计算机系统的应用.ppt

本章要点与学习要求 计算机网络的组成 分类 掌握 国际互联网 掌握 多媒体 掌握 虚拟现实 了解 人工智能与专家系统 了解 计算机信息安全与职业道德 掌握 多媒体技术 4 2 人工智能与专家系统 4 4 教学目的本讲主要介绍计算机网络和计算机通信的基本概念及局域网的基本知识 使大家对计算机网络有初步了解 教学重点与难点计算机网络组成计算机网络分类计算机网络应用 4 1计算机网络 1 什么是计算机网络 利用通信线路连接起来的相互独立的计算机集合 传输信号的介质 网上计算机是相对独立工作 计算机网络至少由网络设备 通信线路及网络软件等三部分组成 4 1 1计算机网络的组成P196 上一页 返回 下一页 客户机 为网上用户服务的计算机 可以单独使用或联网使用 服务器 它为客户提供服务的计算机 具有较高的运算速度和较大的存储容量 存放了大量的软件资源供客户机共享 网络互连设备 实现各个网段之间的连接 网卡 可完成网络通信所需的各种功能 把计算机的数据通过网络送出 为计算机收集进入的数据 2 网络设备 上一页 返回 下一页 网卡 网卡接口 BNC接口 AUI接口和RJ 45接口 网卡的传输速度 网卡和网线间的传输速度 单位时间内网络中流通的比特位的数量 如10BaseT中的10表示网络的传输速度为10Mbps 网卡和CPU的数据交换速度 通过计算机总线进行并行传输的 受并行位数的影响较大 如16位ISA网卡一次传送16位 32位PCI网卡一次传送32位 网卡的MAC地址 标识网卡的号码 也称物理地址 在出厂时就写入到网卡中 不可更改 全球唯一 网卡的MAC地址由六组 每组2位16进制组成 前三组为制造厂商的编号 后三组是网卡的编号 上一页 返回 下一页 网卡接口 上一页 返回 下一页 网卡MAC地址 上一页 返回 下一页 网络互连设备 路由器 网桥 中继器 交换机 调制解调器 网关 集线器 上一页 返回 下一页 功能 是计算机与电话线之间进行信号转换的装置调制 把数字信号转换成模拟信号解调 将模拟信号复原成数字信号重要性能参数 是传输速率 目前市面上28 8K 33 6K和56K的调制解调器 分类内置式外置式 调制解调器 上一页 返回 下一页 中继器 原因 由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音 使有用的数据信号变得越来越弱 功能 也称为重发器 属于网络物理层互联设备 用于清除噪声 放大整型信号 增大网段以延长网络距离 应用示例 上一页 返回 下一页 用中继器连接两个局域网 上一页 返回 下一页 集线器 定义 是多端口的中继器 是实现数据存储和转发的设备 它工作于OSI协议的数据链路层 能识别数据链路层的不同的数据格式 并能进行互相转换 功能 减少网络堵塞 提供不同类别局域网之间连接能力 实现高速通信 传输速率 10Mb s 10 100Mb s和100Mb s等 当多台计算机同时使用Hub时 各自只能获取几分之一的传输速率 应用示例 上一页 返回 下一页 可叠加集线器网络结构 上一页 返回 下一页 交换机 定义 交换式集线器 是实现数据包转发的网络互连设备 转发的速度很快 属于数据链路层互联设备 功能 每一对相互通信的工作站能像独占通信媒体那样 进行无冲突地传输数据 通信完后断开连接 特点 在网络传输密集的场合 交换机的效率要远高于Hub 应用示例 上一页 返回 下一页 交换机应用示例 上一页 返回 下一页 网桥 定义 是一种在数据链路层实现互联的存储转发设备 功能 一个网段与另一个网段之间建立连接的桥梁 网桥根据数据帧源和目标的物理地址决定是否对数据帧进行转发 特点 隔离网段 调整网络的负载 提高整个网络传输性能的作用 应用示例 上一页 返回 下一页 网桥应用 上一页 返回 下一页 路由器 定义 用于连接多个逻辑上分开的网络 路由器有自己的操作系统 运行各种网络层协议 用于实现网络层的功能 功能 实现路径选择 数据转换和数据过滤的网络互连设备 可以连接两个独立的网络 特点 路由器的异构网互联能力 拥塞控制能力和网段的隔离能力等都要强于网桥 并且路由器能够隔离广播信息 应用示例 上一页 返回 下一页 路由器应用 上一页 返回 下一页 网关 定义 网关实现的网络互联发生在网络层之上 它是网络层以上的互联设备的总称 分类 面向连接网关 虚拟电路网络互联无连接网关 数据包网络互联 应用 可用一台微机作为网关 也可以在服务器中兼有网关功能 在TCP IP网络中 网关有时所指的就是路由器 上一页 返回 下一页 请同学们说出不同的网络设备工作在哪些层 课堂交互 上一页 返回 下一页 定义 计算机网络的信息传输介质分类有线介质 传输模拟信号和数字信号同轴电缆双绞线光纤无线介质 传输数字信号 3 通信线路 上一页 返回 下一页 双绞线由螺旋状扭结在一起的两条绝缘导线组成 成对线的扭绞可使电磁辐射和外部电磁干扰减到最小 双绞线 上一页 返回 下一页 同轴电缆 以单根铜导线为内芯 外裹一层绝缘材料 外覆密集网状导体 最外面是一层保护性塑料 金属屏蔽层能将磁场反射回中心导体 同时也使中心导体免受外界干扰 故同轴电缆比双绞线具有更高的带宽和更好的噪声抑制特性 上一页 返回 下一页 光纤 FiberOptic 是光导纤维的简称 是一种能够传导光信号的传输介质 与同轴电缆比较 光纤可提供极宽的频带且功率损耗小 传输距离长 传输率高 抗干扰性强 是构建安全性网络的理想选择 光纤 上一页 返回 下一页 定义 无线通信利用物理学的电磁波理论 电磁波在自由空间传播 被接收天线感应 无线介质采用无线波段 红外线 激光等进行传输 特点 无线传输不受固定位置的限制 速率较低 安全性不高 容易受天气的干扰和电磁的干扰 应用 卫星通信也属于微波通信 只是将微波站建立在了外太空 从而大大地增加了通信的距离 无线介质 上一页 返回 下一页 网络通信协议 计算机通信双方在通信时必须遵循的一组规范 网络操作系统 是网络用户与计算机网络之间的接口 它负责管理网上的所有硬件和软件资源 使它们能协调一致地工作 网络应用软件 根据网络用户的需要 用开发工具开发出来的网络应用软件 4 网络软件 上一页 返回 下一页 网络的作用范围分类局域网LAN广域网WAN城域网MAN三种网络比较网络的拓扑结构分类总线型结构星型结构环型结构网络型结构 4 1 2计算机网络的分类P199 上一页 返回 下一页 局域网 定义 小区域内的计算机及各种通信设备互连在一起的计算机网络特点 组网便利 传输距离比较短 传输效率高 上一页 返回 下一页 广域网 定义 很大距离 几百千米至几千千米 甚至全球 范围内的计算机网络特点 传输距离很远 传输效率低 上一页 返回 下一页 城域网 定义 指一个城市范围内计算机网络 其覆盖范围在广域网与局域网之间 上一页 返回 下一页 三种网络对比 上一页 返回 下一页 总线型结构 定义 采用单根传输线作为传输介质 网络上的所有站点都通过相应的硬件接口直接连到一条总线上 通过这条总线进行通信 优点 电缆长度短 容易布线 增加节点时 便于扩充 缺点 不容易排除网线故障 当某段网线出现故障时 整个网络瘫痪 上一页 返回 下一页 星型结构 定义 由各站点通过点到点链路连接到一个集中的站点的网络结构 本结构具有一个控制中心 采用集中式控制 优点 各工作站点设计简单 建网容易 控制相对简单 缺点 站点间的信息交换必须由中心站中转或控制 当中心站超负载或发生故障时 会导致整个网络停止工作 上一页 返回 下一页 环型结构 定义 数据流在站点之间单向传输 各结点通过通信线路组成闭合环型 环中数据沿一个方向传输 优点 网络扩充比较方便 数据传送率较高 传输控制机制较为简单 实时性强 缺点 网络中一旦有某一个工作站发生故障 就有可能导致整个网络停止工作 可靠性较差 上一页 返回 下一页 网络结构 定义 使用单独的电缆将网络上的站点两两相连 从而提供了直接的通讯途径 广域网中一般用网状结构 优点 节点间路径多 局部故障不会影响整个网络的正常工作 可靠性高 网络扩充和主机入网灵活 简单缺点 网络关系和控制机制复杂 建网不易 上一页 返回 下一页 信号的形式数字信号定义 以电脉冲的有无 或电平的高低 来表示数据的1和0 特点 抗干扰能力较强 设备费用较低 但传输距离较短 模拟信号定义 以连续变化的正电压或负电压来表示数据1和0 特点 传输距离较远 并可通过多路复用技术提高带宽 但容易受到噪声和电磁波的干扰 4 1 3网络中数据传输的基本原理P202 上一页 返回 下一页 信号的传输方式基带传输和宽带传输基带传输 直接将电脉冲表示的数字信号在传输介质上传送 宽带传输 基带信号对载波进行调制后 再在传输介质上进行传递单工 半双工和全双工传输单工传输 信号只能沿信道的一个固定方向传输 半双工传输 信号可以在不同时刻沿信道的两个方向传输 全双工传输 信号可以同时沿两个信道在相反方向传输 异步和同步传输串行异步传输 要传送的数据被包装成一帖信息 串行同步传输 要传送的数据以字符或以数据块为单位 在同步信号的驱动下 由发送端发向接收端 数据传输速率 传输介质上每秒传输的二进制位数 bps 4 1 3网络中数据传输的基本原理 序 上一页 返回 下一页 数据帧 数据包 应用层位于OSI模型的最高层 提供直接支持用户网络应用程序的服务 如 电子邮件 SMTP Web访问 HTTP 文件传输 FTP 远程登录 TELNET 等 表示层提供数据编码的格式化和数据转换服务 同时 表示层还具有数据压缩与数据加密功能 会话层在应用程序之间建立 维持和终止会话 也就是在数据真正进行传送之前进行协商并建立好连接 即定义连接的请求和结束 传送和接收状态的设定等动作 传输层在主机应用程序之间定义端到端的连接 包括四种基本服务 将上层数据分段 建立端到端操作 发送数据段 保证数据的可靠性 网络层负责在网络之间查找路由 即根据数据包的逻辑地址将数据包从一个网络发送到另一个网络 数据链路层接收来自于网络层的数据包 并且把信息打包成数据帧 然后下传给物理层进行传输 数据链路层还将在数据包中增加控制信息 如帧类型 寻址及错误控制信息等 确保帧的可靠传输 物理层用于定义网络设备物理接口的电子的 机械的 过程的和功能的技术规范 物理层的基本功能就是传输数据 不同的传输媒体采用不同的信号编码 数据流 DataStream 数据流 DataStream 数据流 DataStream 数据流 数据段 数据段 数据段 源IP地址 目的IP地址 数据包 源Mac地址 目的Mac地址 数据包 11101010101110 数据帧 比特流 数据段 OSI七层模型 数据封装和各层的主要功能 Internet定义 是国际计算机分组交换网络的缩写 简称国际互联网 它采用网络协议TCP IP 将世界范围的区域性网络都互连起来 ARPA网 Internet 60年代末 90年代初 80年代 191 9万个网络近8 470万台计算机2 53亿多个用户 4 1 6国际互连网Internet简介P209 上一页 返回 下一页 中国公用计算机互连网CHINANET 中国科学信息网CSTNET 中国经济信息网CHINAGBN 中国教育和科研计算机网CERNET 中国联通网UNINET 中国Internet概况 上一页 返回 下一页 数字地址 IP地址 文字地址 域名 主机名字 主机物理地址和IP地址 Internet IP地址 域名 DNS 域名服务器 2 如何识别网上计算机 上一页 返回 下一页 定义 连接到Internet上的每台计算机拥有的唯一的地址 构成 由32位二进制数组成 分为4段 每段8位 中间用圆点隔开 一般用 点分十进制 记录法 分类 IP地址分为A类到E类等五类 每类IP地址由网络号和主机号两部分构成 其中 网络号标识某个网络 主机号标识在该网络上的一个特定的主机 IP地址 nnn nnn nnn nnn 4段 取值0 255 上一页 返回 下一页 0 网络号 nnn nnn nnn 10 网络号 nnn nnn 110 网络号 nnn 1110 多播地址 1111 预留未用 B类 D类 E类 0781516232431 C类 A类 IP地址分类 上一页 返回 下一页 定义 用于方便识别和定位Internet上计算机的层次结构式字符标识 域名必须向域名管理机构申请 域名解析服务 一个域名唯一对应于一个IP地址的 它们之间的转换工作称为域名解析 域名解析需要由专门的域名解析服务器来完成 域名结构 至少两个部分组成 各个部分之间用英文句点 分隔 域名 上一页 返回 下一页 第一级域名 或称高层域名 代表主机所在的国家和地区 用2个字母缩写来表示 可省略 第二级域名 或称类型名 反映主机所在单位的性质 第三级域名 或称单位名 表示主机所属域或单位 第四级域名 或称主机名 网络管理员根据需要自行定义 域名结构 root uk cn hk com edu gov ncut jlu lib jxxx 一级域 二级域 三级域 四级域 jxxx ncut edu cn 域名树形结构动画演示 上一页 返回 下一页 一级域名及含义 上一页 返回 下一页 二级域名及含义 上一页 返回 下一页 3 Internet上信息是怎样传输的 注意 TCP IP是由一组协议组成 称为协议簇TCP和IP协议是其中最重要的两个协议 上一页 返回 下一页 ARP协议 完成IP地址到物理地址的转换 RARP协议 完成物理地址到IP的转换 ICMP协议 发送信息 并报告数据包的传送错误 网络层 传输层 TCP协议 将要发送的文本分成若干个小数据包 加上特定信息 发送出去 在接收端 该协议将各个小数据包拼装起来还原为一个文本 UDP协议 提供数据包的传递服务 上一页 返回 下一页 DNS 实现域名和IP地址之间转换所用的协议 FTP 实现网上主机之间文件交换所用的协议 HTTP 使用浏览器查询Web服务器上超文本信息所用的协议 SMTP 定义邮件如何在邮件服务器之间传输的协议 POP 将用户信件从邮件服务器下载到本地客户机的协议 应用层 上一页 返回 下一页 入网的3个基本条件一定档次的计算机Internet服务提供商ISP网卡或调制解调器入网方式普通拨号接入ISDN接入ADSL接入局域网连接无线接入 4 如何接入Internet 上一页 返回 下一页 电话拨号接入 所需设备 计算机 调制解调器 电话 电话网 ISP RS 232电缆 电话线 Modem 上一页 返回 下一页 ISDN接入 所需设备 计算机 调制解调器 ISDN卡 安装步骤 安装ISDN卡 安装ISDN驱动 建立新的连接 访问Internet 与普通拨号网络建立连接的方法相同 MODEM类型选择对应的ISDN卡的类型 上一页 返回 下一页 ADSL接入 所需设备 计算机 调制解调器 电话 滤波器 网络配置 上一页 返回 下一页 访问Internet 网络配置 连接 创建本地连接 网上邻居 属性 上一页 返回 下一页 访问Internet 配置TCP IP 添加TCP IP 安装网卡 插有网卡 局域网连接 所需设备 计算机 传输介质 网络配置如下图 上一页 返回 下一页 添加TCP IP 配置TCP IP TCP IP配置 BBS Telnet FTP WWW 电子邮件 Internet使用举例 上一页 返回 下一页 远程登录Telnet 用户通过远程登录 使自己的计算机暂时成为远程计算机的终端 直接调用远程计算机的资源和服务 利用远程登录 用户可以实时使用远程计算机上对外开放的全部资源 可以查询数据库 检索资料 全世界的许多大学图书馆都通过Telnet对外提供联机检索服务 传输文件FTP FTP技术使用户能在两个联网的计算机之间传输文件 它是因特网上传递文件最主要的方法 匿名 用户可以免费获得因特网上丰富的资源 非匿名 用户名 密码FTP实例 下载 上传 服务器 FTP实例 上一页 返回 下一页 电子布告栏BBS 是以文字为主的界面 为广大网友提供了一个彼此交流的空间 电子公告牌按不同的主题分成很多个布告栏 版主具有管理权 可以删除论坛中发言 西山庄园BBS 上一页 返回 下一页 电子商务 利用计算机技术 网络技术和远程通信技术 实现整个商务 买卖 过程中的电子化 数字化和网络化交易的过程的三个阶段信息交流签定商品合同商品交接 资金结算 上一页 返回 下一页 网络浏览WWW 定义 使用一种称为 浏览器 的软件方便地访问环球信息网 简称万维网 组成 客户机 服务器 HTTP协议 其中服务器的软件称为HTTP服务器 客户机端软件称为浏览器 特点 基于Internet的信息服务系统 它向用户提供一个以超文本技术为基础的多媒体的全图形浏览界面 页面的组织方式称为超文本和超媒体 超链接使用URL来定位信息所在位置 上一页 返回 下一页 定义 一种通过计算机网络实现通信的高效而价廉的现代通信手段 与传统邮件传递方式比较电子邮件地址 Internet上的电子邮件的邮箱地址格式 用户帐号 邮件服务器域名收发工具WWW方式收发软件 在线收发 Outlookfoxmail 电子邮件 上一页 返回 下一页 传统邮件与电子邮件的对比 上一页 返回 下一页 分析 在开放系统互联OSI中的 开放 是指只要遵循OSI标准 一个系统就可以和世界上任何地方的 也遵循这一标准的其他任何系统进行通信 OSI详细定义了各层所提供的服务 其中网络层主要任务是通过路由算法 为分组通过通信子网选择最适当的路径 网络层主要是实现路由选择 阻塞控制与网络互联等功能 因此本题中 在OSI模型中实现控制信息转换和路径选择 符合网络层的主要任务 故应选择网络层 例1 在OSI开放系统互联参考模型中 控制信息转换和路径选择的是 A 物理层B 数据链路层C 网络层D 传输层 结论 答案应选C 上一页 返回 下一页 分析 网络操作系统要求用户在使用网络资源时 首先必须了解网络资源的分布情况 而分布式系统以全局的方式管理系统资源 它能自动为用户任务调度网络资源 也就是说在分布式系统中 多个互联的计算机系统对用户是 透明 的 用户并不会感到有多个处理器的存在 任务在处理器之间的分配 以及文件的调用 传送 存储都是自动进行的 因此 分布式系统与计算机网络的主要区别不在它们的物理结构上 而在系统高层软件上 例2 计算机网络系统与分布式系统之间的区别主要是 A 系统物理结构B 系统高层软件C 传输介质类型D 服务器类型 结论 答案应选B 上一页 返回 下一页 教学目的多媒体技术已发展成为独立的 与多领域交叉的信息技术 本节简单介绍多媒体技术的基本概念 研究内容及应用等 教学重点与难点多媒体的基本概念多媒体关键技术 4 2多媒体技术 什么是多媒体 文本 声音 图形 图像和动画等多种媒体元素的综合感觉媒体 它是能直接作用于人们的感觉器官 能使人们产生直接感觉的媒体 如语言 音乐 各种图像 动画 文本等表示媒体 为表达 加工和传输感觉媒体而创造出来的媒体 如语言编码 GB2312 ASCII码等 图像编码等 显示媒体 将媒体信息的内容呈现出来的工具 显示媒体包括输入媒体和输出媒体两类 传输媒体 将表示媒体从一处输送到另一处的物理载体 存储媒体 存放数字化感觉媒体的物理载体 4 2 1基本概念P215 上一页 返回 下一页 主要媒体元素文本是指各种文字 包括各种字体 尺寸 格式及色彩的文本 文本是最基本使用最频繁的表示媒体 主要文本文件格式有rtf doc txt等 图形是由计算机绘制的直线 圆 矩形 曲线 图表等 它是由外部轮廓线条构成的矢量图 矢量图常见格式有svg wmf pdf swf等图像是由像素点阵构成的位图 它是由输入设备捕捉的实际场景画面 或以数字化形式存储的任意画面 图像文件在计算机中的存储格式常见的有bmp tif gif jpg等 音频包括波形声音 语音和音乐 声音文件的存储格式目前最常用的有wav MIDI CD DA mp3等 视频 若干有联系的图像连续播放便形成了视频 视频文件的存储格式主要有avi mov mpg dat dir等 动画是活动的画面 实质是一幅幅静态图像的连续播放 存储动画的文件格式有flc mmm等 4 2 1基本概念 序 上一页 返回 下一页 多媒体技术特征信息载体的多样性信息载体的交互性集成性 4 2 1基本概念 序 上一页 返回 下一页 多媒体数据压缩技术大容量信息存储技术多媒体专用芯片技术多媒体输入与输出技术多媒体操作系统多媒体数据库技术超文本 超媒体技术多媒体通信技术虚拟现实技术信息载体的多样性 4 2 2多媒体关键技术P218 上一页 返回 下一页 多媒体计算机系统组成 4 2 3多媒体计算机系统P222 上一页 返回 下一页 多媒体硬件系统 4 2 3多媒体计算机系统 序 上一页 返回 下一页 多媒体驱动软件多媒体软件系统操作系统多媒体数据处理软件多媒体创作软件多媒体应用软件 4 2 3多媒体计算机系统 序 上一页 返回 下一页 WindowsXP的多媒体功能支持即插即用技术32位设备驱动娱乐性更强WindowsXP的多媒体应用程序画图媒体播放器录音机电影制作直接刻录CD R和CD RW 4 2 4Windows多媒体环境 上一页 返回 下一页 多媒体技术的应用在教育与培训方面的应用在通信方面的应用在家庭娱乐方面的应用在其他方面的应用多媒体技术的发展方向网络及其设备的研究和网上分布应用与信息服务的研究研究多媒体基于内容的处理 开发能够进行基于内容的处理系统等多媒体标准仍是研究的重点多媒体技术与相邻技术相结合 提供完善的人机交互环境多媒体技术与外围技术构造的虚拟现实研究仍在继续进行 4 2 5多媒体技术的应用与发展 上一页 返回 下一页 4 3 1什么是虚拟现实 VR 1 概述虚拟现实 VR VirtualReality 是人类想象力的发展 VR一词中的 虚拟 是指用计算机生成的意思 现实 是泛指在物理上或功能意义上存在的世界上的任何事物或者环境 它要求能够通过人的视觉 听觉 触觉 嗅觉 以及形体 手势或口令 参与到信息处理的环境中去 从而获得身临其境的体验 VR是在计算机图形学 计算机仿真技术 人 机接口技术 多媒体技术 以及传感技术的基础上发展起来的一门交叉技术 虽然与该技术相关的研究早在20世纪60年代初就已经开始 但是直到20世纪80年代末至90年代初 它才开始作为一门比较完整的体系受到人们的关注 4 3虚拟现实 P229 2 VR技术的基本特征 1 沉浸感 Immersion 指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度 2 交互性 Interaction 指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度 包括实时性 3 自主性 Autonomy 指虚拟环境中物体依据物理定律动作的程度 4 多感知性 Multi Sensory 所谓多感知性就是说 除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外 还有听觉感知 力觉感知 触觉感知 运动感知 甚至包括味觉感知 嗅觉感知等 上一页 返回 下一页 3 VR与相关技术的区别 1 与仿真技术的区别 2 与多媒体技术的区别 4 VR的基本用途 1 造型 2 通信 3 操作 4 娱乐 VR是一门实用性技术 它的系统工作环境包括头盔式显示装置 数据手套 数据衣以及其他传感装置 由于该工作环境非常直观形象 所以甚至有人将VR简单地理解成戴头盔和数据手套 这无疑是一种误解 上一页 返回 下一页 5 VR的关键技术和研究内容 1 动态环境建模技术 2 立体显示和传感器技术 3 应用系统开发工具 4 系统集成技术 作为一门交叉学科 VR在军事 教育 航天 航空以及娱乐等领域有着极其广阔的应用前景 因此在发达国家受到高度的重视 并已研究出一些实用的系统 这是一种全新的人 机通信方式 它的发展一定会影响人们的思维和生活方式 并带来一场技术革命 上一页 返回 下一页 4 3 2VR的发展历程 4 3 3VR系统结构 4 3 4构造VR系统的主要软 硬件设备1 视觉显示设备VR中常用的显示设备有 头盔式显示器 头盔单目镜显示器 可移动式显示器等 2 触觉的力觉反馈装置在VR系统中 能否让用户产生 沉浸 效果的关键是用户能否用手或身体的其他部分去操作虚拟物体 并在操作时感觉到虚拟物体的反作用力 上一页 返回 下一页 3 VR系统输入设备与数据获取设备VR系统需要输入参与者发出的数据 使用户可以控制一个虚拟环境 VR系统中的交互设备主要有 1 跟踪球 2 数据手套 3 数据衣 DataSuit 4 常见的VR引擎VR引擎 Engine 首先接受依赖于任务的用户输入 接着访问数据库并进行计算得到相应的帧 上一页 返回 下一页 4 3 5VR的应用系统虚拟现实技术应用范围极其广泛 下面列举几个最具代表性的领域 1 用于遥控机器人的遥现技术2 虚拟外科学3 遥控宇宙空间站4 虚拟设计与虚拟制造5 虚拟风洞6 艺术与娱乐7 军事训练与模拟8 教育和虚拟现实 上一页 返回 下一页 4 4人工智能与专家系统 P216 本节将简要介绍人工智能的基本概念 它的研究领域 人工智能应用较成功的领域 专家系统 以及当前人工智能的研究热点 人工神经网络 4 4 1什么是人工智能人工智能的思想起源于20世纪40年代 但直到1956年的一次关于 用机器模拟人类智能 的国际研讨会上 才第一次使用 人工智能 AI ArtificialIntelligence 这一术语 标志着人工智能学科的诞生 1 有关人工智能的三种定义 1 智能机器 IntelligentMachine 能够在各类环境中自主地或交互地执行各种拟人任务的机器 2 人工智能 学科角度 从学科角度看 人工智能是计算机科学中涉及研究 设计和应用智能机器的一个分支 它近期的主要目标在于研究用机器来模仿和执行人脑的某些智力功能 并开发相关理论和技术 3 人工智能 能力角度 从能力角度看 人工智能是智能机器所执行的与人类智能有关的功能 如判断 推理 证明 识别 感知 理解 设计 思考 规划 学习和问题求解等思维活动 上一页 返回 下一页 2 有关人工智能的三种观点 1 符号主义符号主义认为 人的认知基元是符号 而且认知过程即为符号操作过程 用计算机来模拟人的智能行为 即用计算机的符号操作来模拟人的认知过程 2 连接主义连接主义认为 人的思维基元是神经元而不是符号处理过程 主张人工智能应着重于结构模拟 即模拟人的生理神经网络结构 并认为功能 结构和智能行为是密切相关的 上一页 返回 下一页 3 行为主义行为主义认为 智能取决于感知和行为 提出智能行为的 感知 动作 模式 人工智能的研究方法应采用行为的模拟方法 它认为功能 结构和智能行为是不可分的 不同的行为表现出不同的功能和不同的控制结构 纵观人工智能的发展史可以预见 三大学派将长期共存与合作 取长补短并走向融合和集成 共同为人工智能的发展做出贡献 上一页 返回 下一页 4 4 2人工智能的主要研究方向与应用领域1 问题求解人工智能的第一个大的成就就是发展了能够求解难题的下棋 如国际象棋 程序 2 逻辑推理与定理证明早期的逻辑演绎研究工作与问题求解相当密切 已经开发出的程序能够借助于对事实数据库的操作来 证明 断定 3 自然语言理解目前语言处理研究的主要课题是语言翻译 人工智能在语言翻译与语言理解程序方面已经取得了一定的成就 发展了自然语言处理的新概念 上一页 返回 下一页 4 自动程序设计自动程序设计是指能够以各种不同目的描述 用高级语言或英语描述算法 来编写计算机程序 它与定理证明和机器人问题求解中的许多基础研究是相互重叠的 5 专家系统专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统 它应用人工智能技术 根据某个领域中多个专家提供的知识和经验 进行推理和判断 模拟人类专家的决策过程 以解决那些需要专家决定的复杂问题 研制专家系统的关键是专家知识的表达和运用 6 机器学习学习是人类智能的主要标志和获得知识的基本手段 机器学习 自动获取新的事实及新的推理算法 是使计算机具有智能的根本途径 上一页 返回 下一页 7 神经网络神经生理学家 心理学家与计算机科学家的共同研究得出的结论是 人脑是一个功能特别强大 结构异常复杂的信息处理系统 其基础是神经元及其互连关系 人工神经网络就是一种用类似人脑的 神经元 所构成的网络 它能更有效的处理直觉和形象思维信息 对人脑神经元和人工神经网络的研究 有可能创造出新一代人工智能机 神经计算机 8 机器人学机器人学包括对操作机器人装置程序的研究 从机器人手臂的最佳移动到实现机器人目标的动作序列规划 这是人工智能研究的重要分支 上一页 返回 下一页 9 模式识别人工智能所研究的模式识别 是指用计算机代替或帮助人类的感知模式 是对人类感知外界功能的模拟 即研究计算机模式识别系统 10 机器视觉机器视觉已从模式识别的一个分支发展成一门独立学科 计算机系统装上电视输入装置 使它能够 看见 周围景物 可见景物由传感器编码 并被表示为一个灰度数据的矩阵 经检测器处理 根据景物的表面和形状推断有关景物的三维特性信息 最后利用某个适当模型来表示该景物 上一页 返回 下一页 11 智能控制智能控制是一类无需人的干预就能够独立驱动智能机器实现其目标的自动控制 它是自动控制的新发展 12 数据挖掘与知识发现数据挖掘和知识发现能自动处理数据库中大量原始数据 抽取出有意义的模式 可帮助人们发现知识 找出所需问题的解答 上一页 返回 下一页 4 4 3专家系统1 概述专家系统是一个智能计算机程序系统 其内部含有大量的某个领域专家水平的知识与经验 能够利用人类专家的知识和解决问题的方法来处理该领域问题 专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统 上一页 返回 下一页 专家系统有许多类型 按其应用特点分类如下 解释专家系统 通过对已知信息和数据的分析与解释 确定涵义 预测专家系统 通过对过去和现在已知状态的分析 推断未来可能发生的情况 诊断专家系统 根据观察到的情况 数据 来推断出某个对象故障的原因 设计专家系统 根据设计要求 求出满足设计问题约束的目标配置 规划专家系统 寻找出某个能够达到给定目标的动作序列或步骤 监控专家系统 对系统 对象或过程的行为进行不断观察 并把观察到的行为与其应当具有的行为进行比较以发现异常情况 发出警报 控制专家系统 自适应地管理一个受控对象或客体的全面行为 使之满足预期要求 调试专家系统 对失灵的对象给出处理意见和方法 教学专家系统 根据学生特点 弱点和基础知识以最适当的教案和教学方法对学生进行教学和辅导 修理专家系统 对发生故障的对象进行处理 使其恢复正常工作 上一页 返回 下一页 2 专家系统的结构专家系统的简化结构如图4 33所示 由图可知 专家系统的主要组成部分如下 1 知识库 2 综合数据库 3 推理机 4 解释器 5 接口 上一页 返回 下一页 3 基于规则的专家系统基于规则的专家系统 是使用一套包含在知识库内的规则对工作存储器内的问题信息 事实 进行处理 通过推理机推断出新的信息的计算机程序 其工作模型如图4 34所示 上一页 返回 下一页 下面将列举一个简单的基于规则的产生式专家系统 动物识别 专家系统IDENTIFIER 该系统的知识库由15条规则组成 可识别7种动物 规则的基本格式是 IF 如果 THEN 则 规则I1如果该动物有毛发则它是哺乳动物 规则I2如果该动物能产乳则它是哺乳动物 规则I3如果该动物有羽毛则它是鸟类动物 上一页 返回 下一页 规则I4如果该动物能飞行它能生蛋则它是鸟类动物 规则I5如果该动物是哺乳动物它吃肉则它是食肉动物 规则I6如果该动物是哺乳动物它长有爪子它长有利齿它眼睛前视则它是食肉动物 上一页 返回 下一页 规则I7如果该动物是哺乳动物它长有蹄则它是有蹄动物 规则I8如果该动物是哺乳动物它反刍则它是有蹄动物 并且是偶蹄动物 规则I9如果该动物是食肉动物它的颜色是黄褐色它有深色的斑点则它是猎豹 规则I10如果该动物是食肉动物它的颜色是黄褐色它有黑色条纹则它是老虎 上一页 返回 下一页 规则I11如果该动物是有蹄动物它有长腿它有长颈它的颜色是黄褐色它有深色的斑点则它是长颈鹿 规则I12如果该动物是有蹄动物它的颜色是白的它有黑色条纹则它是斑马 规则I13如果该动物是鸟类它不会飞它有长颈它有长腿它的颜色是黑色和白色相杂则它是鸵鸟 上一页 返回 下一页 规则I14如果该动物是鸟类它不能飞行它能游泳它的颜色是黑色和白色则它是企鹅 规则I15如果该动物是鸟类它善于飞行则它是海燕 上一页 返回 下一页 显然 该规则集是由动物专家根据这7种动物的特征构造的 它获取了动物专家的知识 并用IF THEN语句表达 存储在知识库中 动物识别专家系统根据用户提出的 事实 由推理机推出 结论 其推理方法有正向推理和逆向推理两种 1 正向推理 2 逆向推理 下面以 动物识别 系统为例 简要说明正向推理的过程 设用户提供的动物特征 即存入工作存储器的事实 如下 颜色是黄褐色的 有深色的斑点 能反刍 能产乳 有长颈和长腿 问 该动物是一种什么动物 正向推理的过程如图4 35所示 上一页 返回 下一页 4 新一代专家系统新一代专家系统应具有以下特征 1 采用平行技术与分布处理 2 多专家系统协同工作 3 采用高级语言和知识语言描述 4 具有自学习功能 5 引入新的推理机制 6 具有自纠错和自完善能力 7 具有先进的智能人 机接口 上一页 返回 下一页 4 4 4人工神经网络人工神经网络 ANN ArtificialNeuralNets 是人工智能的重要研究领域之一 目前 主要的研究课题有神经网络专家系统 神经网络计算机 神经网络智能信息处理系统及控制系统等 人工神经网络的研究解决了诸如知识表达 推理学习 联想记忆等难题 对它的研究涉及计算机科学 控制论 信息科学 微电子学 心理学 认知科学 物理学和数学等学科 它标志着认知科学 计算机科学及人工智能的发展进入了新的转折点 上一页 返回 下一页 4 5计算机控制系统与管控一体化系统 P252 4 5 1计算机控制系统1 计算机控制系统的组成计算机控制是指对被控对象的有关参数进行采样 并通过输入通道 把模拟量转换成数字量 输入计算机 计算机按预定的控制规律 数学模型 对这些数字信息进行计算 并通过输出通道把计算结果 转换成模拟量去控制被控对象 使被控制量达到预期的指标 如图4 45所示 计算机控制系统实际上是一个信息获取 处理 输出并反馈的系统 2 计算机控制系统的发展概述 1 20世纪70年代 随着微型机 微处理机的发展 世界各主要仪表商纷纷推出新一代的计算机控制系统 称为分布式或分散型控制系统DCS DCS的结构模式可归结为 操作站 控制站 现场仪表 三层结构模式 如图4 46所示 上一页 返回 下一页 2 20世纪90年代发展起来的现场控制系统FCS 是利用计算机 控制和通信技术结合的新型控制系统 它通过所谓现场总线 FB 把底层的现场设备或现场仪表 包括传感器 变送器 执行器和编程器等 互连成通信网络 并承担控制任务 如图4 47所示 FCS是在DCS基础上发展起来的 代表潮流与发展方向 而DCS则远未退出历史舞台 它至今仍代表传统与成熟 仍具优势 除了DCS和FCS这两类主流系统外 还有两类控制系统在工业控制中占有重要地位 一类就是以可编程控制器PLC为主要控制装置所构成的控制系统 称为PLC控制系统 另一类是以PC为基础的控制系统 上一页 返回 下一页 3 计算机控制系统实现的主要方法主要采用系统集成 协调 开发相结合的方法 1 系统集成系统集成是现代系统实现的最主要方法 它包括硬件 软件 技术 功能 信息5方面的集成 2 系统协调复杂的计算机控制系统常常是多变量控制系统 正确处理各变量之间的相互关联 耦合 是系统设计与技术实现的关键问题 3 系统开发在系统集成 系统协调的基础上 为了能在特定的环境中实现特定的项目设计目标 最终还必须要有自己的开发工作 上一页 返回 下一页 4 5 2计算机管控一体化系统1 管控一体化是企业信息化的必然趋势企业信息化是指企业的生产过程自动化与管理信息的一体化 生产过程自动化是对生产过程的数据进行采集 传输 处理 实时监控 控制等 企业管理信息化是指企业利用现代信息技术 建立Internet Intranet网络 实施企业资源计划 ERP 进行企业过程重组 BPR 开展电子商务 B2B 进行供应链管理 SCM 和客户关系管理 CRM 为最终实现企业的物流 资金流 信息流的通畅 达到提高企业核心竞争力的目标 上一页 返回 下一页 2 管控一体化系统的体系结构制造企业的自动化目前正同企业管理现代化越来越紧密地结合在一起 形成一个制造企业信息化的总体框架结构 制造企业信息化功能结构框图 如图4 48所示 上一页 返回 下一页 教学目的对计算机安全进一步的介绍 包括计算机安全的定义和计算机病毒的相关知识以及防火墙 使大家对计算机安全有进一步的了解 教学重点与难点计算机病毒计算机安全 4 6计算机信息安全与职业道德 主要网络安全事件 上一页 返回 下一页 计算机信息安全定义 确保以电磁信号为主要形式的 在计算机网络化 开放互连 系统中进行自动通信 处理和利用的信息内容 在各个物理位置 逻辑区域 存储和传输介质中 处于动态和静态过程中的机密性 完整性 可用性 可审查性和抗抵赖性 与人 网络 环境有关的技术安全 结构安全和管理安全的总和 机密性 Security 指系统中的信息只能由授权用户访问 完整性 Integrity 指系统中的资源只能由授权用户进行修改 以确保信息资源没有被篡改 可用性 Availability 指系统中的资源对授权用户是有效可用的 4 6 1计算机信息安全概述P258 上一页 返回 下一页 威胁安全主要因素 上一页 返回 下一页 同学们 现在计算机在我们的日常生活中起到很重要的作用 我们受到细菌侵蚀的时候会生病 计算机受到病毒的袭击也会生病 但什么是计算机病毒呢 上一页 返回 下一页 上一页 返回 下一页 我国计算机用户病毒感染情况 上一页 返回 下一页 计算机病毒造成的损失情况 上一页 返回 下一页 计算机病毒最早是出现在美国一位科普作家的笔下 1977年美国的一位科普作家写了一本科幻小说 PI的青春期 他在书中虚构了一种能够自我复制 自我传播的计算机程序 并且给它起了一个奇怪的名字 计算机病毒 并幻想这个病毒游荡在电脑里 对许多计算机进行了严重的破坏 他可能作梦也没有想到过 不到十年 他的幻想就变成了严酷的现实 潘多拉的盒子 编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据 影响计算机使用且能自我复制的一组计算机指令或者程序代码 4 6 2计算机病毒P261 上一页 返回 下一页 隐蔽性 隐藏在操作系统的引导扇区 可执行文件 数据文件 标记的坏扇区 传染性 自我复制潜伏性 定期发作可触发性 控制条件 日期 时间 标识 计数器表现性或破坏性 干扰系统 破坏数据 占用资源 计算机病毒的特点 上一页 返回 下一页 您拷到一张软盘片或光盘片 内有数据文件 解毒程序或新游戏 但里面藏有病毒 大家都不知道 病毒趁着您将档案拷贝到硬盘的同时 潜伏在计算机系统内 待特定时间一到 就跑出来毁灭您的程序和数据 从此 经由您的计算机执行过的软盘片都极可能染上病毒 而不知情的您又把档案与好朋友分享 于是您的好朋友无条件的接受此一病毒 然后热心的他又透过Internet传送给远方的友人 最后远方友人的计算机可说是集病毒一身 如果有一天他反过来复制了最新版的游戏送给您 您就糟糕啰 隐蔽性 上一页 返回 下一页 Internet CodeRed 作者 散播者 制造 散播 感染 潜伏 发作 发动随机攻击 造成阻绝服务效应 透过系統漏洞感染 漏洞未补的系統 漏洞已补的系統 阻绝服务 阻绝服务 阻绝服务 阻绝服务 阻绝服务 阻绝服务 阻绝服务 传染性 上一页 返回 下一页 潜伏性 可触发性 上一页 返回 下一页 Call in大量占线 导致无法接受其它联机 TCPPort9996 5554 TCPPort445 TCPPort445 TCPPort445 TCPPort9996 5554 TCPPort9996 5554 TCPPort9996 5554 表现性或破坏性 上一页 返回 下一页 良性病毒 那些只是为了表现自己并不破坏系统数据 只占用系统CPU资源或干扰系统工作一类计算机病毒 恶性病毒 病毒制造者在主观上故意要对被感染的计算机实施破坏 系统引导型 系统引导时病毒装入内存 同时获得对系统的控制权 对外传播病毒 并且在一定条件下发作 实施破坏 文件型 外壳型 将自身包围在系统可执行文件的周围 对原文件不作修改 运行可执行文件时 病毒程序首先被执行 进入到系统中 获得对系统的控制权 源码型 在源被编译之前 插入到源程序中 经编译之后 成为合法程序的一部分 入侵型 将自身入侵到现有程序之中 使其变成合法程序的一部分 蠕虫 worm 监测IP地址 网络传播逻辑炸弹 条件触发 定时器特洛伊木马 隐含在应用程序上的一段程序 当它被执行时 会破坏用户的安全性 陷门 在某个系统或者某个文件中设置机关 使得当提供特定的输入数据时 允许违反安全策略 细菌 不断繁殖 直至添满整个网络的存储系统 上一页 返回 下一页 Happy99蠕虫病毒演示 上一页 返回 下一页 病毒传播主要途径 上一页 返回 下一页 少用外来的光盘和软盘 确定无病毒后再使用 少买盗版的软件 网络上 不要轻易下载软件 接到不认识人的邮件 不轻易打开 安装杀毒软件 计算机病毒的防治 上一页 返回 下一页 可以彻底杜绝计算机病毒的攻击吗 不能 制造病毒与防范病毒是一场旷日持久的智力游戏 哪一方也不会轻易认输 虽然 防毒技术越来越先进 但新病毒总是层出不穷 计算机病毒的防治 序 上一页 返回 下一页 黑客中的一部分人不伤害别人 但是也做一些不应该做的糊涂事 而相当大比例的黑客不顾法律与道德的约束 或出于寻求刺激 或被非法组织所收买 或因为对某个企业 组织有强烈的报复心理 而肆意攻击和破坏一些组织与部门的网络系统 危害极大 黑客的主要攻击手段 饱和攻击攻击网站陷门 TrapDoors 攻击特洛伊木马攻击 4 6 3计算机黑客P266 上一页 返回 下一页 定义 行为人运用所掌握的计算机专业知识以计算机为工具或以计算机资产为攻击对象 给社会造成严重危害并应受刑法处罚的行为 计算机资产包括硬件 软件 计算机系统中存储 处理或传输的数据及通信线路等 分类 使用了计算机和网络新技术的传统犯罪计算机与网络环境下的新型犯罪 4 6 4计算机犯罪P267 上一页 返回 下一页 防火墙的定义 防火墙是在网络之间执行控制策略的系统 它包括硬件和软件 设置防火墙的目的 是保护内部网络资源不被外部非授权用户使用 防止内部受到外部非法用户的攻击 故防火墙一定安装在内部网络与外部网络之间 4 6 5防火墙的基本概念P268 上一页 返回 下一页 防火墙 上一页 返回 下一页 包过滤路由器路由器按照系统内部设置的分组过滤规则 即访问控制表 检查每个分组的源IP地址 目的IP地址 决定该分组是否应该转发包过