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第二章计算机系统基础知识•了解计算机系统的基础知识，计算机系统的整体结构，能准确把握计算机硬件系统的组成及计算机软件系统的划分方法，从而能够在宏观上对计算机的系统组成形成全面的认识。•对关系型数据库、数据仓库、联机分析处理、数据挖掘技术等概念和知识深入理解；•理解和掌握网络体系结构的基本概念，网络协议的种类及其内容；重点掌握TCP/IP协议的分层结构及各层作用，掌握OSI的7层结构和它们的作用；•了解Internet接入技术、Intranet技术、VPN、Web等目前各种计算机硬件系统按功能可分为:•存储器:是计算机的记忆部件，存放计算机系统和用户的数据，包括程序；•运算器：执行所有的算术和逻辑运算指令；•控制器：对电脑的各个部分进行控制的部件；•输入设备：用户通过输入设备把要处理的数据输入计算机内；•输出设备：按命令将内存中的数据信息读出，并以可见的方式向操作者展示。2.1计算机系统的组成2.1.1计算机硬件系统结构1.指令和指令系统指令是指示计算机执行某种操作的命令，指令必须是二进制形式的代码，由操作码和操作数地址码两部分构成。不同类型的计算机一般都有下面几种类型的指令：•运算指令：包括算术和逻辑运算指令•传送指令：包括取数指令、存储指令•控制指令：用来控制计算机各部分的动作•输入输出指令：控制各种输入、输出设备的动作•特殊指令2.1计算机系统的组成2.1.2计算机软件系统结构2.程序程序是指令的有序集合，也就是说程序是由有序排列的指令组成的。用汇编语言或高级语言编写的程序称为源程序，源程序不能直接被机器执行，必须经过翻译，转换为目标程序才能被机器执行；用机器语言编写的程序称为目标程序，可以由计算机直接执行。2.1计算机系统的组成2.1.2计算机软件系统结构3.程序设计语言程序设计语言是人工语言，它是编写程序、表达算法的一种约定，是进行程序设计的工具，是人与计算机进行对话（交换信息）的一种手段。相对于自然语言来说，程序设计语言比较简单，但是很严格，没有二义性。程序设计语言一般可分为三大类：机器语言、汇编语言和高级语言。2.1计算机系统的组成2.1.2计算机软件系统结构4.计算机的软件系统构成计算机软件系统由系统软件及应用软件两大类组成。应用软件必须在系统软件的支持下才能运行。没有系统软件，计算机无法运行；有系统软件而没有应用软件，计算机还是无法解决实际问题。2.1计算机系统的组成2.1.2计算机软件系统结构5.系统软件系统软件是运行、管理、维护计算机的必备的最基本的软件，主要包括以下几种：（1）操作系统（2）语言处理程序：汇编、解释、编译程序（3）实用程序：支撑软件，是机器维护、软件开发所必需的软件工具。主要包括：编辑程序、连接装配程序、调试程序、诊断程序和程序库。2.1计算机系统的组成2.1.2计算机软件系统结构6.应用软件应用软件是针对各类应用的专门问题而开发的，应用软件大体可分为：•用户程序：面向特定用户，为解决特定的具体问题而开发的软件；•应用软件包：为实现某种功能或专门计算而设计的结构严密的独立程序的集合；•通过应用工具软件：用于开发应用软件所共同使用的基本软件。2.1计算机系统的组成2.1.2计算机软件系统结构1.信息、数据与数据处理信息是现实世界事物的存在方式或运动状态的反映。数据是信息的载体和具体表现形式，信息不随数据形式的变化而变化。2.2数据库技术基础知识2.2.1数据库基础知识2.数据库技术的发展阶段数据库的发展主要经历了三个阶段：层次型数据库和网状型数据库、关系数据库、第三代数据库。2.2数据库技术基础知识2.2.1数据库基础知识3.数据库系统的组成数据库系统一般由数据库、数据库管理系统DBMS（及开发工具）、应用系统、数据库管理员和用户构成。数据库：长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。数据库管理系统DBMS是为数据库的建立、使用和维护配置的软件。4.数据库系统的功能数据库管理系统最基本的功能有以下3种：1）数据定义：提供定义数据类型和数据存储形式的功能；2）数据操作：提供多种处理数据的方式；3）数据控制：对数据提供一定的保护措施2.2数据库技术基础知识2.2.1数据库基础知识5.数据库系统的特点数据库系统主要特点包括：1）数据的共享性：2）数据的结构化：3）数据的独立性：4）数据的完整性：5）统一数据控制功能2.2数据库技术基础知识2.2.1数据库基础知识以二维表格（关系）作为数据模型的数据库称为关系数据库。关系型数据库以行和列的形式存储数据。这一系列的行和列被称为表，一组表组成了数据库。一个完整的关系型数据库系统包含5层结构：硬件、操作系统、关系型数据库管理系统、关系型数据库应用系统和用户。比较流行的关系数据库有IBMDB2、Oracle、SQLServer、MySQL等，常用的小型数据库有Access、Pradox、Foxpro等。2.2数据库技术基础知识2.2.2关系型数据库1.数据仓库数据仓库是面向主题的、集成的、不可更新的并随时间不断变化的数据的集合，数据仓库用来支持企业或组织的决策分析处理。数据仓库的特点：•数据仓库是面向主题的•数据仓库是集成的•数据仓库是不可更新的•数据仓库是随时而变化的2.2数据库技术基础知识2.2.3数据仓库、联机分析处理和数据挖掘2.联机分析处理联机分析处理的主要特点，是直接仿照用户的多角度模式，预先为用户组建多维的数据模型。一旦多维数据模型建立完成，用户可以快速地从各个分析角度获取数据，也能动态的在各个角度之间切换或者进行多角度综合分析，具有极大的分析灵活性。2.2数据库技术基础知识2.2.3数据仓库、联机分析处理和数据挖掘3.数据挖掘技术数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。数据挖掘的主要功能：•自动预测趋势和行为•关联分析•聚类•概念描述•偏差检测2.2数据库技术基础知识2.2.3数据仓库、联机分析处理和数据挖掘计算机网络就是利用通信线路，将分散在各地的具有独立功能的计算机相互连接，使其按照网络协议互相通信，实现资源共享的系统的集合。计算机网络应具备三方面的要素：•通信线路：指传输介质，是计算机互相通信的物质基础；•独立功能的计算机：指具有高速运算能力和内部存储能力，并由程序控制其操作过程的计算设备；•网络协议：是大家共同遵守的规则和约定，由一些公认的国际组织所制定。2.3计算机网络基础知识2.3.1计算机网络的基本概念1.网络体系结构网络体系结构采用分层结构模式。分层格局是当今网络设计的基本原则，即将通信任务划分为若干部分，每部分完成各自特殊的子任务，并通过明确的途径与其他部分相互作用。OSI/RM是ISO在网络通信方面所定义的开放系统互连模型，在1978年ISO定义了这样一个开放协议标准。OSI/RM模型共分7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。当接受数据时，数据是自下而上传输；当发送数据时，数据是自上而下传输。2.3计算机网络基础知识2.3.2网络体系结构及协议标准1）物理层：OSI最底层，它的任务是提供网络的物理连接。物理层提供的服务：物理连接、物理服务数据单元顺序化和数据电路标识。2）数据链路层：它的主要任务是进行数据封装和数据链接的建立。3）网络层：主要功能是提供路由。4）传输层：解决的是数据在网络之间的传输质量问题，QOS就是这一层的主要服务。5）会话层：利用传输层来提供会话服务。6）表示层：用于数据管理的表示方式，功能有数据语法转换、语法表示、表示连接管理、数据加密和数据压缩7）应用层：是直接面对用户的具体应用。2.3计算机网络基础知识2.3.2网络体系结构及协议标准Internet服务主要分为：1.万维网服务目前，与Web相关的各种技术标准都由著名的W3C组织管理和维护。从技术层面看，Web架构的精华有3处：用超文本技术(HTML)实现信息与信息的连接；用统一资源定位技术(URI)实现全球信息的精确定位；用新的应用层协议(HTTP)实现分布式的信息共享。Web的首要任务就是向人们提供信息和信息服务。2.4Internet技术2.4.4Web技术1.Web的特点(1)Web是图形化的和易于导航的(2)Web与平台无关(3)Web是分布式的(4)Web是动态的(5)Web是交互的2.4Internet技术2.4.4Web技术1.Web的发展历史(1)Web技术发展的第一阶段－－静态文档(2)Web技术发展的第二阶段－－动态网页•从网站浏览者的角度看，无论是动态网页还是静态网页，都可以展示基本的文字和图片信息，但从网站开发、管理、维护的角度来看就有很大的差别：①动态网页以数据库技术为基础，可以大大降低网站维护的工作量②采用动态网页技术的网站可以实现更多的功能③动态网页实际上并不是独立存在于服务器上的网页文件，只有当用户请求时服务器才返回一个完整的网页。(3)Web技术发展的第三阶段－－Web2.0时代2.4Internet技术2.4.4Web技术Web2.0其实并不是一个具体的事物，而是一个阶段，是促成这个阶段的各种技术和相关的产品服务的一个称呼。Web2.0是以Blog、TAG、SNS、RSS、wiki等社会软件的应用为核心，依据六度分隔、xml、ajax等新理论和技术实现的互联网新一代模式。1.IntranetIntranet也称“企业内部网”，从原理上来说，Intranet其实就是一个局域网，但是功能非常全面，在Intranet内部可以像Internet上一样收发电子邮件，进行浏览。当然这些都只限于在企业内部，并不能直接从Intrenet获取信息。Intranet具有以下几个特点：(1)开放性和可扩展性(2)通用性(3)简易性和经济性(4)安全性2.4Internet技术2.4.5Intranet和VPNIntranet存在的一些问题：(1)规划不足的问题(2)安全风险问题(3)信息管理的重视问题Intranet的优点之一是其信息可以让机构内的所有成员共事，但由此也引发了越权访问、信息泄漏及垃圾数据上网的问题。(4)开发方法和策略缺少问题2.4Internet技术2.4.5Intranet和VPN2.VPNVPN中文译为虚拟专用网。VirtualNetWork的含义有两个，一是VPN是建立在现有物理网络之上，与物理网络具体的网络结构无关，用户一般无需关心物理网络和设备；二是VPN用户使用VPN时看到的是一个可预先设定义的动态的网络。VPN的特点：(1)安全保障(2)服务质量保证（QOS）(3)可扩充性和灵活性(4)可管理性2.4Internet技术2.4.5Intranet和VPN2.1.1TCP/IP协议7654325432应用层表达层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层TCPInternet层IP网络接口层ISO/OSI网络分层模型对照图TCP/IP协议在数据传输中的主要功能：1）TCP协议把数据格式化，分层若干个数据包，并标上序号和校验和2）IP协议在数据包前填入报头，表明发送和接收主机的目的地址，而后发向相关的网络接口。【有些在IP协议中提供了路由功能】3）在目的主机，TCP协议负责数据还原，并检查和处理错误，发送确认信息IP作用：主机之间的传送数据。【面向无连接】TCP作用：负责数据的可靠性和完整性。【面向连接的】传输层：TCP/IPUDP（UserDatagramProtocol）协议：不保证数据的可靠性，只提供高效率的服务。网关、路由器：涉及IP层和网络接口层。负责数据转发工作。功能示意图详见书P15/IP数据包的作用：1）允许各种类型的数据按照各自的线路传送2）数据包传送时可以有多种路径方式进行选择来传输。2.1.2IP地址、域名解析及路由1、IP地址255255255