数 /（执行时间 1000000 ），通常用 VAX-11/780 机处理能力为 1MIPS 。 MFLOPS= 浮点指令书（执行时间 1000000 ）， MFLOPS MIPS 4.2.2 系统性能评估 系统性能评估技术：分析技术、模拟技术、测量技 术。 分析技术主要是利用排队论模型进行分析。测量技术 的评估层次包括：实际应用程序、核心程序、合成测 试程序。 2 国际认可的用来测量机器性能的基准测试程序（准 确性递减）： 实际的应用程序方法 核心基准程序 方法简单基准

38、测试程序 综合基准测试程序。 4.3 系统可靠性 4.3.1 可靠性定义和指标 1 计算机硬件故障通常是由元器件失效引起的，元器 件可靠性分为 3 个阶段： 器件处于不稳定期，失效 率较高 器件进入正常工作期，失效率最低，基本保 持常数 元器件开始老化，失效率又重新提高（“浴 盆模型 ”） 2 衡量计算机系统的3 个重要指标： 可靠性 可维 护性可用性。 3、计算机的可靠性用平均无故障时间（MTTF ）来 度量,可维护性用平均维修时间（MTTR ）来度量，可 用性定义： MTTF/(MTTF+MTTR) 100% 4.3.2 计算机可靠性模型 1 常见的 3 种系统可靠性数学模型： 串联系统

39、并 联系统可靠性 混联系统可靠性。 n 串联系统可靠性 Ra= Ri(i=1,2, ，n) i=1 n n 并联系统可靠性 Ra= 1-（Fi）= 1-（1-Ri） i=1 i=1 (i=1,2,，n) n mj 串并联系统可靠性Rs= 1-(1- Rij),当各单元可 靠 j=1 i-1 度都相等，均为 Rij=R，且 m1=m2=mn=m，则 Rs= 1-(1- R)mn m nj 并串联系统可靠性Rs= 1-1-Rij，当各单元可靠 j=1 i-1 度都相等，均为 Rij=R，且 n1=n2=nm=n，则 i-1 j-1 Rs=1-(1- R n)m 2 提高计算机可靠性采取的措施：提高

40、元器件质量、 发展容错技术。 第五章 数据结构与算法 5.1 数据结构与算法简介 5.1.1 什么是数据结构 5.1.2 数据结构基本术语 5.1.3 算法描述 1 描述一个算法可以采用文字描述，也可以采用传统 流程图、 N-S图或 PAD 图。 2 算法特性：有穷性、确定性、可行性、输入、输出。 3 算法可以用自然语言、数字语言或约定的符号来描 述，也可以用计算机高级程序语言来描述，如流程图、 Pascal 语言、 C语言、伪代码或决策表。 5.1.4 算法评价 4 一个“好”的算法应满足正确性、可读性、健壮性、 效率和低存储量需求。 5 算法评价：时间复杂度和空间复杂度。 5.1.5 算法

41、与数据结构的关系 5.2 线性表 5.2.1 线性表的定义和逻辑结构 6 线性表表示： A=（a1，a2，ai-1，ai，ai+1， an） linear_list=（A，R ） 7 线性表的抽象数据类型包括数据对象和数据关系2 部分。 5.2.2 线性表的顺序存储结构 8 线性表的存储结构有顺序、链接、散列。 5.2.3 线性表的链式存储结构 5.3 栈和队列 5.3.1 栈的定义和实现 9 栈的主要操作是初始化、 插入、删除、判断是否空、 读取栈顶结点值。 5.3.2 表达式求值 10 表达式是由操作数（operand） 、 运算符 （operator ） 、 界限符（ delimiter

42、）组成 11 表达式一般分为中缀表达式和后缀表达式。 5.3.3 队列 12 队列分为链队列和循环队列。 5.4 数组和广义表 5.4.1 数组 13 数组一般采用顺序存储结构表示， 多维数组的顺序 存储有两种形式：以列序为主序、以行序为主序。 14 行优先顺序又称为低下标优先或左下标优先于右 下标。 Basic 、Pascal 、C都是采用行优先顺序。 5.4.2 广义表的定义和存储结构 15 广义表有两种结构的结点： 表结点，表示列表； 原 子结点，表示原子。表结点可以由标志域、指示表头 的指针域、指示表尾的指针域，原子结点由标志域和 值域组成。 5.5 树和二叉树 5.5.1 树的定义

43、16 树的表示方法：常用方法（树型）、括号、嵌套集 合、凹入。 5.5.2 树的存储结构 17 常用的树存储结构主要有三种： 双亲表示法、 孩子 表示法、孩子兄弟表示法。 5.5.3 树的遍历 18 树的遍历方式分为三种： 前序遍历、 后序遍历、 层 次遍历。 19 如 下 图 进 行 三 种 遍 历 的 结 果 ： 前 序 遍 历 ABCEFHIGD; 后 序 遍 历 BEHIFGCDA; 层 次 遍 历 ABCDEFGHI。 5.6 图 5.6.1 图的定义和术语 5.6.2 图的存储结构 20 邻接矩阵表示法的空间复杂度为S（n）=O （n 2）。 5.6.3 图的遍历 21 图的遍历方

44、法深度优先遍历、广度优先遍历。 第六章 对媒体基础知识 6.1 对媒体技术概论 6.1.1 多媒体技术基础概念 1 多媒体计算机技术的特性：集成性、交互性、实时 性、数字化。 2 多媒体计算机硬件主要包括一下几部分：对媒体主 机（个人机、工作站）、多媒体输入设备（摄像机、 麦克风、扫描仪）、多媒体输出设备（打印机、绘图 仪、音响）、多媒体存储设备（硬盘、光盘）、多媒 体功能卡（视频卡、声音卡）、操纵控制设备（鼠标、 键盘、触摸屏）。 3 多媒体计算机软件系统包括：操作系统、多媒体数 据库管理系统、多媒体压缩 /解压缩软件、多媒体声像 同步软件、多媒体通信软件以及多媒体开发和创作工 具。 4 多

45、媒体开发软件包提供了图形、色彩板、声音、动 画、图像及各种媒体文件的转换与编辑软件。 6.1.2 多媒体关键技术和应用 1 多媒体技术的主要组成归纳为以下几个方面：各种 媒体信息的处理技术和压缩技术、 多媒体计算机技术、 多媒体网络通信技术、多媒体数据库技术。 2 多媒体计算机系统的关键技术：视频和音频数据的 压缩和解压缩技术、多媒体专用芯片技术、多媒体系 统软件技术、大容量信息存储技术、多媒体网路通信 技术、超文本与超媒体技术。 3 在研究和选用编码时，主要有两个问题：编码方法 能用计算机软件或集成电路芯片快速实现；符合压缩 编码和解压缩编码的国际标准。 4 多媒体专用芯片基于大规模集成电路

46、（VLSI）技术， 除专用处理器芯片外，多媒体系统还需要其他集成电 路芯片支持：数模和模数转换器、音频视频芯片、彩 色空间变换器及时钟信号产生器。 5 多媒体系统软件技术主要包括：多媒体操作系统、 媒体编辑系统、多媒体数据库管理技术、多媒体信息 和混合于重叠技术。 6 多媒体数据库的关键技术是解决：多媒体数据的模 型、表示方式；多媒体数据的压缩及解压缩；多媒体 数据的存储管理和存储方法。 7 多媒体网络通信的关键技术是多媒体数据的压缩技 术和高速的数据通信技术。 8 超媒体技术是超文本多媒体。 9 多媒体计算机技术的应用：教育与培训、桌面出版 与办公自动化、多媒体电子出版物、多媒体通信、多 媒

47、体声光艺术品的创作。 10 桌面出版物主要包括： 印刷品、表格、布告、广告、 宣传品、海报、市场图表、蓝图及商品图。 11 多媒体电子出版物的内容可分为：电子图书、 文档 资料、报刊杂志、教育培训、娱乐游戏、宣传广告、 信息咨询。 12 电子出版无的特点是： 具有集成性和交互性、 表现 力强。 13 多媒体通信的特点：分布性、同步性、交互性。 6.2 多媒体压缩编码技术 6.2.1 多媒体数据压缩的基本原理 1 信息压缩比是指压缩前后所需的多媒体数字信息存 储量之比，压缩比越大，数据减少的就越多，压缩技 术越复杂。 2 可用如下指标衡量一种数据压缩技术的好坏：压缩 比、压缩后多媒体信息的质量、

48、压缩和解压缩速度、 压缩所需的软硬件开销。 3 多媒体数据压缩处理包括：编码（压缩）过程和解 码（解压缩）过程。 4 一般来说，压缩的计算量比解压缩的计算量大。 6.2.2 多媒体数据压缩的基本编码方法 1 数据压缩方法：无损压缩法（冗余压缩法）和有损 压缩法（熵压缩法）。 2 无损压缩的压缩率一般为2：1 到 5：1。 3 常用的无损压缩方法有：哈夫曼编码、算术编码、 行程编码、使用统计的方法或字典查找的方法进行压 缩。 4 常用的有损压缩方法有：预测编码、变换编码、子 带编码、矢量量化编码、混合编码、小波编码。 5 哈夫曼编码是对独立信源达到最小平均码长的编码 方法，具有唯一可译性。 6

49、算术方法是一种二元码的编码方法。 7 预测编码常用的是差分脉冲编码调制法（DPCM ） 和自适应的差分脉冲编码调制法（ADPCM ）。 8 变换编码种类：傅立叶变换、离散余弦变换、离散 正弦变换。 6.2.3 编码的国际标准 1 通用的压缩编码国际标准： JPEG 、MPEG 、H.261 、 DVI。 2JPEG（联合照片专家组），静止图像压缩和解压缩 算法。由 ISO 和 CCITT （国际电报电话咨询委员会） 共同制定。一般来说， JPEG 图像压缩比大于 20：1 时，图像质量开始变坏。 3MPEG （动态图像专家组），提供的压缩比可高达 200：1，通常有三个版本MPEG 1、MPEG 2、 MPEG 3。优点：兼容性好、压缩比高、数据失真小。 4H.261 也称 PX64 标准。 6.3 多媒体技术应用 6.3.1 数字图像处理技术 1 数字图像的优点是：精度高、数字图像不会被电源 的波动电磁场辐射等环境干扰所影响、不会因为存储 传输操作产生信息失真