第三章 管理信息系统平台的构建技术

1第三章管理信息系统平台的构建技术Computertechnologyisthetechnologicalbasistoconstructtheplatformofmanagementinformationsystem.Thischapterismainlyaboutthenewdevelopmentofcomputerhardware,datacommunicationmode,dataswitchingtechnology,computernetworkarchitecture,localareanetworkmediumaccesscontroltechnology,TCP/IPprotocolset,databasearchitecture,thefeaturesandoperationsoftherelationalmodel,thebasicconceptofdatawarehouseandsoon.第一节计算机系统一、计算机系统计算机是一种能够接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对输入的信息进行加工、处理，得到人们所期望的结果，然后把处理结果输出的高度自动化的电子设备。㈠计算机的发展史⒈大型主机的发展阶段1946年美国研制出第一台全自动电子计算机ENIAC，标志着电子计算机的诞生，此后计算机进入了飞速发展的阶段。计算机发展史具体如表3-1所示。表3-1计算机发展史目前，世界各国研究人员正在加紧开发以智能电子计算机、神经网络计算机、分子计算机、光子计算机、量子计算机等为代表的未来新一代计算机。智能电子计算机是一种有知识、会学习、能推理的计算机，具有能理解自然语言、声音、文字和图像的能力，可进行思维、联想、推理，具有汇集、记忆、检索等活动。神经网络计算机模仿人的大脑判断能力和适应能力，将具有类似人脑的智慧和灵活性，并具有可并行处理多种数据的功能。分子计算机运行靠的是分子晶体可以吸收以电荷形式存在的信息，并以更有效的方式进行组织排列。凭借着分子纳米级的尺寸，分子计算机的体积和耗电将剧减，并能更长期地存储大量数据。光子计算机利用光子取代电子进行数据运算、传输和存储，光子计算机将使运算速度在目前基础上呈指数上升。量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和年代器件第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1969第四代1970-电子器件电子管晶体管中、小规模集成电路大规模和超大规模集成电路主存储器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半导体存储器半导体存储器外部存储器磁带、磁鼓磁带、磁鼓磁带、磁鼓、磁盘磁带、磁盘、光盘处理方式机器语言汇编语言监控程序连续处理作业高级语言编译多道程序实时处理实时、分时处理网络操作系统运算速度5千-3万次/秒几十万-百万次/秒百万-几百万次/秒几百万-千亿次/秒2逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。⒉微型计算机的发展微型机又称为个人计算机（personalcomputer，PC），它的发展阶段以微处理器（microprocessorunit，MPU）为标志。世界上第一台微处理器Intel4004诞生于20世纪70年代，第一台微型计算机MCS-4随之于1971年诞生，其后微机迅速普及。微型计算机发展至今，大约经历了五个阶段。第一代，1981年IBM公司的IBM－PC/XT使用8位Intel8088CPU；第二代，1984年IBM公司的IBM－PC/AT使用16位Intel80286CPU；第三代，1986年Compaq公司的386AT和1987年IBM公司的PS/2-50使用32位Intel80386CPU；第四代，1989年486微机使用Intel80486CPU；第五代，1993年微机使用IntelPentiumCPU（586）和其后的PⅡ、PⅢ、PIV，高档PIV已发展到字长64位，主频3.8GHz。㈡计算机的分类按计算机的规模和性能可以分为六大类：⒈超级计算机或称巨型机（supercomputer）超级计算机具有强有力的传输数据和处理数据能力，具有大容量的内外存，采用专用的操作系统等。我国研制的银河机也属于巨型机。1999年9月，我国研制的“神威”巨型计算机系统研制成功，运算速度达每秒3840亿次浮点运算，其总设计师金怡濂获得2002年度国家最高科学技术奖。据2004年11月报道，由美国的蓝色基因L创下了70.72TFLOPS的新纪录，并荣登2004年超级计算机排行榜榜首。（T译为太拉，1太拉为1万亿，FLOPS为每秒可运行的浮点运算次数）。⒉小超级机或称小巨型机（minisupercomputer）小超级机又称桌上型超级电脑，由并行的多个微处理器组成，它使巨型机缩小成个人机的大小，或者使个人机具有超级电脑的性能。⒊大型主机（mainframe）它包括我们通常所说的大、中型计算机。这是在微型机出现之前最主要的计算模式。不过随着微机与网络的迅速发展，许多大型机正在被高档微机群取代。⒋小型机（minicomputer）小型机常采用多CPU结构，具有较大容量的内存和多台大容量硬盘，数据处理功能较强，实时处理性能比较好等。同样小型机也受到高档微机的挑战。⒌工作站（workstation）工作站使用大屏幕、高分辨率的显示器，有大容量的内外存储器，大都具有网络功能。一般采用UNIX操作系统，具有多任务、多用户的功能，适合于分布式处理。它们的用途比较特殊，主要用于计算机辅助设计、图像处理、软件工程以及大型控制中心。⒍个人计算机（personalcomputer，PC）或称微型机这是目前发展最快的领域。根据它所使用的微处理器芯片的不同而分为若干类型。使用Intel公司的Pentium系列和AMD公司的Athlon系列微处理器的IBMPC及其兼容机最为普及。㈢计算机的组成计算机系统由硬件系统和软件系统两部分组成。计算机硬件是指计算机系统中由电子、机械、磁性和光电元件组成的各种计算机部件和设备。计算机的种类很多，但从功能上都可以划分为五个基本组成部分，即输入设备、输出设备、存储器、运算器和控制器，运算器和控制器常集成在一起，称为中央处理器（CPU）。3计算机硬件结构如图3-1所示，双线代表数据流，实线代表控制流，计算机各部件间的联系通过信息流动来实现。图3-1计算机系统基本硬件结构二、计算机硬件硬件设备是计算机物理设备的总称。㈠中央处理器（centralprocessingunit，CPU）中央处理器在微机中又称为微处理器，它主要由运算器、控制器和寄存器组成。其主要功能是按照程序给出的指令序列分析指令、执行指令，控制并协调各部件的工作，完成对数据的加工处理。㈡存储器（memory）存储器是是计算机的记忆和存储部件，负责存储数据和程序，并根据控制命令提供这些数据和程序，主要分为主存储器和辅助存储两类。主存储器又称内部存储器，简称内存，主要由半导体存储器组成。计算机运行过程中内存用来存储当前数据和程序指令的。计算机的辅助存储器又称外部存储器，简称外存，用于数据和程序的长久保存。常用的辅助存储器有磁盘（带）、移动硬盘、光盘、闪存存储器（usbflash盘，又称优盘和闪盘）。为了解决成本价格、存取速度和存储容量的矛盾，目前计算机的存储系统是由各种不同的存储器组成的。⒈主存储器内存和CPU一起构成了计算机的主机部分。内存储器按其工作方式的不同，可以分为随机存储器RAM和只读存储器ROM两种。RAM可以分为静态SRAM和动态DRAM两种，目前常用的DRAM有SDRAM（synchronousDRAM，同步动态随机存储器）和DDRSDRAM（dualdaterateSDRAM，双倍数据传输速率同步动态随机存储器，DDRSRAM理论上具有双倍SDRAM内存的带宽）。ROM是一种内容只能读出而不能写入和修改的存储器，其存储的信息是在制作该存储器时就被写入的。计算机断电后，ROM中的信息不会丢失。ROM常用来存放检测程序、ROMBIOS等。只读存储器除了ROM外，现在为方便BIOS的升级等又出现了PROM、EPROM、EEPROM（electricallyerasableprogrammableROM）等类型。PROM是可编程只读存储器，但只可编写（烧制）一次。EPROM器件是可擦除可编程只读存储器，使用EPROM写入器用紫外线照射的方法可以反复多次擦除原来写入的内容，重新写入新的内容。EEPROM是电可擦除可编程只读存储器，使用普通微机就可对它重写。EPROM、EEPROM与ROM不同，其内容可以多次擦除而更新，但只要更新固化好以后，就只能读出，而不能象RAM那样可以随机读出和写入信息。⒉外存储器外存储器根据使用介质的不同，可分为磁性、光电和电子几种。外存的容量4一般都比较大，读写速度较慢。软磁盘是一种磁介质形式的存储器。常用的是容量为1.44MB的3.5英寸软盘。目前已经有大容量的ZIP软盘，一张盘片存储容量为100MB～300MB左右。硬磁盘是由若干个硬盘片组成的盘片组，一般被封装在金属壳内。硬盘的容量要大得多，通常在几十个GB到几百个GB，存取信息的速度也快得多。移动硬盘的接口多为USB接口，便于移动。磁带存储器主要用于大型主机和小型机。用于计算机的磁带和普通录音磁带类似，并无物理本质上的区别。只是前者记录数字信号，后者记录模拟信号，因此读写装置差别较大。光盘驱动器是读取光盘的设备。CD-ROM为只读光盘，它的容量为650MB，可用于存放各种信息。光驱的一个主要技术指标是数据传输速率，传输速率的单位是“倍速”，其基数是150KB/秒。40X就是指40倍速光驱，其数据的传输速率为6000KB/秒。常用的光盘有三种：只读光盘、一次性写入光盘（WORM简称WO）、可擦写光盘（CD-RW）。可擦写光盘是能够多次重写的光盘，目前常用的是磁光型（magnetoopticdisk，MO）。可擦写光盘需插入特制的光盘驱动器进行读写操作。DVD-ROM是CD-ROM的后继产品，DVD盘光道之间的间距缩小，记录信息的最小凹凸坑长度缩小，导致了DVD盘的存储容量可提高至4.7GB，是CD-ROM的7倍。而且DVD驱动器具有向下的兼容性，也可以读取CD-ROM的光盘。闪存是一种新型的EEPROM内存，不需要特殊设备和方式即可实现实时擦写。市面上常用的有U盘/优盘，有数码相机、数码摄像机、MP3上用的CF（compactflash）卡、SM（smartmedia）卡，MMC（multimedia）卡等等。它们携带和使用方便，容量和价格适中，一般容量从64MB到1GB，深受广大计算机使用者的青睐。比较而言，存取速度由快到慢为：内存→硬盘→光盘→软盘，存储容量由大到小为：硬盘→光盘→内存→软盘。㈢外部设备外部设备包含输入设备和输出设备。键盘是微机的标准输入设备，显示器是微机的标准输出设备。在微型计算机系统中，最常用的输入设备是鼠标和键盘。扫描仪是一个典型的图像输入设备。它可以将照片、图片、图形输入到计算机中，并转换成图像文件存储于硬盘中。视频捕获卡是视频媒体信息的输入设备，它可以将电视、摄影机和录像的视频信号输入到计算机中，可以将视频片断录制到硬盘上。条形码读入器是一种输入设备。条形码是一种用线条和线条间的间隔按一定的规则表示数据的条形符号。条形码读入器用以扫描条形码，将光信号转变为电信号，经译码后输入计算机。光笔与相应的硬件和软件结合，可用来在屏幕或书写板上作图或写字输入计算机。触摸屏是一种快速实现人机对话的工具。可分为电容式、电阻式和红外式三种，常用的为前两种。电容式触摸屏工作原理是在荧光屏前安装一块特殊玻璃屏，其正反两面涂上专门材料，当手指触摸屏幕时，引起正反面间电容值发生变化，控制器将这种变化编译成（X，Y）坐标值，传给计算机处理。而电阻式触摸屏所涂材料当手指触摸屏幕时，引起触点正反面间电阻值发生变化。微机的显示系统由显示器和图形适配器（graphicsadapter，也称为图形卡或显卡）组成。它们共同决定了图像输出的质量。显示器的主要技术指标有分辨率、像素和点距（两个像素点间的距离）。显示器像素