信息技术是MIS系统的基础技术

第二篇技术篇•信息技术是MIS系统的基础技术，本篇介绍它涉及计算机系统、网络和通信技术和数据资源管理等主要技术。•学习重点–理解计算机系统的组成和信息在机内的表示–了解计算机的简单工作原理、特性、应用和发展。–了解计算机网络和通信技术。–了解数据资源管理技术，掌握关系数据库的设计技术。术语OSI，OpenSystemInterconnection（开放系统互连）PC，PersonalComputer（个人计算机）Hardware（硬件）Software（软件）CPU，CentralProcessingUnit（中央处理器）MP，MicroProcessor（微处理器）ISDN，IntegratedServiceDigitalNetwork数据通信LAN，LocalAreaNetwork（局域网络）WAN，WideAreaNetwork（广域网络）DB，DataBase（数据库）DBMS，DataBaseManagementSystem（数据库管理系统）第三章计算机技术基础•计算机系统的组成:–硬件（hardware）—构成计算机的实体（电路或设备）–软件（software）—程序和数据及维护所需的文档•3.1计算机的运算基础和信息表示1946年第一台电子数字计算机ENIAC诞生（按硬件主要元件划分）第一代：电子管计算机（机器语言）第二代：晶体管计算机（汇编语言）第三代：中小规模集成电路计算机（操作系统、程序设计语言）第四代：超大规模集成电路计算机（网络化、媒体化、数据库）第五代：未来，智能化一、发展：二、计算机的特点–运行速度快，处理能力强（MIPS，MillionPerSecond）–大容量存储和高速存取能力（MB、GB、TB）–具有数据传输和通讯能力，界面友好，信息种类多，全世界传播–具有存储程序和逻辑判断能力–可靠性强，无故障连续运行几万小时三、计算机的主要应用–科学计算—复杂模型的计算，弹道轨迹计算、天气预报等–信息处理—大信息量处理，MIS、HIS、DSS等–过程控制—实时控制/调节，武器、机床控制等–计算机辅助设计和自动化•CAD/CAM,CAI，CIMS，…,办公室自动化OA，农业自动化FA…–人工智能—模拟人思维活动，机器人3.1计算机的运算基础和信息表示•计算机发展的三个阶段–第一台计算机的诞生，是人类科学发展史上一个重要里程碑，称“第二次工业革命”，机器有可能部分代替人的智能/脑力劳动–80年代出现PC，强大的计算能力交给个人，为计算机普遍使用、进入事务管理打下基础–网络—就是计算机，连接整个信息社会的基础设施•21世纪智能联网年代的核心是信息基础设施，其雏形是INTERNET•按信息处理系统中地位及作用分类–巨型机—CARY，多处理器结构，速度快，存储容量大–大型机—大、中型企/事业单位服务器–小型机—体积小桌面型，成本低，取代高性能服务器–工作站—特殊用高档微机，SUN，Alpha等–微型机—微机，价格便宜，适合个人办公，家庭使用，又称个人计算机（PC,PersonalComputer）•计算机的发展方向–巨型化、微型化、网络化、媒体化、智能化计算机的运算基础•计算机系统原理–计算机的程序存储原理–二进制原理•数制及数制转换–进位计数制—基数、位值、位权R进制任意数的数位原理展开式（转换成十进制）：S=(KNKN-1…...K1K0。K-1…...K-M)R=KN×RN+KN-1×RN-1+…...+K1×R1+K0×R0+K-1×R-1+…...+K-M×R-M式中：R表示基数；Ki是i位的位值，为R进制数中的R个数符中的任意之一；Ri是i位的位权；N，M是整数，N是最高位数，M是最低位数。3.1.1计算机的运算基础•数制及数制转换十进制：R=10，Ki有0～9个数符，逢十进一计数S=(2658．83)10=2×103+6×102+5×101+8×100+8×10-1+3×10-2二进制：R=2，有0和1两个数符，逢二进一计数S=(1101．101)2=23+22+20+2-1+2-3=13．625二进制数的十进制等效值—位值为1的位权总和二进制的一位（BIT），八个二进制位称字节（BYTE）八进制：数符有0、1、2、3、4、5、6、7十六进制：数符有0～9、A、B、C、D、E、F引入八/十六进制原因是缩短二进制数书写长度，互换简便(2e7.6)16(1347.3)8•二进制与八进制/十六进制数的互换–以小数点为基准往左（右）每三/四位二进制数转成一位相对应的八进制/十六进制数，高位不足时，前面补零，低位不足时，后面补零。(001011100111.0110)2•10进制→2进制转换–将十进制数分解为整数、小数两部分；25802921142072132111110100.25*2=0.500.5*2=1.01.01(0.8)10=(0.11001100……...)2≈(0.110011)2210–整数部分：除2取余，直到商为0止，余数的逆序；–小数部分：乘2取整，直到积为0或出现重复小数时止，整数的正序；–综合转换后的两部分举例:(58.25)10=()2整数余数小数整数3.1.1计算机的运算基础•R1→R2转换（203)5两个非十进制，基数不同数间的相互转换时，要用十进制作媒介，使之仍可利用人们熟悉的十进制算术运算将二进制数(110101)2转换为R=5的五进制数，分两步：①将二进制数十进制数（110101)2=25+24+22+20=53②再按10→2转换类似的方法转换成五进制53÷5=10余数：310÷5=202÷5=02（110101)2=3.1.2计算机中的信息表示•信息在计算机内的表示•二进制数的运算及其特点⑴实现简单⑵同样的设备可以表示更大的数据⑶算术运算规则简单二进制数的加法规则：0011+0+1+0+101110二进制数的乘法规则：0011×0×1×0×10001逻辑值用0和1表示，逻辑运算按位进行，规则更简单3.1.2计算机中的信息表示•二进制信息的计量单位⑴比特Bit—一位二进制位，是组成二进制信息的最小单元⑵字节—八位二进制位，是内存储器容量的最小单位•内存储器容量计量单位–以字节为单位1KB=1024字节=210字节1MB=1024K字节=220字节1GB=1024M字节=230字节1TB=1024G字节=240字节•信息通信的计量单位–按位串行转送，速率单位—bps–bps，bitspersecond3.1.2计算机中的信息表示•整数的表示–小数点隐含，位置固定在最低位–符号整数采用补码表示，最高位为符号位•正整数—符号位为0，其它位为二进制原码•负整数—符号位为1，其它位为二的补码，没有负0。•采用补码运算•实数的浮点表示–浮点数由数符、阶码和尾数三部分组成000101010100000000000数符阶码尾数3.1.2计算机中的信息表示•西文信息的表示在计算机内只能认识二进制信息，但人们习惯于使用文字、符号。为了相互协调，采用编码的方法，即：一个符号唯一对应一个二进制数。在计算机中使用得最广泛的编码是ASCII码，每个ASCII符号对应一个字节，字节的最高位为0，表示西文。扩展ASCII符号对应字节的最高位为1，表示特殊符号。二进制数符号………...01100000………...01110019………...3.1.2计算机中的信息表示•中文信息在计算机的表示⑴汉字字符集与编码中文信息在计算机的表示与西文相似，采用编码的方法，按国标规定每个汉字采用两个字节表示。两个字节的最高位为1，以区别西文编码。⑵汉字键盘输入编码为了使现有西文键盘设备能向计算机输入汉字，采用键盘输入编码的方法，用一个汉字对应一组键盘符号。输入是输入一组键盘符号，然后由计算机转换成相应的汉字。转换程序英文数字符号汉字键盘显示3.1.2计算机中的信息表示•中文信息在计算机的表示⑵汉字输入由于对汉字的分析研究角度不同，出现了多种多样的输入编码方法，大体上分成：①数字编码：用一串数字对应一个汉字，如区位码。优点：可用数字小键盘快速输入，缺点：记忆难②字音编码：将西文键看成汉字拼音键，拼音输入方法。优点：无须记忆，缺点：输入击键数多，重码多，速度慢，读音要准。采用寻拼、联想、词汇输入，可加快速度。③字形编码：按照汉字的笔划字形进行键盘分类编码，如五笔字形码。优点：输入速度快，可盲打。缺点：须记忆规则，会写、分解汉字为前提。④形音编码：结合字音和字形两个方面进行编码。优点：重码少，要会写会拼为前提3.1.2计算机中的信息表示•中文信息在计算机的表示⑶汉字输出汉字在显示时并不是按笔划来进行的，而是采用点阵的方法，即：将汉字写在一个网格上，这样网格上的某一格若被笔划覆盖，显示该汉字时，在该网格亮，显示一亮点；否则，不显示。为了表示汉字的网格信息，可规定网格上的某一格若被笔划覆盖，该位用二进制位‘1’表示；否则，用‘0’表示。一个汉字的计算机表示信息构成了一个汉字字模。行点数列点数/8=一个汉字字模存储空间所有汉字的字模集合构成汉字字库。一个汉字字模存储空间汉字总数=汉字字库存储空间3.1.2计算机中的信息表示•多媒体信息的表示–多媒体信息一般来说，其存储容量大的特点⑴图象由mn个色彩点组成一矩阵，每个点又由若干个字节组成。黑白图象每个点多由一个字节组成，可分成256个灰度等级。彩色图象每个点多由三个字节组成，红、绿、蓝三个基本色。⑵图形画面内容由几何要素、光照条件、材质等进行描述。⑶声音声音是模拟信号，经采样、模/数转换成二进制数表示3.2计算机硬件系统•计算机硬件组成–CPU、内存、I/O设备（显示器、键盘、鼠标、打印机）、外存储设备（磁盘、光盘）和总线•3.2.1中央处理器（CPU）–CPU—CentralProcessingUnit，由运算器和控制器组成–运算器（ALU）—算术运算和逻辑运算单元、累加器、通用寄存器和状态寄存器组成–ALU—ArithmeticLogicUnit–字长—CPU中一次并行运算的二进制位数–控制器—控制协控制调计算机各部件工作–主频—主频越高，工作节拍越快，运行速度越快–CPU的发展—跟随计算方法网络的发展为主趋势–辅助处理器：帮助主处理器执行如浮点运算、输入/输出、存储管理和通信等多种功能–对偶处理器：CPU内部备份，提供容错能力–并行处理器：提供多道并行处理功能–RISC处理器：仅用少量优化指令集的CPU，提高速度–MMX多媒体处理器3.2.2存储系统•主存储器—由一系列按字节编址的存储单元组成。主存有两类：ROM只读存储器和RAM随机存储器。RAM的特点：破坏性写入、非破坏性读出，掉电数据丢失。•辅助存储器—如：磁盘、磁带、光盘等，信息是存放在磁界质上，不会因为掉电而造成数据丢失的现象ALU寄存器cache存储器主存储器（DRAM）辅助存储器（磁盘、光盘）后援存储器（磁带、光盘）速度成本越高存储容量越大存储系统的层次结构3.2.3输入输出设备•计算机的I/O设备—人机交互的桥梁，又称外围设备–输入设备—键盘、鼠标、触摸屏、光笔、扫描仪、卡读入机等•语音/书写识别器–输出设备—显示器、打印机、绘图机、音箱等–总线结构•总线—连接计算机各种设备的一组信号线（数据、地址和控制总线）总线cpu内存外部设备n外部设备1接口1接口n……主机计算机工作原理•计算机靠人们所编写的程序来完成任务•程序—为解决某个问题设计的一串有序指令集合，程序存储在计算机的内存储器中。–指令：规定计算机所完成的功能的命令–指令系统：计算机所有指令集合•计算机工作原理–按程序执行：取指令，执行指令，周而复始直到程序执行完毕。•按程序计算器（PC）的地址，从存储器取指令到控制器（先找CACHE、后找主存储器），自动改变程序计算器–程序计算器PC，ProgramCounter–指令指针IP，InstructionPointer•在控制器中，指令译码，确定指令及所要处理的数据及处理方法，发出相应的控制信号•控制个部件执行指令3.2.4管理信息系统中的输入设备•磁卡读入器–磁卡靠表面上的磁条存储信