通信实务第六章计算机应用.ppt

第六章计算机应用,本章主要内容,6.1计算机的发展与分类6.2计算机的系统组成6.3计算机中数据的显示6.4计算机网络6.5数据库系统,6.1计算机的发展与分类,1.计算机的诞生1946年2月第一台数字电子计算机ENIAC（电子数字积分计算机）美国宾夕法尼亚大学2.计算机的发展1)、第一代（19461957）电子管计算机2)、第二代（19581964）晶体管计算机3)、第三代（19651970）集成电路计算机4)、第四代（19581964）大规模或超大规模集成电路计算机,3.计算机的分类,1)按信息的表示形式分类：电子数字计算机电子模拟计算机数模混合计算机2)按应用范围分类：专用和通用3)按规模分类：巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机和工作站,4.计算机的特点及应用,特点：运算速度快可达到10亿次/秒；计算精度高；记忆能力强；复杂的逻辑判断能力；执行程序的能力。应用：科学计算；信息处理；实时控制；计算机辅助设计；人工智能等。,6.2计算机的系统组成,6.2.1计算机硬件系统硬件结构：CPU（运算器和控制器）、存储器、输入设备、输出设备6.2.2计算机软件系统软件系统的组成:系统软件和应用软件系统软件包括：操作系统语言处理程序（汇编程序，编译程序，解释程序等）数据库管理系统服务程序（诊断程序，纠错程序等）,由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成；数据和程序以二进制代码形式存放；控制器根据存放在存储器中的程序来工作。,中央处理器是计算机的心脏。,冯诺依曼结构,原始数据和指令,计算结果,微处理器系统的总线结构,2组成微机系统的各部分通过地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB联系在一起。,1总线是计算机中各类公共信号线的集合，是计算机系统中各部分联络的规范通道。,微处理器是将运算器和控制器以及其它部件集为一体的大规模集成电路。,微处理器系统的总线结构,微处理器MPU包含运算器和控制器，是微机系统的核心部件。称为中央处理单元(CPU),存储器用来存放数据和程序；分为只读存储器ROM(ReadOnlyMemory)和随机存取存储器RAM(RandomAccessMemory),输入输出接口又称为I/O接口(Input/Outputinterface)，是微机系统与外部设备交换信息的电路和通道。,硬件结构,运算器：由算术/逻辑运算单元（ALU）、寄存器组、多路转换器和数据总线等组成。控制器：由程序计数器、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、状态和条件寄存器、时序产生器、微操作信号发生器组成。,存储器：主存储器（RAM和ROM）、外存储器（软盘、硬盘和光盘等）。输入设备：键盘和鼠标等。输出设备：显示器、打印机、绘图仪等。微型计算机总线：数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）。,以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑，完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算,存放运算操作数和结果,根据指令发出控制信号,临时存放单元：暂时存放数据和地址,指示栈项地址,存放下一条要执行的指令的地址,寄存ALU操作结果的状态,指令执行过程图,CB,AB,DB,地址译码,读控制,MOVAL，5CHADDAL，2EH,1,6.2.2计算机软件系统,系统软件操作系统语言处理程序：汇编程序、编译程序、解释程序等数据库管理系统服务程序：诊断程序、纠错程序等应用软件文字处理软件、电路设计软件、仿真软件,1、程序设计语言机器语言汇编语言高级语言翻译程序（编译程序、解释程序）4GL语言,2、系统软件,操作系统操作系统功能（进程管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理）操作系统分类（批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、网络操作系统）数据库管理系统服务程序语言处理程序,6.3计算机中数据的显示,6.3.1计算机中二进制数据6.3.2计算机中表示的数据6.3.3计算机体系结构,6.3.1计算机中的二进制数据,计算机内部采用二进制0和1表示数据。原因：1.电路简单，逻辑电路通常只有两个状态，正好可以用0和1表示。2.工作可靠3.简化运算4.逻辑性强,数据单位,1.位(bit比特)0和1，计算机存储数据、表示数据的最小单位2.字节（byte简称B），1byte=8bit1kB=1024B，1MB=1024KB,1GB=1024MB3.字（Word）1W=8B,6.3.2计算机中表示的数据,1.数值数据的编码1）机器数与真值一个数值数的机内编码称为机器数，而它所代表的实际值称为机器数的真值。2）定点数和浮点数3）原码、反码和补码,原码、反码和补码,原码：正数的符号位为0，负数的符号位为1。如：+3:011-3:111反码：正数的反码与原码相同，负数的反码处符号位外的各位按位取反。如：+3：011-3:100补码：正数的补码与原码相同，负数的补码为其反码的最低位加1如：+3：011-3:1012.符号数据的编码,符号数据的编码,1.BCD码：8421编码如5:010110:10102.ASCII编码:采用8个二进制位编码，最高位为0，余下的7位进行编码。3.汉字编码：GB2312-80汉字输入码：数字编码和拼音编码。汉字交换吗机内码汉字字模码,6.3.3计算机体系结构,1.早期计算机：冯.诺依曼结构2.现代计算机：1）串行算法改进为并行算法，如：向量计算机、并行计算机、多处理机2）面向高级语言和直接执行高级语言3）面向操作系统和数据库的计算机4）指令驱动改进为数据驱动和需求驱动5）容错计算机、专用计算机6）功能分散化专业化7）处理非数值信息,6.4计算机网络,6.4.1计算机通信网1.计算机通信网的概念2.计算机通信网的分类6.4.2局域网（LAN）6.4.3城域网（MAN）6.4.4广域网（WAN）,计算机通信网的概念和分类,1.概念：多台计算机和终端，通过通信线路连接起来，实现信息交换的网络。2.分类：1）按交换功能分：电路交换、报文交换、分组交换和混合交换网。2）按拓扑结构分：集中式、分散式和分布式。3）按通信性能分：资源共享计算机网、分布式计算机网、远程通信网。4）按作用范围分：LAN、MAN、WAN5）按使用范围分：中国公用计算机互联网和国际计算机互联网,局域网LAN,局域网具有七层模型的下两层：数据链路层和物理层的功能。传输距离约为10KM，速率:118Mbit/s按局域网拓扑结构分为：总线网、环形网、星型网。按媒体接入控制处理方式分为：令牌总线令牌环路,城域网MAN和广域网WAN,MAN速率可达10Gbit/s，传输距离可达50KM。WAN是通信子网和主机的集合，速率可达上百Mbit/s。通信子网包括交换和传输子网。,6.5数据库系统,6.5.1基本概念6.5.2数据库技术的产生与发展6.5.3数据库系统结构6.5.4数据库管理系统6.5.5数据库系统6.5.6数据库新技术,6.5.1基本概念,信息：现实世界在人脑中的抽象反映。数据：文字、符号、声音、图像等的组合。数据处理：收集、管理、加工等。数据管理：数据的处理过程。数据库：相互关联的数据集合。数据库管理系统数据库系统,6.5.2数据库技术的产生与发展,数据管理:如何对数据进行分类组织储存检索及维护。数据管理的三个阶段人工管理阶段文件系统阶段数据库系统阶段,1、人工管理阶段时间：20世纪50年代中期以前背景：硬件：外存只有卡片纸带磁带软件：汇编语言数据批处理特点：数据不进行保存没有专门的数据管理软件数据面向应用只有程序的概念,2、文件系统阶段时间：20世纪50年代末到60年代中期背景：硬件：磁盘磁鼓等直接存取的外存设备软件：操作系统高级语言操作系统中的文件系统是专门用于数据管理的软件文件批处理联机实时处理特点：数据可以长期保存在磁盘上文件系统提供了数据与程序之间的存取方法数据冗余度大文件之间缺乏联系，相互孤立,3、数据库系统阶段时间:20世纪60年代末背景：硬件：大容量的磁盘联机实时处理特点：采用特定的数据模型，使数据的结构化数据独立性高数据共享性好，数据冗余度低为用户提供了方便的用户接口有统一的数据控制功能,6.5.3数据库系统结构,数据库系统结构分类：1.从数据库管理系统角度：三级模式结构外模式、模式和内模式2.从数据路最终用户角度：单用户结构主从式结构分布式结构客户/服务器结构,用户A,用户B,用户n,子模式1,子模式2,子模式n,概念模式,内模式,用户级,概念级,存储级,图4.1数据库分层结构示意图,外模式,SQL数据库的结构,SQL用户1,SQL用户2,视图1,视图2,基本表1,基本表2,基本表3,基本表4,存储文件1,存储文件2,存储文件2,存储文件2,外模式,模式,内模式,6.5.4数据库管理系统,1.主要功能：数据库定义，操纵，运行控制，建立和维护，数据库组织、存储和管理数据通信接口2.组成：由数据库语言和数据库管理的例行程序组成。3.工作流程,数据库管理系统的工作流程,应用程序A,缓冲区,数据库管理系统DBMS,应用程序外模式,模式,内模式,操作系统,存储设备,1,2,3,4,5,6,7,