计算机专业英语教程翻译

1、1.1细看解决器与主存储器我们已经理解到所有计算机有类似的能力且能执行相似的功能,尽管某些也许比其她的快。我们懂得电脑系统有输入、输出、仓储、加工的元件,还懂得解决器是计算机系统的“智能”部分,并且懂得一种简朴的计算机系统可以有几种解决器。我们已经讨论了在电脑系统中数据以被称作位的电子状态来表达。我们目前准备阐释计算机系统核心的内部活动解决器。电脑的内部操作很有趣,但真的没有什么奥秘的事。这种神秘性存在于那些道听途说和相信科幻作家的人心中。计算机是不会思考的电子设备,它必须插入电源,就像一台烤面包机或一盏灯。毫不夸张地讲，市场上有几百种不同类型的计算机在销售。每种类型也许都很复杂,但每个解决器

2、,有时被称为中央解决器或者说CPU,只有两个基本部分:控制单元,算术和逻辑单元。主存储器在解决器的内部发挥着重要作用。这三个主存、控制单元,算术和逻辑单元一起工作。让我们来看看她们之间的功能和联系。与磁辅助存储设备,如磁带、磁盘相比，主存没有移动部件。没有机械的运动,数据可以以电子的速度被存取访问,接近光速。今天大多数电脑的主存使用DRAM(动态随机访问存储器)技术。先进的DRAM芯片大概有1/8邮票那么大，大概可以储存256,000万位或多于25,600,000字符的数据。主存储器,或者主存,提供应解决器的程序和数据临时的存储。在可执行程序或数据可以被解决之前，所有的程序和数据必须被从输入设

3、备(如VDT)或从辅助存储(如磁盘)转移到主存储器。重要的存储空间总是很少;因此,在一种程序被执行后，它占领的储藏空间会被重新分派给另一种等待执行的程序。图1 - 1阐明了所有的输入/输出(I / O)“读”或“用”重要的存储。图中(输入)探讨是在VDT上。消息被查询的形式，是通过一种渠道到主存储器(犹如轴电缆)。消息被解释，解决机从辅助存储设备取出所需的程序和数据。程序和数据被“装好”,或移动,从辅助存储器到主存储器。这是一种无损阅读过程。也就是说,程序和数据被从重要存储器(临时的)和辅助存储器(永久)中读取。数据根据程序指令被操作,报告被从主存储器写入到打印机。一种程序指令或一块数据保存在

4、的特定的主存单元被称为地址。地址容许程序指令和数据被存储，访问和加工。每一种地址的内容随着不同程序的执行和新的数据的解决是不断变化的。主存储器的另一种名字是随机存取存储器,或RAM。一种特殊类型的主存储器,称为只读存储器(ROM),不能被程序员改写。ROM的内容被制造商作为“只读”所固化（设计在芯片的逻辑上）。当你打开微机系统,一种ROM中的程序自动启动计算机系统。然后ROM程序初步显示屏幕提示。ROM的一种变种是可编程的只读存储器(PROM)。RPOM是让顾客能装载“只读”的程序和数据的ROM。一旦一种程序被加载到PROM,它简直从不变化。然而,如果你需要可以修改内容的PROM，有EPROM

5、,可擦写的PROM。在写操作之前,所有的储存单元必须被删除到同样的初始状态。一种更具有吸引力的形式的主读存储器是电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。在任何时候都可以写入，不需擦除原先内容，且只是更新寻址到的字节或多种字节。EEPROM把非易失性长处和可更新、需更新的地方的灵活性结合起来，修改时使用一般的总线控制线、地址线和数据线。另一种形式的半导体内存是闪存(这样命名由于速度)。闪存在耗费和功能上介于EPROM和EEPROM之间。和EEPROM同样,闪存使用的是电擦除技术。整个闪存在一种或几秒钟内可以被消除,这比只读存储器快得多。此外,也许消除只是块的内存,而不是整个晶片。然而,闪存不提供

6、字节级的擦除。与EPROM同样,闪存每位只使用一种晶体管,因此能达到EPROM的高密度。高速缓冲存储器程序和数据从辅助存储装载到RAM，由于从RAM访问一种程式指令或者一段数据所需要的时间远远低于从辅助存储器。从磁盘存储器上存取单个数据所花的时间，可以从RAM中存取几千条指令或数据。RAM实质上是一种数据和程序的高速起降缓冲区。事实上,没有什么真正发生在计算机系统中,直到程序指令和数据转移到解决器。这转移到解决器的指令和数据也许是费时的,虽然在微秒级速度。为了增进指令和数据更快的转移,大多数电脑到解决器被设计通过高速缓冲存储器。高速缓冲存储器重要被电脑设计师用于增长吞吐量(计算机系统的工作速率

7、)。像RAM同样，高速缓存是一项高速起降缓冲区程序数据和指令。然而,缓存存储器使用静态存储器(静态的内存)技术,大概有RAM的10倍速度和100倍的耗费。只有RAM一小部分的内存容量，高速缓存只保持下一步也许需要由解决器解决的程序和数据。两种类型的高速缓冲存储器广泛应用于电脑。第一种被称为内部缓存和建在中央解决器的芯片。第二个,外部高速缓存,位于接近CPU的地方。计算机可以有几种不同层次的高速缓冲存储器。一级缓存几乎总是建成芯片。二级缓存曾经是外部高速缓存,但目前一般像一级缓存同样也建到CPU。1.2 总线互连总线是连接两个或多种设备的通信通路。总线的核心特性是，它是一条共享传播介质。 多种设

8、备连接到总线上，任一种设备发出的信号可觉得其她所有连接到总线上的设备所接受。如果两个设备同步传送，它们的信号将会重叠，引起混淆。因此，一次只能有一种设备成功地（运用总线）发送数据。典型的状况是，总线由多条通信通路或线路构成，每条线(路)可以传送代表二进制1和0的信号。一段时间里，一条线能传送一串二进制数字。总线的几条线放在一起能同步并行传送二进制数字。例如, 一种8位的数据能在8条总线线上传送。计算机系统包具有多种不同的总线，它们在计算机系统层次构造的各个层次提供部件之间的通路。连接重要计算机部件(解决机, 存储器, I/O)的总线称为系统总线。系统总线一般由50100条分立的(导)线构成。每

9、条线被赋予一种特定的含义或功能。虽然有许多不同的总线设计，但任何总线上的线都可以提成三个功能组：数据线、地址线和控制线。此外也许尚有为连接的模块提供电源的电源线。数据线提供系统模块间传送数据的途径，这些线组合在一起称为数据总线。典型的数据总线涉及8、16或32根线，线的数量称为数据总线的宽度。由于每条线每次传送1位，因此线的数目决定了每次能同步传送多少位。数据总线的宽度是决定系统总体性能的核心因素。地址线用于指定数据总线上数据的来源和去向。例如，如果解决机但愿从存储器中读一种字的数据，它将所需要字的地址放在地址线上。显然，地址总线的宽度决定了系统最大也许的存储器容量。控制线用来控制对数据线和地

10、址线的访问和使用。由于数据线和地址线被所有部件共享，因此必须用一种措施来控制它们的使用。控制信号在系统模块之间传送命令和定期信息。定期信息指定了数据和地址信息的有效性，命令信号指定了要执行的操作。大多数计算机系统使用多总线，这些总线一般设计成层次构造。图1.3显示了一种典型的高性能体系构造。一条局部总线把解决机连接到高速缓存控制器，而高速缓存控制器又连接到支持主存储器的系统总线上。高速缓存控制器集成到连接高速总线的桥中。这一总线支持连接到：高速LAN、视频和图形工作站控制器，以及涉及SCSI 和FireWire的局部外设总线的接口控制器。低速设备仍然由分开的扩大总线支持，用一种接口来缓冲该扩大

11、总线和高速总线之间的通信流量。迅速外设部件互连提高性能在过去的十年里，PCI总线始终是PC机和服务器的主流I/O架构。PCI传送由微解决器、网卡、图形卡和与它相连的其她子系统所产生的数据。然而，随着计算元件的速度和性能的提高，PCI的带宽限制和并行效率低下逐渐成为系统性能的瓶颈。PCI是一种有多种适配器的单向平行总线体系构造，必须争夺可运用的总线带宽。虽然PCI接口的性能几年来不断得到改善，但信号偏离（数据位达到目的地太晚），信号路由以及无法减少电压或提高频率等问题，无不表白该架构走到了尽头。额外的努力去提高它的性能将会耗费很大并且不切实际，某些卖主，涉及业内某些最大最成功的系统开发商，发起了

12、一项被称为PCI Express的I/O架构（最初被称为第三代I/O，或3GIO）。PCI Express是点对点的切换体系构造，发明了高速、CPU和系I/O统之间的双向链接（开关是由主桥连接到CPU上）。每一种这些链接均有一种或多种涉及四条线的线缆两条用来传送数据两条用来接受数据。这些线缆的设计能使其在低电压下的使用(导致低力量的使用),减少电磁排放,消除信号偏离,减少成本自然也提高了性能。在最初的设计实现中, PCI Express可以得到在每条线路上的每个方向以2.5 Gbit/秒的速度转移。相比之下,PCI-X1.0版本的PCI架构,是如今最常用的,提供1 Gbit /秒的吞吐量。PC

13、I Express卡的吞吐量可在四或八线配备(称为x4和x8),x4 PCI Express卡所能提供的吞吐量高达20 Gbit/秒，而x8 PCI Express卡所能提供的吞吐量高达40 Gbit/秒。初期尝试创立一种新的PCI架构失败了，这在一定限度上是由于她们需要太多的变化到系统和应用软件。驱动程序，实用程序和管理应用均需要被改写。PCI Express的开发人员消除了对新操作系统支持的依赖，让PCI兼容的驱动程序和应用程序无需变化就能在PCI Express硬件上运营。将来总线开发人员正在提高PCI Express的可扩展性.目前服务器和桌面系统支持PCI Express适配器和图形

14、卡高达8通道，这种体系构造在将来可以支持多达32个通道。第一种光纤通道主机数据适配器被设计来支持四通道而不是八通道,部分因素是由于服务器开发商已经将她们的系统设立成了四通道插槽,。甚至更大的带宽是必须的,执行一条八通道道设计可以将性能提高一倍，如果系统中没有其她瓶颈。这种可伸缩性加上每个通道的速度有望加倍，达到5Gb/s(兆位/秒)，将保持PCI Express 在可预见的将来仍然是设计师课实行的方案。PCI Express是PCI 上重大的提高，并且，在它的发展路上正逐渐形成对PC机，服务器的更多的新的原则。它不仅可以减少成本,提高可靠性,但是它也大大提高了性能。应用程序如音乐、视频流、视频

15、点播、网络电话和数据存储将受益于这些改善。2.4 外部接口: SCSI和火线I/O模块到外设的接口必须按该外设的性质和操作来设计改制。接口的一种重要特性是串行还是并行。在并行接口中，连接I/O模块和外设的线有多根，同步传送多位，就象在数据总线上同步传送一种字的所有位。在串行接口中，只有一条线用于传送数据，每次传送一位。一般，并行接口用于高速外设，诸如磁盘和磁带。串行接口更常用于打印机和终端。什么是USB？在计算机周边呆过2到3年以上的人都懂得USB试图解决的问题在过去，把储设备连接到计算机始终是头痛问题！打印机连接到并行打印机端口，而大多数计算机只有一种。Zip驱动器那些设备需要一种计算机的高

16、速连接也将使用并行端口，常常很少成功且速度不快。调制解调器使用串口端口。大多数计算机最多有两个串行端口，并且在大多数状况下，它们是很慢的。需要更快连接的设备有它们自己的卡，这些卡必须插入计算机机箱内相符合的卡槽口。遗憾的是，卡槽口的数目有限，并且你需要一种博士生为某些卡安装软件。USB的目的是结束所有这些头痛问题。通用串行总线给你一种单一的、原则的、容易用的措施，把多达127个设备连接到一台计算机上。把一台USB设备连接到计算机是简朴的你只要在你的机器背后或正面找到USB插头插入即可。如果它是一种新设备，操作系统自动检测到它，并规定该设备的驱动程序盘。如果该设备已经安装，计算机就激活它并开始与

17、它通话。USB设备可以在任何时间连接和断开。 一根USB电缆有两根线用于电源（+5伏和地线），一根双扭线传送数据，低功率设备（为鼠标）可以直接从USB总线获得它们的电源。高功率设备（为打印机）有它们自己的电源并从总线获得极小的电源，单根USB电缆能延伸5米长；用几种集线器，设备可以离主机30米（6根电缆）。许多USB设备有它们自己的内部电缆，且该电缆有一种“A”连接。如果没有内部电缆的话，那么该 “A”插口上行接向计算机“B”插口下行接到个别的设备通过在上行端口和下行端口使用不同的插口，就不也许搞混乱如果你把任何USB电缆的“B”插头连接到一种设备，那你懂得它会正常工作。类似地，你可以把任何“

18、A”插头插入任何“A”插座，并懂得它会正常工作。USB2.0 4月发布了USB2.0版本的原则，它作为USB1.1的升级版。USB2.0（高速USB）为多媒体和存储应用提供附加的带宽，并且比USB1.1快40倍的数据传播率。为了使消费者和制造商能平滑的过度，USB2.0与原先的USB设备完全向前和向后兼容，并且也能用为原先的USB制造的电缆和连接器工作。 由于支持3钟速度方式，USB2.0支持低带宽设备，如键盘和鼠标，以及高带宽设备，如高辨别率Web相机、扫描仪、打印机和高兼容存储系统。USB2.0的使用已使PC工业界领导者们加速开发下一代PC外设来补充既有的高性能PC。USB2.0的传播速率

19、也推动了开发下一代PC和应用程序。除了改善功能和鼓励革新，USB2.0提高了顾客应用程序的生产率，并且容许顾客同步运营多种PC应用程序或若干高性能外设数据传播当主机开机时，它询问所有连接在通用串行总线上的设备，且分派每个设备一种地址。这个过程称做计数当设备连接到总线时设备也被计数。主机也从每个设备查出它但愿进行哪一种数据传播。中断模式鼠标或键盘等设备，发送很少的数据会选择中断模式。成批模式打印机等设备以大的数据包接受数据，因此使用成批传播模式。一块数据发送给打印机（个字节块）且被检查拟定它是对的的。等时模式流设备使用等时模式，数据在设备和主机之间以实时方式流动，且没有错误校正。主机也能用控制包

20、发送命令或查询参数。火线串行总线随着解决机速度达到1GHz, 以及存储设备有几千兆位，个人计算机和服务器对I/O的规定是很苛刻的。因此，对开发一种高速接口来替代SCSI和其她小型系统的I/O接口始终存在着很大的爱好。其成果是高性能串行总线的IEEE原则1394, 一般称为火线。火线比SCSI和其她I/O接口有许多长处。它的速度快、价格便宜并且容易实现。事实上，火线不仅在计算机系统，并且在消费者电子产品，如数码相机、VCR和电视机都很受欢迎。在这些产品中，火线用于传送视频图像，这些视频图像正在越来越多地来自于（诸如数码相机，数码摄相机等）数字化设备。火线接口的强项之一是采用串行传送(每次一位)而

21、不是并行传送。并行接口，如SCSI，需要较多的线，这意味着较宽、较贵的电缆以及较宽、较贵的带有更多引脚（要弯曲或断开）的连接器。一条带有多根线的电缆需要屏蔽保护以避免线之间的电干扰。此外，恰恰在计算机增长计算能力和I/O规定期，它们的体积正变得更小。手提式和袖珍式计算机给连接器很小的空间，但却需要高速数据传播率来解决图象和视频。火线的目的是提供单个接口，带有简朴的连接器，它可以通过单个端口来解决许多设备，因此，鼠标、激光打印机、SCSI、外部磁盘驱动器、声音，和局域网连接都能用这单个连接器所取代。这种连接器是受Nintendo Gameboy中所用的连接器的启发。它的使用是如此以便，顾客只要在

22、机器背后插入即可。火线使用菊花链配备，从单个端口可连接多达63个设备。并且多达1022条火线总线能用桥接器互连，使得系统能支持所需要那么多的外设。火线提供人们所知的热插入，它不需要关闭计算机系统或重新配备系统就能连接和断开外设。3.1 C+和面向对象的程序设计某些面向对象的程序设计概念在语言间渗入。例如微软Quick Pascal是容许使用对象的第一批语言中的一种。C+有什么使得它是一种适合于开发面向对象程序的语言？犹如先前所提到的，答案是类（class）数据类型。给该语言建立对象之能力的是建立在C构造类型之上的C+类（class）类型。尚有，C+把此外几种特性引入面向对象的程序设计，这些特性

23、并不涉及在简朴地运用对象的其她某些语言中。C+的长处涉及强类型、运算符重载和较少地强调预解决。的确你能使用其她某些产品和采用其她某些语言来进行面向对象的程序设计，但是采用C+的众多好处是明显的。这是为面向对象的程序设计而设计的语言，并非（既有语言的）式样翻新。面向对象的程序设计是一种程序设计技术，使得你能把某些概念看作多种各样的对象。通过使用对象，你能表达要被执行的任务、它们之间的互相作用和必须观测的某些给定的条件。一种数据构造常常形成某个对象的基本；因此，在C或C+中，构造类型能形成某种基本对象。与对象的通信，如前提到的，能通过使用消息来完毕。消息的使用类似于在面向过程的程序中对函数的调用。

24、当某对象收到一种消息时，涉及在该对象内的某些措施作出响应。措施类似于面向过程程序设计的函数。然而，措施是对象的一部分。C+的类是对C和C+构造类型的扩大，并且形成了面向对象程序设计所需要的抽象数据类型。类能涉及紧密有关的某些条目，它们共享某些属性。改正式地说，对象只但是是类的实例。最后，应当浮现涉及诸多对象类型的类库，你能使用这些对象类型的实例去拼合程序代码。在你更具体地考察这些术语之前，一种好的主意是熟悉与C+和面向对象程序设计有关的此外几种概念，犹如下面几节所述的。封装封装指的是每个对象把它的成员数据和成员函数（措施）组合成单个构造的方式。图3-1举例阐明了你如何能组合数据域和措施以建立对

25、象。典型地，一种对象的描述是一种C+类的一部分， 且涉及对该对象内部构造的描述、该对象如何与其她对象有关，以及把该对象的功能细节和该类的外部相隔离的某种形式的保护。C+类构造做到了所有这些。在一种C+类中，你使用私有的、公共的和/或受保护的描述符来控制对象的功能细节。在面向对象的程序设计中，公共（public）部分一般用于接口信息（措施），使得该类可在各应用中重用。如果数据或措施被涉及在公共部分，它们在该类外部也可用。类的私有部分把数据或措施的可用性局限于该类自身。涉及数据或措施的受保护部分被局限于该类和任何派生子类。类层次构造C+类事实上用作创立对象的模板或模式。从类描述形成的对象都是该类的

26、实例。开发类层次构造是也许的，其中有一种主类和几种子类。在C+中， 做这事的基本是派生类。父类表达更一般化的任务，而派生子类执行某些特定的任务。例如，早先讨论的林肯类也许涉及整个林肯系列公共的数据和措施，诸如引擎、检测仪表、电池、制动能力和操纵。从父类派生的子类，诸如Tour Car、Mark 和Continental也许涉及该类专用的某些款项。例如，1995 Continental是该系列中唯一具有积极悬架系统的汽车。继承面向对象程序设计中的继承使得一种类能继承某对象类的某些性质。父类用作派生类的模式，且能以几种方式被变化（在下一章中你将理解成员函数能被重载、新的成员函数能被添加，并且成员存

27、取特权能被变化）。如果某个对象从单个父类继承其属性，称为单继承。如果某个对象从多种父类继承属性，便称为多继承。继承是一种重要概念，由于它使得不必对代码做大的变化就能重用类定义。继承鼓励重用代码，由于子类是对父类的扩大。多态性与类层次构造有关的另一种重要的面向对象概念是公共消息能被发送到诸父类对象和所有派生子类对象。按正式的术语，这称为多态性。多态性使每个子类对象能以一种对其定义来说合适的方式对消息格式作出响应。试设想收集数据的一种类层次构造。父类也许负责收集某个个体的姓名、社会安全号、职业和雇佣年数，那末你能使用子类来决定根据职业将添加什么附加信息。一种状况，一种管理职位会涉及年薪，而另一种状

28、况，销售员职位会涉及小时工资和回扣信息。因此，父类收集一切子类公共的通用信息，而子类收集与特定工作描述有关的附加信息。多态性使得公共的数据收集消息能被发送到每个类。父类和子类两者都以对该消息是恰当的方式作出响应。多态性增进既有代码的可扩大性。虚函数多态性赋予对象以当对象的精确类型尚未知时响应来自例行程序之消息的能力。在C+中这能力是迟绑定的成果。使用迟绑定，地址在运营时刻动态地拟定，而不是犹如老式的编译型语言在编译时刻静态地拟定。这静态的（固定的）措施往往称为早绑定。函数名被替代为存储地址。你使用虚函数来完毕迟绑定。在随后的派生类将通过重定义函数之实现而重载该函数时，在父类中定义虚函数。当你使

29、用虚函数时，消息不是直接传给对象，而是作为指向对象的指针传送。虚函数运用了地址信息表， 该表在运营时刻使用构造符而被初始化。一种构造符每当创立它的类的一种对象时被调用。这里构造符的工作是把虚函数与地址信息表链接，在编译运转期间虚函数的地址是未知的；相反，给出的是（在运营时刻拟定的）地址表中将涉及该函数（入口）地址的位置。3.3java简介Java是为了应对在异构条件下、全网分布式环境的应用开发背景的挑战而设计的。其中最重要的挑战就是在系统资源消耗最低的状况下的安全传送应用,可以运营在任何硬件和软件平台,可扩大动态变化。Java开发源于一种研究筹划的一部分，开发在多种多样的网络设备和嵌入式系统中

30、使用的先进软件。目的是发展一种体积小、可靠性高、便携式的、分布式的、实时操作平台。当项目开始时,C+ +是精选的语言。但随着时间的推移，由于C+产生的问题逐渐明显，最佳的解决措施就是发明一种全新的语言平台。设计和架构决策从多种各样的语言中得出，如Eiffel, SmallTalk, Objective C和Cedar/Mesa。对于开发一套安全的、分布式、基于网络环境的，最后顾客应用程序从网络兼容设备到万维网和桌面的程序来说，成果得到的语言平台被证明是抱负的。Java的设计需要是被计算环境的本性所驱使,在其中软件必须被展开。大量增长的因特网和万维网引领我们以一种全新的角度看待软件的发展和分布。

31、为了在电子商务和分布式环境中生存,在异构的分布式网络中，Java必须保证有应用在多种平台的安全性，高性能和鲁棒性。在多平台的异构式网络的操作，使老式方案的二进制分布、发布、升级、补丁等变得无用。为了在这剧烈的竞争中生存，Java必须是总体构造不带偏向性的、可移植的，且能动态地自适应的。Java系统的浮现很容易地满足了这些需求,因此它可以很容易地被大多数开发者应用进行编程；同样地，目前的开发者可以非常容易地学习Java；面向对象,运用现代软件开发措施和融入分布式客户端-服务器应用程序中；多线程，对高性能应用程序，需要完毕多种并发活动,如多媒体；可解释,为了获得最大的可移植性和动态能力。此外,上述

32、规定的集合了相称多的时髦术语,因此让我们应在使用之前检测她们以及她们各自的长处。Java和她的实时系统以全新的方式相结合产生了灵活的强大的编程系统。你的应用程序使用Java开发的软件可在多种机器总体构造、操作系统和图形顾客接口间移植，安全、高性能。使用Java,你作为一名软件开发者的工作更容易了基于Java的坚实基本，集中你的所有的注意力在运营创新的产品的最后目的上。更好的软件方式开发是在这里,目前,给你带来Java语言平台。很有力的语言Lisp, TCL, 和SmallTalk常常用于原型构造技术。她们成功的因素之一是它们具有鲁棒性你不必紧张释放或损坏内存。同样,在Java编程时程序员可以相

33、对无所畏惧的解决内存问题；无用单元回收系统使程序员的工作大为容易;卸下了程序员肩上的存储管理之承当，存储分派错误不再发生。一般觉得像LISP、TCL、和SmallTalk这样某些语言十分适合于原型法的另一理由，是由于它们不规定你受初期决定的约束这些语言的语义是很丰富的。Java有恰恰相反的性质:它逼迫你做出明确的选择。随着这些的选择尚有诸多辅助措施你可以写措施调用,如果你有什么错了,它会在编译时将这些告诉你。你不必紧张措施调用错误。4.1操作系统概述操作系统是作为软件之间的接口电脑顾客和计算机硬件。操作系统的目的是提供一种环境,让顾客可以执行程序的。最基本的目的是一种操作系统,使计算机系统使用

34、以便。次要目的是使用电脑硬件在一条有效途径。我们可以觉得一种操作系统为一种资源分派程序。计算机系统可以有诸多资源要解决的一种问题:例如CPU时间、内存空间,文档保存、输入/输出(I / O)设备等等。操作系统作为这些内容的管理者及分派于某些特定的程序和顾客所需要的任务。由于也许有诸多,也许互相矛盾的，资源的需求、操作系统必须决定哪些祈求是分派的资源，以公平和有效率地操作计算机操作系统。初期的计算机是从控制台运营 （物理） 很大的机器。程序员将编写一种程序，然后直接从该操作员的控制台运营该程序。软件如汇编、 装载机和编译器改善了以便的编程系统，但还需要大量的设立的时间。为了减少启动时间、经营者被

35、雇用和类似的工作是成批排在一起。批解决系统容许自动工作被常驻监控程序排序,很大的改善了综合运用计算机。计算机已经不再有等人类的操作。CPU运用仍然很低,但是由于移动的缓慢速度相对I / O设备到中央解决器。离线运营实验设备缓慢。缓冲是另一种措施提高系统性能的输入、输出重叠,并给出计算一种单一的工作。最后,容许中央解决器重叠设备工作的输入和输出计算与其她的工作。后台还提供了许多已读取和正在等待运营的工作。这份工作支持多道程序设计的概念池。与多道程序设计中,几项工作,保持在记忆在同一时间,中央解决器被转回之间穿行以增长CPU运用率、减少总实时用来执行一种工作。为了提高效率而发展的多道程序设计, 也

36、容许时间共享。共享操作系统容许许多顾客(从一种到数百) 交互地在同一时间内使用计算机系统。由于系统从一种顾客到下一种顾客的迅速的转换，每个顾客都会有她拥有自己的电脑的感觉。其他的操作系统类型涉及实时系统与多解决器系统。, 实时系统常常在专用应用系统被用作控制装置。传感器将数据传给计算机。计算机必须分析数据,很有也许调节控制来修改传感器的投入。控制科学实验的系统,医学计算机系统,工业控制系统,以及某些显示系统都是实时系统。实时多任务操作系统具有明确的固定的时间限制。解决必须在规定的时间内完毕，否则系统将失效。多解决器系统上有一种以上的CPU。明显的优势是更大的计算能力和可靠性。对于多解决器和多解

37、决计算机有多种类型的操作系统。这是对于多种CPU系统某种限度的也许辨别两种类型的操作系统，松散耦合的,如网络操作系统和分派操作系统,和紧耦合的,如并行操作系统。我们应当看到, 松与紧耦合的软件是大体类似于松与紧耦合的硬件。操作系统必须可以保证计算机系统的对的运营。为了避免顾客程序干扰系统的对的运营,硬件修改为两个模式:顾客模式和监控模式。许多的指令(如I / O指令,停止指令)有特权,并且只能在监控模式下运营。监控程序所在的内存也必须保护起来以防顾客修改。定期器可以避免死循环。一旦对基本的计算机构造作了这些变化（两种方式，特权指令，内存保护，时钟中断），就有也许写出对的的操作系统。4.3 窗口

38、管理程序窗口管理程序管理那些用来互换应用程序和顾客之间信息的设备。输出设备涉及视频显示屏和声音合成器。输入设备涉及键盘和指点器，诸如鼠标、操纵杆、控制球、或光笔。窗口管理程序与输出设备的设备驱动程序交互把信息呈现给顾客，与输入设备的设备驱动程序交互获取表达顾客正在输入信息的消息。应用程序和脚本执行引擎把表达到位图或PostSript表达法的图像传给窗口管理程序，窗口管理程序把这些图像呈现给顾客。窗口管理程序把顾客通过输入设备输入的消息返回给应用程序和脚本执行引擎。窗口管理程序已十分普及，由于它们支持许多对终端顾客和应用程序开发者两者都十分有用的特性。顾客与多种进程交互。窗口管理程序把窗口分派给

39、每个进程。如果每个进程与一种显示在显示屏上的窗口有关，那么多种进程可以共享一种视频显示屏。顾客通过观看分派给进程的窗口之内容和向其窗口处在激活状态的进程发命令来观测进展 (即执行状况)和控制各进程。顾客容易在应用程序之间移动信息。 窗口给顾客提供了一种在应用程序之间传送信息的措施。图4-1举例阐明了一种有3个窗口的显示屏。一种窗口分派给正文编辑程序，另一种分派给电子表格程序，而第三个窗口分派给数据库程序。在这个例子中，顾客一方面用数据库应用程序从数据库检索某些数据。然后顾客从检索得到的数据中选择某些，并把这些数据移到第二个窗口中的电子表格程序。电子表格应用程序计算合计和总计信息，然后顾客把计算

40、成果移到分派给正文编辑程序的窗口。顾客使用正文编辑程序把总计信息集成到正在用正文编辑程序准备的报告中。顾客访问远程应用程序。某些窗口管理程序可以通过通信系统把一种窗口分派给运营在远程计算机上的一种进程。例如，工作站的顾客但愿访问某台大型机上的数据库。该顾客祈求窗口管理程序创立窗口，在该窗口中顾客可以输入对那台大型机上的数据库管理系统的祈求。在该祈求被解决后，窗口管理程序在该窗口中显示从数据库管理系统来的成果。顾客对一种进程有多种视图。某些窗口管理程序可以把几种窗口分派给一种应用程序：每个窗口把该应用的某个方面显示给顾客。多种窗口对顾客也许是有用的，可提供该应用程序的多方面视图。例如，在图4-2

41、中，两个窗口已分派给一种筹划系统。一种窗口显示图形，展示在一种项目的各任务之间的优先关系。另一窗口显示了每个任务完毕的比例。顾客接受事件。当一种进程发现顾客应当懂得的某些非正常事件，该进程告知窗口管理程序显示一种描述该事件的消息。顾客将注意到该消息的浮现，并采用合适的动作。用窗口管理程序可以构造复杂的顾客接口。大多数窗口管理程序均有程序库，涉及多种各样的、可重用的交互对象，这些对象可用来构造复杂的顾客接口。终端独立性。某些窗口管理程序工作在一大类终端和工作站上，并且相应用程序隐藏了这些终端和工作站之间的差别。终端独立性增长了应用程序对多种各样的终端和工作站的可移植性。5.1互联网世界上存在许多

42、网络，常常用不同的硬件和软件。有一种网络连接的人常常想要与另一种网络的人们相交流。这个欲望需要把不同的，常常是不可兼容的网络连接到一起，有时候需要使用名叫网关的机器来连接，和提供需要的翻译，同步根据硬件和软件。一种互相连接的网络的集合被称为互联网络或因特网。因特网的一种一般形式石油广域网连接的局域网的集合。因特网（标记为大写字母I）意味着一种特定的世界范畴的互联网，她是广泛用于连接大学、政府机关、公司和私人个体的。到1995年，有许多的主干网，数以百计的中级网络，成千上万的局域网，上百万的主机，和上千万的顾客。这个大小每年大概会翻番。大部分的增长来自于网络与因特网间存在的连接。将因特网连接在一

43、起的粘合剂是TCP/IP参照模型和TCP/IP合同栈。TCP/IP是普遍服务成为也许，并且可以与电话系统和19世纪的铁路采用的原则轨距相比。因特网是现实世界中人们的巨大的全球性社区。在这个网上，人们在众多主题上不断推出的有价值的资料是你一辈子也读不完的。如果你还没有运用网络，这就是你所缺少的：电子邮件。让你发信息到俄罗斯、日本等等。文献传送合同（FTP）。从世界各地成千上万的电脑上免费下载。网络论坛。其内容比你从射箭术到股票行情所能读到的一切更有趣，更热闹和更多智慧。万维网。一种迅速发展的图形电子文档全球网，你可以浏览，与其交互，甚至可以建立自己的文档。新科技。全球聊天，视频会议，传真，自由的

44、国际电话和更多。万维网是一种访问链接文档的体系构造框架，它通过因特网传播到成千上万的机器上。由于网络基本上是一种客户端服务器系统，我们同步讨论客户端（例如顾客）和服务器端。从使用者的观点，网页是世界性巨大的文档集成，一般简称为页。每个页涉及指向其她有关页面的连接（指针），在世界的任何一种角落。使用者可以跟随连接，这个链接把顾客带到所指向的页面。进程可以无限制的反复，在这个过程中也许通过上百个链接页面。指向其他页面的页被说成是超文本。网页可以涉及色彩桌面设计，超文本链接，交互脚本，声音，图像，甚至虚拟现实。当超文本页面混合其她媒体，成果就成了超媒体。网页以浏览器的形式观看。每个网站均有一种服务器

45、进程听从TCP80端口连接客户（一般是浏览器）。建立连接后，客户发送一种祈求，服务器发送一种答复，然后这个连接被释放。定义合法的祈求和答复的合同被称为超文本传播合同。使用它的一种简朴例子也许会提供一种网络服务器如何工作的合抱负法。举个例子，我们可以想象顾客刚点击了某篇文本或者也许是一种指向页面的图标，名字（统一资源定位器）是。URL有三部分：合同的名字，页面所在机器的名字，涉及页面的文献的名字。顾客点击页面和页面被显示之间发生的环节如下：浏览器决定体育统一资源定位器浏览器向DNS祈求的IP地址。DNF答复浏览器向80端口做传播控制合同然后它发送一种命令服务器发送文献TCP连接被释放浏览器显示的

46、所有文本浏览器获取并显示里的图片网上冲浪当你的网页浏览器打开，你被连接到互联网时,目前被指定为你的浏览器的开始页或者主页的页面将显示在浏览器窗口。一般这一页是你的浏览器、学校或互联网服务供应商的网站的主页,但是一般它可以变成使用你的浏览器的选项或优先权对话框的任何网页。所有的浏览器均有导航工具通过你目前网页访问量来协助你向前或向后,以及因特网会话的菜单选择按钮或打印的网页,如有需要。图5-2阐明了最常用的微软因特网浏览器和网景导航浏览器的零件。使用统一资源定位器和超链接从开始网页转到新的网页,您可以在浏览器的地址栏或位置栏键入合适的统一资源定位器,然后按回车键。你可以编辑既有的统一资源定位器或

47、删除它并建立一种新的类型。要拟定精确地匹配拼写、大写和标点。如果你不懂得何种统一资源定位器是合适的类型，你可以搜索一种合适的网页，作为简短的讨论。如果网页上显示了一种你想去的超链接，简朴的点击这个链接。记住，超链接可以是文本或者基于图片的。如果你不拟定网页上的某个东西与否是一种链接，把你的鼠标箭头放在它上面一会儿。如果它是一种链接，这个箭头就会变化来表白它是一种连接。新页的统一资源定位器也被显示在浏览器的状态栏里。一旦你点击这个超链接，合适的网页会被显示。要回到前一种网页，就点击浏览器工具栏上的后退键。要打印目前的网页，使用浏览器打印键或从浏览器的文献菜单选择打印。你也许在网页上遇到的东西当你

48、搜索万维网时，你将会在网页上碰见许多不同的对象。尽管我们不能在多种也许的网页组件上进入一种进一步的讨论，但是熟悉最常用的事物是有好处的，这样你就会在遇到它们的时候懂得如何解决它们。你会遇到的某些常用的事物展示在图5-3。5.2连接方式在前一章作为讨论,有各式各样的有线和无线方式连接到因特网。几乎所有的设立,你的计算机一般是连接到称为地区性网络的大网络, 在每个国家内部连接到区域网络的重要高速网络称为骨干网络。在一种国家内的骨干网络和在其她国家的骨干网络连在一起形成因特网。下面的章节讨论最常用的互联网连接。1.拨号连接拨号连接一般工作在固定电话线路。连接到互联网时,你的调制解调器(或其她合适的接

49、口设备)拨拨号并且将一台调制解调器连接到你的ISP电脑。当你连接上,你的电脑被分派一种临时的IP地址为目前的状态。在网络会话的结尾,你脱离你的ISP电脑,以便此外一种使顾客连接回到自己的位置。使用拨号上网的一种好处是安全。由于你不是不断连接,它是不太也许通过因特网获得对你的计算机的访问权限,去获得信息或破坏你电脑中的数据。或者更为一般地用某种非法的或不道德的方式使用你的计算机。这些类型的黑客活动都是后来进行讨论。电话拨号连接在上网时你的电话线会被占用,除非你有其她的电话线路。在你连接到因特网期间，当有电话进来时，某些互联网呼喊等待或呼喊转接服务会告知你。她们一般是建立容许离开的人短消息,某些新

50、系统可以一种较短的时间离开一会儿网络,拿起电话,如果必要的。更新的拨号调制解调器估计将增进某种类型的呼喊等待服务。原则拨号原则拨号上网服务所用老式拨号调制解调器额定最大的数据传播率56kbps。这些调制解调器常用与个人计算机和互联网装置.便携式设备也可以使用老式的拨号调制解调器,如果真是这样的话,她们需要连接原则电话插座上网。原则型拨号上网服务从免费到每月将近25美元。ISDN另一种拨号选项ISDN。ISDN(综合服务数字网络)容许数字传播的数据在一般电话线上。它需要一种特殊的ISDN适配器或调制解调器和能传播数据了128kbps2.直接相连不像拨号连接,只有连接到你的备用的计算机时,你需要上

51、网,直接连接让你不断地连接到英特网。直接(always-on)连接,你的电脑一般是发布了一种静止(non-changing)的IP地址被用来来回传递数据通过互联网与网络的连接.PCs总有一种互联网连接提供-网络访问只需要开一种浏览器。直接连接的类型涉及通过学校或办公室里的局域网,以及数字顾客专线、电缆、卫星、及固定无线连接。虽然,在理论上,宽带上网可以100倍于使用拨号上网速度，实际目前则更像是25到50倍。对于数字顾客线路典型的下载速度大概150Mbps;卫星及固定无线一般500Kbps到1Mbps。几乎所有这些服务使用较慢的上传速度。最明显特点是每一种类型的宽带上网都讨论了下一种。学校或办

52、公室区域网络大部份的学校或者办公室局域网,从电话公司或网上信息提供者租一条高速专线(如ISDN或T1专线) 直接连接到互联网。这种类型的速度上网取决于学校、办公室和她们的互联网提供商之间的连接速度以及速度局域网自身。DSLDSL（数字顾客线路)目前只对那些较接近电话互换站(3英里或更少)有能力解决DSL电话线的顾客可用，并且常要等待长时间安装。但是,DSL是一项很受欢迎的宽带的选择。DSL有时提供不同的速度来适应不同的需求和预算,例如个人选择较慢较便宜的,商用则选择更快的。原则的DSL服务每月耗费约50美元。电缆第三种类型的直接互联网连接-电缆-是目前应用最广泛的家用宽带的选择。接线的连接都非

53、常快,可以和任何升级了系统接入网络的顾客相连。目前几乎所有的电缆上网都是双向的(全双工),电缆被用于数据双向传送。电缆的一种缺陷是,在邻近地区的所有顾客发生共享她们的本地的带宽。尽管这并不能证明是一种问题,在一天的高峰时间例如傍晚-你的邻居上网时网速明显变慢。费用是40美元/月,除了常规的电缆费用。卫星在农村地区卫星互联网接入一般是唯一的宽带选项。它需要人造卫星的调制解调器和安装在室外的无线电收发机。如今双向卫星服务是可实现的,如星带,只是在强降雨天气南方天空需要一种自由的视野。典型的费用约为70美元每月。固定无线连接最后一种宽带访问是固定无线，这种访问方式对消费者是相称新的，但显示出很大的前

54、程。这种类型的服务,例如直接短波,与卫星服务相似,它需要一种调制解调器和外部安装收发机,但一般只有在大的都市地区有。在收发器和提供商的无线传播塔之间需要有一条无障碍的视线通路，传播塔在顾客的收发器和因特网间传播信息。服务成本约50美元每月。不管使用什么类型连接,对所有直接上网的顾客来说极为重要的一点就是保护计算机不受到未经授权的访问或黑客的袭击。虽然大多数学校和办公室有某种类型的防火墙,许多家庭却没有。尽管不太也许会有人以这样的方式进入你的家庭个人电脑,随着家庭直接联网变得越来越普遍这种也许性将会继续增长。为了保护你自己,所有使用直接连接的计算机应当使用个人防火墙程序-特别是容许文献共享的家庭

55、网络。防火墙程序除了制止其她电脑访问到您的个人电脑以外,还容许你指定你的个人电脑里哪些程序能上网。某些防火墙软件,如区域报警软件,为家庭免费提供借阅。某些防火墙保护开始被纳入其她程序,如Windows XP。3. 移动无线连接不像卫星和固定无线连接,它使用电缆线连接调制解调器接到某种类型的固定收发器，移动无线连接容许设备从一种地方移动到另一种地方。因而,绝大多数手持电脑及其他移动设备(如Web-enabled手机)使用移动无线连接访问互联网正如移动电话和某些通讯设备同样。目前大多数能访问因特网的移动电话都处在无线因特网就绪状态并且能直接用来检索Web内容，只要无线Web服务涉及在该手机的服务筹

56、划中。许多手提电脑也有内置的互联网连接;如果没有,一种无线调制解调器可以使用。另一种方式，一台调制解调器或其她类型的适配器可以把设备连接到手机。个人笔记本电脑能连接到网络或公共网络的使用的是一种无线调制解调器或微型的调制解调器。今天，某些笔记本电脑内置无线联网能力。网络通信的两种措施不管通信网络提供的是一台计算机与另一台计算机之间的连接还是终端与计算机之间的连接，通信网络可以提成两种基本类型：电路互换（有时叫做面向连接的）和分组互换（有时叫做无连接的）。电路互换网络运营时在两点之间形成一条专用连线（线路）。美国电话系统使用电路互换技术，即一种电话呼喊建立一条线路，从发起呼喊的电话机通过本地互换

57、局、穿过中继线到一种远程互换局，最后达到目的电话机。在线路存在时，电话设备对话筒的输出反复采样，把采样进行数字编码，并通过线路把它们传送到接受方。发话方确信采样一定会被传播和重新生成，由于线路提供了一条被保证的64kbps（千比特每秒）数据途径，这个速率是发送数字化的语音所必需的。电路互换的好处在于它的容量有保证：一旦建立一条线路，没有其他网络活动会减少这条线路的容量。电路互换的缺陷是代价大：线路的费用是固定的，与通信量无关。例如，一种人要为一种电话交付固定的费用，虽然两边没有互换。分组互换类型的网络一般用于连接计算机，它采用完全不用得措施。在一种分组互换网络中，网络上传播的数据被提成一种个小

58、的片，叫做分组，分组被多路复用在大容量的机器间的连接上。一种分组，一般具有几百个字节的数据，载有使网络硬件懂得如何把它发送到指定目的地的标记信息。例如，一种要在两台机器间传送的大文献，必须被提成许多分组，在网络上一种一种地传送。网络硬件把分组传送到指定目的地，在那里，软件把它们重新组装成一种文献。分组互换的额重要长处是计算机之间的多路通信可以并行进行，机器间连接被正在通信的各对机器所共享。固然，它的缺陷是，随着网络活动的增长，一对通信的计算机所获得的网络容量就会减少。也就是说，每当一种分组互换网络超载，那么，使用这个网络的计算机在可以继续发送分组之前，必须等待。尽管分组互换网存在不能保证网络容

59、量的潜在缺陷，分组互换网络已成为非常流行的。采用分组互换的动机是从成本和性能方面考虑的。由于多机可以共享网络硬件，因此只规定较少的几种连接，费用低；并且工程师们已经能制造高速网络硬件，容量一般不成为问题。因此，许多计算机互联都使用分组互换，因此本书背面，术语“网络（network）”将仅指分组互换网络。7.1数据库系统概述 让我们考虑航空公司这样的公司，它有大量的数据长时间保存在计算机中。这些数据，例如，也许涉及有关乘客、航班、飞机与乘务组人员的信息。也许表达的典型关系涉及订票（哪些乘客在哪些航班上订有座位？）、航班乘务组（在哪些航班上谁是驾驶员，谁是副驾驶员，等等），以及服务记录（每架飞机最

60、后是何时由谁服务的？）。 我们把上述那样的不同限度地长期存储在计算机中的数据成为数据库。 使得一种人或许多人能使用和/或修改这些数据的软件是数据库管理系统（DBMS）。DBMS的重要目的是提供这样的环境，在从数据库中检索信息和把信息存储在数据库中时使用起来既以便，功能又高。数据抽象 显然，在解决二进位的计算机和解决像航班或把乘务组人员分派到飞机这样某些抽象的最后顾客之间将存在诸多层抽象。有关抽象层的相称原则的观点如图7-1所示。在那里我们看到3个不同抽象层的单个数据库，它也许是使用同一种DBMS软件的诸多种数据库中的一种数据库。 最底层，也即物理层，把数据存储在硬件设备上。顾客程序不能直接存取