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第六章 计算机与信息处理 6.1 一个计算机系统是什么？4计算机如何表示数据4在计算机世界中的时间和大小7主存储器11半导体存储器的类型11算术逻辑单元和控制单元126.3 计算机和计算机处理14技术之窗15巨型计算机和并行处理17微处理器和处理能力18计算机网络和客户/服务器计算机20网络计算机和总共的所有权的花费216.4 辅助存储器22磁盘22管理之窗25组织之窗27光盘28磁带296.5 输入和输出设备30输入设备30批处理和在线处理31输出设备336.6 信息技术趋势34交互式的多媒体34高密度芯片和第五代计算机36智能卡和微小型化38社会接口38管理简讯38总结：39问题回顾：43案例学习 CheckFree 看所有权的总的花费44学习目标： 通过学习本章后，你将能够：1 识别在一个典型的计算机系统中硬件的组成。2 描述在一个计算机系统中的信息如河被表示和处理的。3 对比主机，小型机，PC机，工作站和巨型计算机的性能。4 比较计算机处理的不同布置，包括客户/服务器计算机和网络计算机。5 描述在一个计算机系统中存储数据和程序的主要媒介。6 比较输入和输出设备和输入和处理的方法。7 描述多媒体和将来的信息技术趋势。商业挑战 l 大范围的职责l 计算机运行的关键特征l 财政资源的短缺l 性能发展计划管 理l DEC VAX cluserl HP 9000 serverl HP C2000 workstatioon商业解决方案信息系统信息技术术术l 增加精确性，可靠性和安全性l 减少花费l 性l 合并空中交通控制数据l 提供特别的处理能力性l 运行站点l 空中交通管理员工组 织 加拿大航空在飞行中应用新的计算机加拿大的空中交通控制系统监控的区域是巨大的，超过1500万平方英里领空。在1996年11月私营化之前，这个职责由陈旧的数字设备公司 虚拟地址扩充系统计算机负责，它要求空中交通管理员在六个不同的计算机系统中查找所需要的信息。空中导航系统由政府征收的空中运输税所资助，税收不能为计算机升级提供充足的资金。 后来一个叫做加拿大航空的私营的非赢利性的公司代替了它，因为它能够为它的服务支付航线费用，这项费用能够筹措6亿美元来升级计算机，从而使空中交通控制系统更安全和更可靠。称做加拿大空中交通控制系统的升级在1998的夏天开始，将要经过三年的时间完成。加拿大航空用惠普9000服务器和惠普C200基于Unix的工作站来取代旧的虚拟地址扩充系统的计算机。加拿大航空的23个运行位置被三台服务器装备一台主要服务器，一台候补的服务器和为训练目的的第3 台服务器。内部的冗余是故意的。如果一台服务器瘫痪，另一台能够替代。空中航空系统不能瘫痪哪怕是五分钟。软件已经被安装以确保飞行数据在传输和接收过程中没有被修改或者出现谬误。 加拿大空中交通控制系统在一个单独的系统中给空中交通系统提供雷达数据，飞行路径信息，基于计算机的冲突预测，天气更新材料，以及航空救助数据。系统也自动的发送飞行计划给适当的人，减少人们错误的机会或者关键性信息的损失。由于这些新的能力，加拿大航空能够减少飞行延误和飞机由于在同一跑道竞争而引起的低效率。空中交通管制员能提供更直接和节省燃料的路线。除了使在加拿大的天空飞行更安全外，加拿大航空期望被空中交通控制系统所创造的效率能够削减年运行费用1.35亿美元 。管理挑战（162）通过从旧的虚拟地址扩充系统的计算机转变到惠普的服务器和工作站，加拿大航空能够为空中交通控制提供更多的计算能力并且收集所有信息归空中交通管制员使用。要做这个决定，加拿大航空管理者需要理解他的商业运行需要多大的计算机处理能力和如何评估各种不同类型计算机的价格和性能。它必须知道惠普9000服务器计算机和惠普C200工作站为什么适合于它处理需要，并且他必须计划将来的处理需要。管理者也必须理解计算机相关的存储，输入和输出，和通信技术是怎样工作的。选择合适的计算机硬件提高下列管理挑战：1、集中和分散的辩论。在信息系统管理者和首席执行官中存在一个长期的问题是应该集中或者分散多少计算机资源。处理能力和数据应该分散到部门，还是应该用一个大的中心计算机把它们集中在一个单独的位置？客户/服务器计算机使分散变得容易，但是网络计算机和大型机支持一个集中的模式。哪一个对组织来说是最好的？每一个组织基于自己的需要会有不同的答案。管理者需要确保他们选择的计算机模式和组织的目标是兼容的.2、作出明智的技术购买决定。在一个信息技术作出投资后不久，如果新技术能力更强和花费更低，管理者会发现已完成的系统是过时的和太贵了。在这种环境下很难保持自己的系统更新。一个相当数量的时间必须花费在对于技术的改变的预期和计划上。在这一章我们描述了计算机系统的典型的硬件配置，解释一个计算机如何工作的，处理能力和存储能力是被如何被度量的。然后我们比较各种不同类型的计算机的性能和相关的输入，输出和存储设备。6.1 一个计算机系统是什么？当代计算机系统由一个中央处理器，主存储器，辅助存储器，输入设备，输出设备和通讯设备组成（见图6-1）。中央处理器操作原始数据转变到一个更有用的形式并且控制计算机系统的其它部分。主存储器在处理过程中临时的储存数据和程序指令，而辅助存储设备（磁盘和光盘，磁带）在它们在处理过程中不被使用时储存数据和程序指令。输入设备，例如一个键盘和鼠标，转变数据和指令到电子形式以便输入到计算机中。输出设备，例如打印机和视频显示终端，把计算机产生的电子数据转变成人们能够理解的形式。通信设备在计算机和通信网络之间提供连接。总线是在计算机系统各个部分之间传输数据和信号的路径。 计算机如何表示数据 为了使信息能够在计算机系统中传输和便于处理，所有的信号，图片，或者文字必须被还原到一串二进制数字。一个二进制数字被叫做一比特，它是0或1。在计算机中有电子或者磁信号的表示1，没有表示0。数字计算机用二进制数字直接操作，或者单独一比特或者连成一串形成字节。计算机储存的八比特作为一个单位叫做一个字节。每一个字节能够用来储存一个十进制数字，一个符号，一个字符，或者图片的一部分。（见6-2） 图6-3 告诉我们十进制数字如何用二进制数字表示。在一个十进制数字中的每一个位置有一个确定的值。在十进制中的任何一个数字都能被转换为二进制数字。二进制数字能把任何数字表示为2的幂。图表的底部的表格告诉我们如何从二进制转变成十进制。使用二进制计算机能把任何数字表示为许多0和1。一台计算机不能使用实际上的二进制，因为除了表示数字，一台计算机必须表示字母字符和在自然语言中使用的许多其他的符号，例如$和 &。这就要求计算机硬件的制造商发展标准二进制代码。 两种常见的代码是EBCDIC和 ASCII。扩充二-十进制交换码（EBCDIC）是IBM在1950年开发的，它用8比特表示每一个数字，字母字符或者特殊的字母。ASCII代表美国信息交换标准码，它由美国国家标准协会开发一条能被许多不同的厂商使用的标准代码 ，它的目的是使机器兼容。 ASCII 最初设计用7比特码，但是大多数计算机使用8比特的版本。EBCDIC被用在IBM和其他的大型计算机上，而ASCII被用在数据传输，个人计算机，和一些更大型的计算机上。表6.1 展示一些字母和数字是怎样用EBCDIC 和ASCII 表示的。其他的代码系统被开发以便表示更多的外国语言。 输入设备l 键盘l 鼠标l 触摸屏l 源数据自动化辅助存储器l 磁盘l 光盘l 磁带输出设备l 打印机l 视频显示终端l 绘图仪l 音频输出通信设备主存储器 中央处理器l 运算器l 控制器图6-1 一个计算机系统的硬件组成。一个当代的计算机系统能被分类成6个主要部件。中央处理器操作数据和控制计算机系统的其他部分；主存储器在处理过程中暂时的存储数据和程序指令；辅助存储器把数据和程序指令送到中央处理器中并且存储数据以被将来使用；输入设备把数据和指令转化为计算机能处理的形式；输出设备把数据表示成人们能理解的形式；通信设备控制信息在通信网络之间的传递。 0 或1 一比特字符被用一个字节来表示01000001 一个字节来表示A计算机用ASCII 来表示名字Alice是A ： 01000001L ： 01001100 I ： 01001001 C ： 01000011 E ： 01000101图6-2 比特和字节。比特被用0或1来表示。8比特构成一字节。计算机表示用5个字节来表示单词“ALICE”，每一个字节表示名字中的一个字符（或字母）。 10100 等同于：020=0 021=0 122=4 023=0 124=16 20 543212423222120168421 位2的幂十进制的值图6-3 每一个十进制数字有一定的值，它能被二进制表示。二进制系统中能把任何数字表示为2的幂。表6.1 ASCII 和EBCDIC 码的例子 字符或 数字 ASCII EBCDIC A 01000001 11000001E 01000101 11000101Z 01011010 111010010 00110000 111100001 00110001 111100015 00110101 11110101 一台计算机如何表示一张图片？计算机产生一个照片的格栅覆盖图来储存一张照片。在这个格栅或者矩阵中，计算机度量每一个框或者单元中光或者颜色，称做一个像素。计算机然后在每一个像素中储存这个信息。一台高分辨率计算机终端有一SVGA（超级视频图形阵列）标准格栅 ，产生超700,000个像素。无论图片还是文本被储存，一台现代计算机通过压缩的过程能够在一个复杂的环境中运行。 在计算机世界中的时间和大小 表6.2展示的是一些关键的时间和尺寸标准，他们在描述现代计算机的速度和容量是有用的。 非常慢的，旧的计算机或者硬件设备用毫秒（1/1000秒）度量机器周期。更强大的机器用微秒（1/1,000,000 秒）或者纳秒（1/1,000,000,000秒）度量的。非常强大的计算机用皮秒（1/1,000,000,000,000）来度量机器周期的。有多台处理器的一台大型计算机有不到一毫微秒的机器周期。这样的计算机能执行每秒数十亿条指令，每个处理器执行超过200MIPS指令。MIPS，或者每秒百万条指令，是测量大型计算机速度的一个普遍的基准。计算机存储量是用字节来衡量的。一千字节（实际上是1024个存储位置）被称做一个千字节。过去小的pc机内部主存储器有640千字节。今天一个更大型的 pc机能在主存储器上储存128兆字节信息。每一兆字节近似一百万字节。大型机有千兆字节的存储量。一个GB字节近似十亿字节。计算机的外部储存设备能存储万亿字节数据。TB近似于万亿字节。 表 6.2 在计算机世界中的时间和大小 时 间 毫 秒 1/1000 秒 微 秒 1/1000,000 秒 纳 秒 1/1,000,000,000 秒皮 秒 1/1000,000,000,000秒存储容量字节 8比特千字节 1000 字节兆字节 1,000,000 字节GB字节 1,000,000,000字节TB字节 1,000,000,000,000字节 计算机发展阶段 有四个主要的阶段，或者计算机阶段，在计算机硬件的发展过程中，做计算机处理工作的部件使用了不同的的杰出技术。每一代计算机在显著扩展处理能力和存储量的同时也降低了费用。例如，运行100，000次计算的费用从1950年的几美元降到1980年的不到0.025美元，到了1995年近似于0.00004美元。计算机硬件的升级换代伴随着使计算机更强大，更廉价，更容易使用的软件的升级换代。 第一代：真空管技术，1946-1956 第一代计算机依赖真空管储存和处理信息。这些真空管尺寸是巨大的，使用大量的功率，寿命短，产生大量的热。第一代计算机有极其有限的内存和处理能力，被用在有限的科学和工程工作中。主存储器的最大尺寸近似于2000 字节（2千字节），速度是每秒10千字节指令。旋转磁鼓被用做内部存储，穿孔卡片用做外部存储。像运行程序或者打印输出的工作必须手工调整。 第二代：晶体管，1957-1963 在第二代计算机中，晶体管取代真空管作为存储和处理信息的设备，晶体管比真空管更小更可靠，他产生更少的热量和消耗更小的功率。磁芯存储器是主要的存储技术。它是由小的（大约直径一毫米）圈形磁性材料组成。在两个位置中的一个被极化代表 一比特数据。电线环绕和穿过中心来读和写数据。第二代计算机有32千字节随机存储器，速度达到每秒200,000到300,000条指令。第二计算机有足够的内存和处理能力，能被更广泛的用在科学和商业任务中，例如薪水名册和帐单。 第三代：集成电路，1964-1979 第三代计算机依靠集成电路，它是在一个小的硅芯片上焊接数百个和以后的数千个微晶体管而制成的.这些设备被叫做半导体.计算机存储器扩展到2百万字节的RAM存储器,速度加快到每秒5百万条指令.第三代计算机引进能被没有经过广泛的技术培训的人们使用的软件,因而增加了计算机在商业中的作用. 第四代:非常大规模的集成电路 1980-现在 第四代计算机从1980年到现在,计算机在这个时代使用大规模的集成电路(VLSIC),每个芯片被数十万和经常数百万个电路挤满.使用VISIC技术,计算机的储存,逻辑和控制能被集成在一个单独的芯片上.因而命名微处理器,或者在一个芯片上的计算机.微处理器技术已经把曾经占据一个大房间的计算机的能力到用到台式电脑或者便携式电脑中,使计算机更廉价和更广泛的在商业和日常生活中使用。在大的商业机器中计算机存储器的大小已经上升到千兆字节范围内；处理速度已经超过每秒十亿条指令.在6.6节,我们将讨论下一代计算机硬件的趋势. 6.2 CPU 和主存储器（166）中央处理器是计算机系统的一部分.操作信号,数字和字母的运算,和控制计算机系统的其他部分.CPU由一个控制单元和一个算术逻辑单元组成（见图6-4）.位于CPU附近的是主存储器,数据和程序指令在处理过程中被暂时的存储.三种总线连接CPU ,主存储器,和计算机系统的其他设备.数据总线为主存储器传送数据和传送数据到主存储器中.地址总线为主存储器中一个分配的地址传送数据.控制总线传输信号以阐明是否读或写数据到一个分配的主存储器地址，输入设备或者输出设备以及从他们读或者写数据。CPU和主存储器的特征在决定计算机的速度和性能上是非常重要的。 主存储器输入设备输出设备辅助存储器 CPU算术逻辑单元22+11=33910控制单元 数据总线 地址总线 控制总线图6-4 CPU 和主存储器。CPU包括算逻辑单元和控制单元。数据和程序被存储在主存储器中一个唯一的地址中以使得CPU 在处理过程中能存取它。数据总线，地址总线和控制总线在CPU，主存储器和在计算机系统中的其它设备之间来传递信号。主存储器 主存储器有三个功能。它存储所有或部分被执行的程序。主存储器也存储控制计算机运行的操作系统程序（这些程序在第七章被讨论）。最终，主存储器区域有正在被程序使用的数据。数据和程序在处理前，处理过程中以及在处理结束后和在辅助存储器存储或者作为输出释放之前是被放置在主存储器中的。 如何使一个电子设备像主存储器能存储实际上的信息？如何使从在存储器中一个已知的位置获取信息成为可能。图表6-5描述了一个电子数字计算机中的主存储器。内部的主存储器经常被叫做RAM或者随机存取存储器。它被叫做RAM因为它能在同样的时间内直接地在任意随机选择的位置存取。 图表6-5展示了主存储器被划分成被叫做字节的存储位置。每个位置包含一组8 个二进制的开关或者设备 ，他们中的每一个能存储一比特信息。在每个存储位置的8比特组使用EBCDIC或者ASCII足够存储一个字母，一个数字，或者一个特别的符号（像$）。每一字节有一个独一无二的地址，和邮箱相似，指明了在随机存储器中位于哪。计算机能通过简单的跟踪这些地址而记起所有字节的数据位于哪。计算机应用程序使用的大部分信息被存储在辅助存储器上，例如磁盘或者磁带，位于主要存储区域的外部。为了使计算机在工作中使用信息，信息在处理中必须被转移到主存储器中。因而，在一个程序被执行过程中数据不断的被读和写进主存储区域。 半导体存储器的类型 主存储器是由半导体组成的。一个半导体是一个集成电路，是在一个小的硅芯片上焊接数千个甚至数百万个微晶体管而制成的。在主存储器中有若干种不同的半导体存储器。RAM被用做短期的存储数据和程序指令。RAM是不稳定的：当断电或是计算机的电力供应被打断或者当计算机被关掉时它的内容将要被丢失。ROM，或者只读存储器仅仅能被读而不能被写进。ROM芯片的程序已经被存储。ROM被用在存储重要的或者频繁使用的程序，如计算数字平方根那样的常规计算。有两个ROM芯片的基类：PROM，或者可编程的只读存储器，EPROM，或者可擦可编程的只读存储器。PROM芯片被生产者在他们的产品中作为控制设备使用的。他们能被编制程序一次。用这种方法，生产商避免了为了小的发动机的控制而生产一个专门的芯片的花费。例如，能够为他们的产品在PROM芯片中编制专门的程序。PROM芯片因而能被许多生产商在大产品运行上广泛地使用。EPROM芯片被用在设备控制上，例如火箭，程序在常规的基础上不得不改变。使用EPROM芯片，程序能被擦掉和被重新编程。 0000000000 11110000 图6-5 在计算机中的主存储器。主存储器能被看成一个矩阵。每一个字节被有一个唯一的地址的邮箱来表示。在这个例子中，邮箱n,1包含8位来表示数字0。1 2 3 4 5 6 7 8 n123456789n=0算术逻辑单元和控制单元算术逻辑单元（ALU）完成计算机主要的逻辑和算术运算。它完成加、减、乘、除，决定一个数是正数、负数或者是0。除了完成算术功能外，一个ALU必须能够决定一个数量何时大于另一个或者小于另一个数量和何时两个数量相等。ALU在二进制代码中不但能完成数字的逻辑运算也能完成字母的逻辑运算。控制单元协调和控制计算机系统的其它部分。它每次读一条存储的程序，一条指令，并且指引计算机系统的其它部分完成程序要求的任务。运行的序列要求处理一条单独的叫做机器周期的机器指令。如图6-6阐明，机器周期有两个部分：一个指令周期和一个执行周期。在指令周期中,控制单元从主存储器中获取一条程序并且解（码）它。它控制部分指令进入指令寄存器中告诉ALU下一步做什么和控制部分指令进入地址寄存器中指明在运行中使用的数据的地址（寄存器在ALU中是一个暂时的存储位置或者在程序指令或者数据从主存储器传送到CPU处理过程中它起到分段控制的角色）。在执行周期中，控制单元在主存储器找出需要的数据，把它放在存储寄存器中，指示ALU执行想要的操作，把运行的结果暂时地存储在一个累加器中，并最终把结果放在主存储器中。当每一个指令被完成，控制单元向前推进并读程序的下一条指令。2译解指令4进入地址寄存器3进入指令寄存器1获取指令 CPU8.把结果发送给累加器5从主存储器发送数据到存储寄存器 7ALU执行预期的操作6命令ALU执行想要的操作 图6-6 在一个机器周期的各种步骤。机器周期有两个主要的运行阶段：指令周期和执行周期。在每一个周期内有若干个步骤来处理CPU 中的一个机器指令。6.3 计算机和计算机处理计算机用同样的方式代表和处理数据，但是有不同的分类。我们能用大小和处理速度将当代计算机分为大型机，小型机，个人计算机，工作站和巨型计算机。计算机的分类一台大型机是最大的计算机，是有大量的存储量和极其快速处理能力的功能室。它被用在大型的商业，科学或者军事应用上，在这些领域计算机必须处理大量的数据或者应付许多复杂的过程。一台小型机是一台中等系列的计算机，大约一个办公桌的大小，经常被用在大学，工厂或者研究室中。一台个人计算机（PC），有时指作为微型计算机，它能被放在一个桌子上或者从一个房间搬到另一个房间。更小的膝上型计算机经常被用做旅途中的便携式办公设备。PCS 不但被用在商业上也被用在个人计算机上。一个工作站也适合在一台桌子上，但与PC比起来有更复杂的数学和图形处理能力并且在同样的时间内能执行更复杂的任务。工作站被用在科学，工程和需要更强大的图形和计算能力的设计工作上。一台巨型计算机就是一个更高度复杂和更强大的机器。它被用在需要极其快速和有成千上万个复杂因素计算的任务上。巨型计算机传统上被用在科学和军事工作上，他们现在也被开始用在商业上。这种分类方案的问题是机器的性能改变如此之快。强大的PC机有与工作站相似的复杂图形和处理能力。PC机仍然不能立刻完成象大型机，小型机或者工作站的许多任务，也不能象大型机一样能同时地被许多人使用。这些区分在将来将更少辨别。更强大的工作站有早期的大型机和巨型计算机的一些性能。这些种类的计算机中的任何一种都能被设计成支持一个计算机网络，能够使使用者分享文件，软件，像打印机之类的外围设备，或者其它的网络资源。服务器特别地被网络充分利用，有更大的存储器和磁盘存储能力，高速的通信能力和强大的CPU。强有力的工作站进一步被作为维护和管理网站的服务器。窗口技术探索怎样使大型计算机和主机能被做作这个目的。技术之窗学习大型机作为web服务器曾经，廉价的强大功能的计算机，工作站和网络计算机使得昂贵的大型机像恐龙一样笨重。今天大型机正在流行。许多公司正在使用大型机用来处理有大量交易的关键性的应用，因为它提供强大的处理能力和可靠性。大型机也正在支持网上电子交易.一些公司实际上正在使用大型机作为网站服务器，他们认为需要强大的处理能力。美林公司,华尔街的巨头公司，使用大型机来支持它的股票市场的网站。顾客使用网站来获取股票报价，追踪其他的市场行情，安排自己的投资，获取关于贸易公司的信息。对于美林公司，决策相对容易使用大型机作为他们的web服务器更廉价和更容易。美林公司的副总裁jeff Savit解释说：“数据已经在大型机上了”, 把web网站放在任何地方意味着增加新的硬件，安装费用和支持硬件的人员和把数据从大型机移动到更小的web服务器的费用。美林公司不得不在现有的计算机系统中应用新的web服务器。通过不断的把市场信息更新到web服务器上，公司能容易的把信息提供给内部的用户，顾客，和外部网的使用者。对于田纳西州的la vergne的speedserve 来说，决策制定更难。Speedserve 在网上卖书，视频和游戏。他们在网站的点击量超过每天100，000次以前能在一个windows NT 服务器上运行网站。达到那个点以后， NT 服务器不在能够处理大量的事物。公司预期到1998年达到每天一百万的交易量，再加第二个和甚至第三个服务器也不能解决问题。因此他们从将来着想，买了一台IBM S/390来代替。对于speedserve 来说短期的成本是巨大的，但是他们计算通过大型机他们的劳动和支持成本将会更低，他们不再担忧关于增长的空间，速度和稳定性以及其他的增加小型计算机将会面临的问题。Speedserve正在使用大型机中的仅仅10个CPU中的仅仅三个，因此有足够的空间来支持他的贸易的增加。其他的公司使用更小的计算机来作为他们的web服务器，然而他们依靠大型机来传递用户所需要的数据。世界范围内超过70%的的数据传递依靠大型机。公司发现他们能通过建立一个提供web接口的特别的前端软件来在他们的电子贸易的应用中利用存储在现有系统中的数据。软件从大型机上存取所需要的数据并且把他们以web页面的形式来呈现给使用者。在纽约的百变投资顾问，一个致力于退休帐目的经济投资公司，意识到通过使用这种布置来节约成本。顾客能使用他的网站来获取关于他的帐户的关键信息，使用标准的web软件来做转移资金等业务，而不需要使用昂贵的新的系统和软件。思考：举出公司与更小的计算机网络相比更愿意使用大型机的情况，并且解释为什么大型机对于管理是更好的选择。应该考虑什么样的管理，组织，和技术问题？注释：美林公司简介 美林公司1913年查尔斯马瑞(Charles E. Merrill)在纽约创办查尔斯马瑞公司，16个月后，由于查尔斯马瑞的好友艾德蒙德林奇(Edmund C.Lynch)的加盟，公司改名为美林公司（Merrill Lynch Co.），主要经营股票债券业务。1919年美林聘请华尔街第一位债券女经销商安妮格瑞姆斯（Annie Grimes），美林开始在华尔街崭露头角。1928年查尔斯马瑞预感到经济前景不再明朗，加上1929年的经济大萧条，他开始着手私人委托业务的代理。 1941年美林成为华尔街第一个公布年报的公司。1955年美林获得了第一笔10亿美元的包销合同。1960年和1961年，美林分别在伦敦和东京成立美林经纪公司。1985年作为第一家外国证券公司，美林成为东京股票交易市场的常任会员。1988年美林成为美国乃至全球最大的债券和普通股票承销商。1993年美林成为北京第一家美国证券公司。1997年美林私人委托业务量总计达1万亿美元。1999年美林宣称公司为适应数字时代的变化，推出通过互联网为客户提供投资咨询、资金管理、财政计划、 市场信息等商务服务。目前美林已在44个国家和地区建立了自己的公司或办事处，客户委托资产总计1.6万亿美元。巨型计算机和并行处理一台巨型计算机是一个极其复杂和强大的计算机,他主要被用在需要极其快速和有成千上万个复杂因素的计算上。巨型计算机传统上被用在机密的武器研究，天气预测，石油开发和工程应用上，它们都用到复杂的数学模型和模拟实验。尽管极其昂贵，巨型计算机正在开始被商业上用作数据挖掘和大量数据的操作。巨型计算机能几乎同时地从事复杂和大量的计算，因为他们能每秒中执行几千亿次计算，比最大型的主机快许多倍。巨型计算机在一次不处理一条指令而是依赖于并行处理。图6-7所示，复杂处理单元（CPUS）把一个问题分解到更小的部分并且同时工作。一些巨型计算机使用数千台处理器。使一组处理器立即解决相同的问题，它要求重新思考这些问题和需要特别的软件，这一软件能用最有效的方式把问题分配到不同的处理器中，提供需要的数据，聚集许多子任务从而能合理的解决问题。顺序处理 并行处理TASK 1RESULTTASK 2RESULTProgramCPUProgramCPUProgramCPUTASK 2CPUTASK 3CPUTASK 1RESULT图6-7 顺序处理和并行处理。在顺序处理中，每一个任务被分配给一个CPU，在一次处理中能执行一条指令。在并行处理中，复杂的任务被分配给多个处理单元以加快处理结果。一些巨型计算机现在能处理每秒中超过一万亿次数学计算a teraflop。术语 teraflop 来自希腊语的畸胎，在数学中意思是一万亿, flop，是每秒中浮点运算的缩写词。（浮点运算是一个基本的计算机数学运算）。现在的工作是创造10 teraflop 性能的巨型计算机。微处理器和处理能力 计算机的处理能力部分地依靠他们的微处理器的速度和性能。一些微处理机你可以看到芯片被贴上8位，16位或24位设备的标签。这些标签指明了字长，或者机器一次能处理的位数。一个8位芯片能在一个单独的机器周期里处理8比特，或者1字节信息。一个32位芯片在一个单独的周期中能处理32比特或者4字节信息。字长越大，计算机的速度越快。 第二个影响芯片速度的因素是循环速度。在计算机中每一个事件必须被排序以使一个步骤逻辑地跟着另一个。控制单元给芯片设定一个节拍。这个节拍由内部时钟建立并用兆赫来度量（简写是MHZ，代表数百万周/秒）,例如intel 8088芯片，最初有一个4.47兆赫的时钟速度，然而intel Pentium III 芯片有450到500兆赫的时钟速度。 第三个影响芯片速度的因素是数据总线宽度。数据总线在cpu，主存储器和其他设备中间充当高速公路的角色，决定了一次有多少数据能被传输。例如在IBM最初的个人计算机上使用的8088芯片，有16位的字长但只有8位的数据总线宽度。这就意味着数据能被CPU芯片处理16位的程序块，但是每次仅仅在cpu，主存储器和处理设备之间传输8位。另一方面，ALPHA芯片有64位的字长和64位的数据总线带宽。为了使一台计算机每秒执行更多的指令，程序或者处理用户更迅速，必须增加处理器的字长，数据总线宽度或者是循环速度三者之中的一个或者全部。微处理器可通过在设计中简化指令系统集计算（RISC）来使运算更快。一台计算机用来处理数据的一些指令实际上被嵌入在芯片的电路系统中。基于复杂指令集计算的传统芯片在他们的电路系统中有几百个或者更多的指令固定布线。他们执行一个指令需要若干个时钟周期。在许多例子中，对于80%的计算机的任务的来说，仅仅20%的这些指令被需要。如果除去很少使用的指令，留下的指令能执行的更快。RISC计算机仅仅有最频繁使用的指令嵌入在系统中。RISC CPU能再一个单独的机器周期中执行大多数指令和有时能在同一时间内执行复合指令。RISC最适合科学和工作站的计算，在那里有重复的数据和算术和逻辑运算或者为三维图形着色的应用。 另一方面，用传统的处理器编写的软件不会自动的转移到RISC机器；新的软件被要求。许多RISC供应商加更多的指令以吸引大量的顾客，同时传统微处理机的设计者正在把他们的芯片制成流水型以执行指令更快。 应用于多媒体和图形的微处理器已经做了强化视觉效果的改进处理。Intel的MMX（MultiMedia eXtension）微处理器是修改了的带有附加指令一个奔腾处理器芯片，它能增加以图形和声音为特征的许多应用程序的性能。象游戏和视频那样的多媒体应用将能够更流畅，有更多的颜色，并能同时执行更多的任务。例如多个频道的音频，高质量的视频或者动画，和网上通信能在同时运行。先进微型设备AMD-k6的微处理器与奔腾是兼容的并且支持MMX 指令集。因特尔的奔腾芯片也有用于语音识别，成像，视频和网络工作的特别性能。 计算机网络和客户/服务器计算机今天，单独的计算机在大多数处理任务中已经被网络计算机所取代。多台计算机在处理中连接到一个通信网络叫分布处理。与所有的处理都被一个大的中心计算机完成的集中处理相对比，分布处理把处理工作分散在连在一起的pc机，小型机和大型机中。分布处理的一个广泛使用是客户/服务器计算机。客户/服务器计算把处理分散在客户和服务器端。所有的机器都连在网络中，但是每一台机器被分配最适合执行的功能。客户机是用户所需要的功能的入口，通常是一个台式计算机，工作站，或者膝上型电脑。用户通常直接接触的只是客户机的应用部分。经常输入数据或者为了进一步分析检索数据。服务器为客户提供服务并可以从一台巨型计算机或者大型机传输任何东西到另一个台式计算机。服务器存储和处理共享的数据和执行用户看不见的后端功能。例如管理网络。图6-8 阐明了客户/服务器计算机的概念。在因特网上使用客户/服务器计算机模式（见第十章）客户机 服务器请求用户接口应用功能数据应用功能网络资源数据和服务图 6-8 客户/服务器计算机。在客户/服务器计算机中，计算机处理被分配到连接在一个网络上的客户机和服务器上。用户使用客户机。 一个应用程序的部件能在客户和服务器之间被划分五种方式。接口的部件是基本的应用程序界面应用程序如何对用户显得可视化。应用程序的逻辑部件构成了处理逻辑，它由组织的商业规则构成。（一个例子可能是一个有薪水的雇员只按月获取工资）。数据管理部件由应用程序存储和管理的数据组成。 任务的精确的划分取决于每一个应用程序的需要，包括它的处理需要，使用者的数目，和可利用的资源。例如，对于一个大公司的薪水名册的客户的任务可能包括输入数据（例如招收新雇员和记录工作时间），提交询问的数据给服务器，分析检索的数据，并把结果显示在屏幕或者打印机上。服务器部分获取确定的数据和处理薪水名册。它也控制入口，只有授权的用户才能查看和更改数据。 在一些公司使用PC机的客户/服务器网络实际上取代了大型机和小型机。把应用程序的处理从大型计算机转到小型计算机称做小型化。小型化有许多优点。在一个pc机上的存储和处理能力花费是在大型机上同样的能力的花费一小部分。小型化的决定涉及许多因素，除了计算机硬件的价格，还有对于新软件的需要，培训和可能的新的组织程序。 网络计算机和总共的所有权的花费 在客户/服务器计算机的一种形式中，客户机是如此小的以至于计算机处理的大部分发生在服务器上。术语瘦客户机有时被用做指这种排列的客户机或者指网络计算机。网络计算机是更小，更简单，有小型存储器和处理能力的传统计算机的更便宜的版本。最简单的网络计算机不永久的存储任何软件程序或者数据。代替的是使用者从因特网或者一个组织的内部网的中心计算机下载他们需要的软件和数据。中心计算机也为使用者存储信息以便利于以后的检索，有效的减少像硬盘，软盘，和只读光盘存储器和他们驱动等辅助存储设备的需要。一个网络计算机可以由一个pc，一个监视器，一个键盘和一个网络连接组成。如果管理适当，网络计算机和客户/服务器计算机都能减少信息技术资源的所有权的总的花费。总的所有权的花费（TCO）是一个流行的术语指出自己的技术资源花费多少，包括计算机和软件的原始花费，硬件和软件的升级，维护，技术支持和培训费用。网络计算机的支持者相信NCS能够减少TCO因为他们比用当地的处理和存储的PC机有更少的购买费用，因为他们被一个中心计算机 服务器管理和升级。（每个网络计算机能花费$500到$1000。）软件程序和应用程序不用必须购买，安装，和为每一个用户升级，因为软件能被从一个中心点传递和维护。如此多的数据和信息通过网站被传送以至于计算机不必存储他们自己的内容。网络计算机因而能够增加管理控制整个组织的计算机的功能。并不是每个人都同意网络计算机能带来益处。一些研究者认为集中控制计算机会抑制工人的主动性和创造性。对于pc的花费的一些研究质疑是否网络计算机许诺的节省能够实际上实现。PC的价格已经下降导致每一台能1000$或者更少来购买。非常少的软件被设计为网络计算机模式。如果一个发生故障，成百上千的顾客将不能够使用计算机，然而人们如果有一个功能完善的计算机就能够继续工作。一个管理不善的网络计算机系统能被证明和有时和PC机一样没有效率。功能完善的计算机更适合最终用户要求本地机器能处理的变化的应用需求。公司应该仔细检查网络计算机如何能够适合他们的信息技术基础设施。这些问题将要在管理窗口被探讨。组织窗口探讨的是其他的与TCO 问题相关在商业中膝上型电脑的购买和使用。6.4 辅助存储器除了信息和程序为了立即的处理被存储在主要存储器以外，现代计算机系统使用其它类型的存储器以便完成他们的任务。信息系统需要在计算机外部的一个不易丢失的位置存储信息（不需要电子功率）和存储数据的量太大而不适合存储在今天的计算机的任何位置（如一个大的薪水册或者美国人口普查）。数据长期地存储在CPU和主存之外的位置被叫做辅助存储器。在主要存储器使用最快和最昂贵的技术。进入主存储器的信息是电子的，几乎以光的速度产生。辅助存储器是不易丢失的甚至当计算机被关掉的时候也能保存数据。有许多不同种的辅助存储器；最普遍的是磁盘，光盘和磁带。这些媒介能迅速的转移大量的数据到CPU。但是，辅助存储器要求物理的移动以便获取数据，因此相对于主存储器，它是相对慢的。磁盘今天最广泛使用的辅助存储器媒介是磁盘。有两种磁盘：软盘（用在pc上）和硬盘（用在商业的磁盘驱动器和PC 上）。硬盘是有氧化铁薄层的薄钢盘。在大型系统中，多个硬盘被装在一个垂直的轴上。图6-10指出了在一个大型系统中的一个商业硬盘组套。它有11个磁盘，每一个有两个表面，上面和下面。但是，尽管有11个磁盘，没有信息被记录在顶部和底部表面；因而，在一个硬盘套组中仅仅有20个记录。在每一个表面，数据被存储在磁道上。读/写磁头水平地移动旋转磁盘到200个位置中的任何一个，叫做柱面。在任何这些柱面中的任何一个，读/写能导致读或者写信息到被称做磁道的磁盘表面区域的20个不同的同心圆中。（每一个磁道包含若干个记录。）柱面是在磁盘组中同一垂直线上的旋转磁道。读/写磁头能通过柱面号，记录表面的号和数据记录号来直接的访问特定的记录。整个磁盘组被安装在一个磁盘驱动器或者磁盘机中。更大型的主机或者小型机系统有多个磁盘驱动器，因为他们需要巨大的磁盘存储容量。磁盘驱动器性能能通过使用一个叫做RAID（廉价磁盘冗余阵列）的磁盘技术来加强。RAID设备把超过一百个6.25英寸的磁盘驱动器，一个控制器芯片，和专业化软件封装进一个单独的大的设备中。