管理信息系统的技术基础管理信息系统-河北科大,于春田.ppt

1、第三章 管理信息系统的技术基础,3.1 计算机软件 3.2 数据处理 3.3 数据资源管理技术 3.4 计算机网络,3.1 计算机软件,3.1.1 计算机软件的概念 3.2.2 系统软件 3.3.3 程序设计语言,3.1.1计算机软件的概念,3.1.1.1 软件分类 计算机软件分为系统软件和应用软件两类。 系统软件：当计算机在执行各类信息处理任务时，那些管理与支持计算机系统资源及操作的程序，称为系统软件。 应用软件：那些综合用户处理需求的，直接处理特定应用的程序称之为应用软件。 如下图,计算机软件,系统软件,应用软件,操作系统 操作环境 数据库 管理系统 通信管理器,系统应用程序 执行管理器

2、安全管理器,程序设计语言 翻译器 程序设计环境 计算机辅助软件工程包,字处理 电子表 数据库管理 通信 绘图,会计通用账务 市场销售分析 制造产品控制 财务投资预算,3.1.1计算机软件的概念,3.1.1.2 软件发展趋势,3.1.2 系统软件,3.1.2.1 系统软件的分类 系统软件分为三类：系统管理程序、系统支持程序、系统开发程序 系统管理程序：在计算机系统执行各种用户信息处理任务时，这种程序用于管理计算机系统的硬件、软件和数据资源。最重要的系统管理程序是操作系统和操作环境，并且在操作系统和操作环境的支持下，运行数据库管理系统和通信管理器。 系统支持程序：这类程序通过提供各种支持服务，以支

3、持计算机系统操作和管理。主要支持程序有系统衫程序，系统执行管理器以及安全管理器。这些程序往往依附于系统管理程序。 系统开发程序：这类程序主要帮助用户开发信息系统的应用程序。包括各种语言翻译器，程序设计工具及计算机辅助软件。,3.1.2 系统软件,3.1.2.2 操作系统（operating system,OS） 重要性OS是台计算机最基本也是最重要的软件包。它管理CPU的操作，控制计算机系统的输入/输出，存储资源的分配及一切活动，当计算机执行用户应用时提供各种服务。,3.1.2 系统软件,3.1.2.3 操作系统（operating system,OS）（续） 操作系统的功能（如图）,操作系统

4、提供的用户帮助用户实现与计算机系统的交流。这种用户界面有三种：命令驱动、菜单驱动及图形用户界面,操作系统管理计算机系统的所有硬件资源包括CPU、主存储器、二级存储设备以及其他输入/输出设备。,操作系统文件管理程序控制数据和程序文件的生成、删除和存取。,操作系统的任务管理程序保证终端用户计算任务的完成。该程序给每个任务分配一个时间片，并能对每个任务进行中断、以便转交给另一个任务。,3.1.2 系统软件,3.1.2.4 操作系统（operating system,OS）（续） 操作系统的类型（如图）,3.1.2 系统软件,3.1.2.5 其他系统管理程序 数据库管理系统（database mana

5、gement system,DBMS）：一种系统软件包，可帮助企业开发、使用、维护组织的数据库。 通信管理器：现代信息系统基本都具备终端用户与其他计算机系统或其他组织数据库进行电子通信能力。因此都需要有称为通信管理器的软件包，这些难软件包一般安装在网络的主机计算机端（host）或作为难网络前端处理机和网络服务器的计算机系统上。 系统支持程序：了属于系统软件一类。实用程序（utility program）、执行监视器，安全监视器等属于系统支持程序。,3.1.3 程序设计语言,3.1.3.1 机器语言 早期的计算机不配置任何软件，这时的计算机称为“裸机”（bare machine）。裸机只认0和1

6、两种代码，程序设计人员只能用一连串的0和1构成机器指令来编写程序，这就是机器语言程序。其特点： （1）采用二进制代码 （2）指令随机器而异（面向机器）,3.1.3 程序设计语言,3.1.3.2 汇编语言 机器语言存在着严重的缺点（1）易于出错（2）编程繁琐，工作量大（3）不直观 于是人们想用符号（助记符）来代替机器语言中的二进制代码的方法，设计了汇编语言。汇编语言又称符号语言，其指令的操作码和操作数据地址全都用符号表示，大大方便了记忆，但它仍是一种面向机器的程序设计语言，机器语言所具有的缺点它都有。 用汇编语言书写的程序保持了机器语言挪速度快的优点，但它送入计算机后，必须被翻译成机器语言形式表

7、示的程序，才能由计算机识别和执行。,3.1.3 程序设计语言,3.1.3.3 高级语言Bascal Pascal Cobol 属于高级语言 其优点（1）高级语言更接近于自然语言，一般采用英语表达语句，便于理解、记忆和掌握。（2）高级语言语句与机器指令并不存在一一对应关系，一个高级语言语句通常对应多个机器指令，因而用高级语言编写的程序短小精悍，不仅便于编写，而且易于查找错误和修改。（3）高级语言基本上与具体计算机无关，即通用性强。 高级语言也是不能被计算机直接识别的和执行的，必须翻译成机器指令才能执行。 翻译方式有两种：一是解释方式，二是编译方式。,3.1.3 程序设计语言,3.1.3.4 第四

8、代语言 相对于第一代、第二代和第三代而言。 大多数第四代语言让用户和程序员使用非过程化的语言说明他们的要求，而由计算机决定实现这个要求的指令序列。 3.3.5 面向对象的语言（OOPL） 最早起源于60年代的Smelltalk。大多数程序设计语言将数据元素从执行它们的过程或活动中分离，而面向对象的语言却要把数据一过程结合起来与对象相联系。因此一个对象把数据和在这些数据上执行的活动组织在一起。,3.2 数据处理,讲授内容 数据处理的概念和发展阶段 数据组织 数据文件的操作,3.2 数据处理,一、数据处理的概念和发展阶段 数据处理指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据，用一定的

9、设备和手段，按一定的使用要求，加工成另一种形式的数据，其主要目的可归纳为：,（1）把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式；,（2）把数据加工成对正确决策有用的数据；,（3）把数据编辑后存储起来，供以后取用。,3.2 数据处理,数据处理的基本内容：数据收集、数据转换、数据的筛选、数据的组织、数据的运算、数据存储、数据检索和数据输出等。 进行数据是管理活动的最基本内容，也是管理信息系统的基本功能。数据处理一般不涉及复杂的数据计算，但要求处理的数据量很大，因此，进行数据处理时需要考虑以下问题（1）数据以何种方式存储在计算机中（2）采用何种数据结构能有利于数据的存储和取用（3）采用何种方法从

10、已组织好的数据中检索数据。,3.2 数据处理,数据处理的发展过程： （1）简单应用（50年代以前）：本阶段最基本特征是无数据管理及完全分散的手工方式，它表现在：无外存或只有磁带外存，输入输出设备简单；无操作系统、无文件管理系统、无软件进行数据管理；数据是程序的组成部分，数据不独立；文件系统尚未出现，程序员必须自行设计数据的组织方式。,数据处理的发展过程,（2）文件系统（50年代后期到60年代中期）：基本特征是有了面向应用的数据管理功能，工作方式是分散的、非手工的，其表现为 外存有了很大的发展，除磁带外出现了大容量的硬盘和灵活的软磁盘。输入输出大大加强； 系统软件方面出现了操作系统、文件管理系统

11、和多用户的分时系统，出现了专用于商业事务管理的高级语言COBOL。它用于文件处理，可以进行非数值处理； 数据方面，实现了数据对程序的一定的独立性，数据不再是程序的组成部分； 文件已经多样化 数据存取以记录为单位。 这一阶段数据管理的不足之处表现在： 数据冗余度大 数据与程序独立性仍不高,数据处理的发展过程,（3）数据库系统（60年代后期开始）本阶段计算机在管理中的应用更加广泛，数据量急剧增大，对数据共享的要求越来越迫切；同时，大容量磁盘已经出现，联机实时处理业务增多；软件价格在系统中的比重日益上升，硬件价格大幅下降，编制和维护应用软件所需成本相对增加，在这种情况下，为了解决多用户、多应用共享数

12、据的需求，使数据为尽可能多的应用程序服务，出现了数据库系统，其特点：面向全组织的复杂数据结构；数据冗余度小，易于扩充；数据与程序独立；统一的数据检测功能。,数据库的上述特点，使得信息系统的研制从围绕加工数据的以程序为中心转移到围绕共享的数据库来进行，实现了数据的集中管理，提高了数据的利用率和一致性，从而能更好地为决策服务。因此，数据技术在信息系统应用中正起着越来越重要的作用。,3.2 数据处理（续）,二、数据组织 （一）数据结构：是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作。分为数据的逻辑结构和物理结构。物理结构又称存储结构，指数据元素在计算机存储器中的存放方式，而

13、数据的逻辑结构是指数据间的逻辑关系。数据的逻辑结构包括串、队列、堆栈、表结构、树、图等，而线性表和链表等则是存储结构。对于给定的逻辑结构需要寻找一种恰当的与其对应的存储结构，以便在计算机中存储。通常把这种对应关系称为映象。,3.2.1数据结构指针与链,在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点（Node）。 一个结点可以是一个字符、一个数字，也可以是一个记录。 一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息，存放结点本身信息的域称为信息域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为地址域或指针域，其中存放与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。

14、一个典型的结点结构如图3.2,LLINK 左指针,INFO信息,RLINK右指针,图3.2 结点的结构,在信息域中可以入一个或多个信息，指针可多个或一个,通常与前一个结点相接的结点叫作前继结点,通常把指针指向的下一结点叫作后继结点,数据组织,3.2.1数据结构指针与链,举例说明：如表3.1是职工登记表,每个职工登记项有三项：工作证号、姓名和年龄。对应于这样一个数据结构，信息域有四个：标志职工基本发问的三项和指抽下一个职工记录的指针NEXT，如图3.3,上述职工登记表的链结构如图3.4,H,图3.4 链的逻辑结构,数据组织,3.2.2数据结构线性表,线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系

15、，其中每个结点都是同一类型的数据结构。线性表中每个结点中的元素可以是一个数字、一串字符或一项记录。当线性表中的元素用一组连续的存储单元存放时，由于所有结点具有相同的结构，其存放位置完全由元素在线性表中的顺序号所决定，这种线性一月又成为顺序线性表。对于顺序线性表，若第一个元素的起始存放位置为LOC（Ki），每个元素占用空间大小为L，则第I个元素的Ki的存放位置可由下式直接计算得到,因而，线性表对于任何一个元素的检索都很方便。,数据组织,3.2.3数据结构链表,链表结构在每个结点设有链指针，用来批示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存储单元中，这些存储单元可以是边疆的，也可以分散的。在

16、线性链表中，由于结点之间的逻辑关系是由指针表示的，所以，在插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动，如图3.6,删除结点,插入结点,不利方面：单链表在搜索时，只能沿一个方面进行，并且每搜索一个结点，都必须从头结点开始，搜索效率很低。,改进：把最后一个结点的指针指抽头结点，形成循环；在每个结点中加上一个指抽前趋的指针，则构成双向链表；若结点中多于两个指针，则构成多重链表。,数据组织,3.2.4 数据结构树,树是结点之间有分支的、层次关系的结构，类仅于自然界中的树。树结构在数据处理中应用最广泛，也是最重要的一类非线性结构，是在大规模数据处理中，经常会有大量的层次化嵌套数

17、据，树结构为这类数据的表示提供了自然的表示方法及高效的运算手段。如图3.7,优势：上例若不采用树结构，而是采用一系列指针与反映各种不同直径规格的记录间的联系，每种直径规格的记录又通过另外一引起指针与不同长度规格的记录相联系，则虽可把许多数据项综合到一个记录中，但这样记录的长度会随着规格数的变化而变化，记录的长度也可能拉长，给数据处理造成不便。而采用树形结构，则可以把复杂的数据联系表示成固定长度的记录，方便数据处理。,数据组织,3.2 数据处理（续）,（二）数据文件数据文件：是为了某一特定目的而形成的同类记录的集合。记录是文件中可存取的最小单位，它由若干数据项构成。数据项是文件中可使用的最小单位

18、。若用文件描述某一事物的总体（如：工资单），则文件中的若干记录描述的就是总体中的个体情况（如各人的工资情况），而数据项都有一个代表事物某一方面属性的名，同时对于每一条记录来说，对应着该属性的名，还都有一个数据项的值。 记录中能唯一地标志该记录的数据项称主键。此外，还可能把另外一些数据项定为副键，主键和副键统称鉴别键，其功能是用来鉴别和搜索记录。 在信息系统中，数据组织一般采用文件组织和数据库组织。,数据组织,数据文件,文件系统是数据处理的主要方式，建造容易，使用灵活，处理速度快，特别适合单项业务系统使用。 数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方式，主要有以下几种：（1）顺序文件：即文件中的

19、记录是按照某些关键字排序的文件。（2）索引文件：除文件本身外，另建一张指示逻辑记录和物理记录之间对应关系的索引表，这类包括文件数据区和索引表两部分的文件称为索引文件。（3）直接存取文件（散列文件）：其方式有直接地址法、相对键法、杂凑法。,数据组织,3.2 数据处理（续）,（三）数据库：是比文件系统更高级的一种数据组织方式，在文件系统中，文件由记录构成，通过种种数据结构描述应用领域的数据及其关系，数据的存取以记录为单位。由于文件系统的结构只限于记录内部，因而仅能适用于单项应用的场合。对于一个组织的管理信息系统而言，要求从整体上解决问题，不仅要考虑某个应用的数据结构，而且要考虑全局数据结构。,数据

20、组织,3.2 数据处理（续）,三、数据文件的操作 数据文件的建立 数据文件的排序 数据文件的合并 数据文件的更新合并 检索,1、数据文件的建立,建立数据文件是把原始交易所上的数据通过键盘或其他方式输入计算机的外存以数据文件的形式保存起来。 手工输入数据出错可能较大，为了及时发现和修改这种人为的错误，编制建立数据文件的程序时，应在程序中考虑数据输入的校验问题。此外，为了保证代码输入的正确性，常常采用代码的校验位校验方法（暂略，后面再讲）,数据文件操作,2、数据文件的排序,将数据文件记录按某个鉴别键顺序调整成为一个有序序列，是数据文件处理中的种重要运算。由于顺序文件可采用折半查找，其搜索效率远比顺

21、序查找为优，因而在需经常进行查找操作的应用中，都要对数据文件排序。 由于文件组织结构不同，排序方法也就不同，通常，文件有三种存储结构：（1）文件中相邻两个记录在存储位置上也是相邻的，这时要移动记录来实现排序；（2）文件中物理记录位置是任意的，介相邻记录之间以指针相连，即以链表存储结构，排序时无需移动记录，仅需修改相应指针即可。此类排序称为表排序。（3）记录的位置任意，同时另设以地址向量依次指示文件中每个记录的物理位置，排序过程也无需移动记录，仅需修改地址向量中相应分量的值。此类排序称为地址排序。 常见的内部排序方法有冒泡排序、插入排序、希尔排序等。,数据文件操作,3、数据文件的合并,合并有以下

22、几种情况 把数据文件中具有相同鉴别键的记录予以合并，形成一个新的数据文件，称为同键号合并。 把两个或两个以含有相同数据项的文件合并为一个新的数据文件。,数据文件操作,4、数据文件的更新合并,有时数据处理需要把不同关键字、不同数据项的数据文件合并为一个数据文件，就需要编写更新合并程序。例如：工资系统中需把人事文件与财务文件进行合并就属此类。,数据文件操作,更新合并文件是针对两个文件中的一个而言的。对数据文件A来说，把数据文件B中同键号的数据项和它串接成一个新记录，用数据文件B的内容修改文件A的内容，叫更新；与此同时，把文件B中有而文件A中没有的键号及数据插入文件A中，形成一个新数据文件的过程，叫

23、合并。,5、检索,检索是数据处理中最常用的操作之一。检索操作可以从量信息集中找出所需要的信息元素。 检索方法很多，不同的文件组织有不同的检索方法。 对顺序组织的文件，可以采用顺序查找、折半查找、分块查找等方法,数据文件操作,3.3 数据库技术,一、数据库系统的产生和构成 二、数据库设计的主要内容 三、实体联系模型（E-R模型） 四、数据模型 五、关系数据库的规范化,一、数据库系统的产生和构成,数据库系统的产生 数据库技术萌芽于60年代中期。60年代末到70年代初数据库技术日益成熟，具有了坚实的理论基础，其主要标志为以下三个事件： （1）1969年，IBM公司研制开发了基于层次结构的商品化数据库

24、管理系统IMS（Information Management System). （2）美国数据系统语言协商会CODASYL（Comference On Data System Language)的数据库任务组DBTG（Data Base Task Group）对数据库方法进行了系统的研究、讨论，并于60年代末到处0年代初提出了若干报告，称为DBTG报告。 （3）1970年，IBM公司San Jose实验室研究员E.F.Codd发表了题为“大型共享数据库数据的关系模型”的论文，提出了数据库的关系模型，开创了关系方法和关系数据的研究，为关系数据库的发展奠定了理论基础。,数据库技术,一、数据库系统的

25、产生和构成,数据库系统的构成 1、计算机系统：指用于数据库管理的计算机硬软件系统 2、数据库 既有存放数据的物理数据库，也有存放数据逻辑结构的描述数据库 3、数据库管理系统（DBMS）：是一组对数据库进行管理的软件。 4、人员数据库管理员、系统程序员、用户,数据库技术,二、数据库设计的主要内容,用户要求分析,概念结构设计：是根据用户需求设计的数据库模型。可用实体联系模型（E-R模型）表示，也可用3NF关系群表示（后面讲）,逻辑结构设计：是将概念模型转换成某种数据库管理系统（DBMS）支持的数据模型,物理结构设计：是为数据模型在设备上选定合适的存储结构和存取方法,数据库技术,三、实体联系模型（E

26、-R模型）,实体（entity)：“实体”是观念世界中客观事物的概念。实体可以是人，也可以是物或抽象的概念；可以指事物本身，也可以指事物之间的联系，如一个人，一件物品，一个部门等都可以是实体 属性：指实体具有的某种特性。属性用来描述一个实体。如：学生实体可由学生号、姓名、年龄、性别、系、年级等属性来描述 联系：现实世界的事物总是存在着各种各样的联系，这种联系必然在信息世界中得到反映。在信息世界中，事物间联系分为两类：实体内部和实体间的联系。我们讨论的主要是实体间的联系,数据库技术,总体泛指个体组成的集合,由不同性质的个体组成的集合 一个异质总可以分解出多个同质总体,设A，B为两个包含若干个个体

27、的总体，其间建立了某种联系，其联系方式可分为三类,三、实体联系模型（E-R模型）,数据库技术,1、一对一联系 如果对于A中的一个实体，B中至多有一个实体与其发生联系，反之，B中的每一实体至多对应A中一个实体，则称A与B是一对一联系 2、一对多联系 如果对于A中的每一实体，实体B中有一个以上实体与之发生联系，反这，B中的每一实体至多只能对应于A中的一个实体，则称A与B是一对多联系 3、多对多联系 如果A中至少有一实体对应于B中的一个以上实体，反之，B中也至少有一个实体对应于A中一个以实体，称A与B为多对多联系,三、实体联系模型（E-R模型）,数据库技术,我们在考察了客观事物及其联系之后，即可着手

28、建立E-R模型。首先根据分析阶段收集到的材料，利用分类、聚集、概括等方法抽象出实体，并一一命名，再根据实体的属性描述其间的各种联系。 下图是工厂物资管理的E-R模型，图中用矩形表示实体。实体之间的关系用菱形表示，用无向边把菱形与有关实体连接，在边上标明联系的类型。实体的属性可用椭圆表示，并用无向边把实体与属性联系起来。为了图示简明，图中未画属性，而在文字中列出。,工厂物资管理的E-R模型,供方单位：属性有单位号、单位名、地址、联系人、邮政编码 物资：属性有物资代码、名称、规格、备注 库存：属性有入库号、日期、货位、数量 合同：属性有合同号、数量、金额、备注 结算：属性有结算编号、用途、金额、经

29、手人,四、数据模型,数据模型是对客观事物及其联系的数据化描述 数据模型是数据库系统设计中用于提供信息表示和操作手段的形式构架，是数据库系统实现的基础 目前，在实际数据库系统中支持的数据模型主要有三种：层次模型（Hierarchical Model），网状模型（Network Model）和关系模型（Relational Model） 其中关系模型是三种数据模型中最重要的模型（我们主要介绍关系模型）,数据库技术,四、数据模型,数据库技术,从用户的观点来看，在关系模型下，数据的逻辑结构是一张二维表。每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。,有关关系模型,举例说明,例

30、如下表，用m行n列的二维表表示了具有n元组（n-Tuple）的“付款”关系。每一行即一个元组，相当于一个记录，用来描述一个实体,四、数据模型,数据库技术,关系模型中的主要术语,关系一个关系对应于一张二维表 元组表中一行称为一个元组 属性表中一列称为一个属性，给每列起一个名即为属性名 主键（主关键字）表中的某个属性组，它的值唯一地标识一个元组，如上表中的结算编号和合同号共同组成了主键 域属性的取值范围 分量元组中的一个属性值 关系模式对关系的描述，用关系名（属性1、属性2 )表示,四、数据模型,数据库技术,关系模型的主要特点,关系模型的概念单一。对于实体和实体之间的联系均以关系来表示 关系是规范

31、化的关系。规范化是指在关系模型中，关系必须满足一定的给定条件，最基本的要求是关系中的每一个分量都是不可分的数据项，即表不能多于二维。关于规范化的条件与方法后面介绍 关系模型中，用户对数据的检索和操作实际上是从原二维表中得到一个子集，该子集仍是一个二维表,五、关系数据库的规范化,这里介绍三种范式,数据库技术,1、第一范式（1NF） 属于第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项。简言之，第一范式指在同一表中没有重复项存在。如下表：不符合第一范式,改为：,五、关系数据库的规范化,数据库技术,2、第二范式（2NF） 所谓第二范式，指的是这种关系不仅满足第一范式，而且所

32、有非主属性完全依赖于其主码。如下表,表中关系虽满足1NF，但不满足2NF，因为它的非主属性不完全依赖于由教师代码和研究课题号组成的主关键字，其中，姓名和职称只依赖于主关键字的一个分量教师代码，研究课题名只依赖于主关键字的另一个分量研究课题号,解决方法：将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF关系模式,这种关系会引起数据冗余和更新异常，当要插入新的研究课题数据时，往往缺少相应的教师代码，以致无法插入；当删除某位教师的信息时，常会引起丢失有关研究课题信息,五、关系数据库的规范化,数据库技术,3、第三范式（3NF） 所谓第三范式，指的是这种关系不仅满足第二范式，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于

33、于任何主关键字。如下表,表中关系属2NF但不是3NF。由于生产厂名依赖于产品代码，生产厂地址又依赖于厂名，因而，生产厂地址传递依赖于产品代码。这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题,解决方法：将原关系分解为如下几个3NF关系 （1）产品关系：产品代码、产品名、生产厂名 （2）生产厂关系：生产厂名、生产厂地址,3.4 计算机网络,一、计算机网络的概念及功能,（一）计算机网络的概念 计算机网络是用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其他网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的分布式系统 网络介质：数据传输的物理通道，有同轴电缆、双绞线、光纤、微波、卫星信道等 协议：网络设备间进行通信的一组

34、约定。,3.4 计算机网络,（二）计算机网络的主要功能 资源共享：这是计算机网络所提供的最主要的功能 均衡负荷及分布处理：当网络中某台主机负荷过重时，可将作业通过网络关至其他主机处理，使网络上的多台主机协同进行分布处理，提高设备利用率 信息的快速传输与集中处理：通过网络可实现方便、快速及低成本的信息传输，以便于数据的分散采集处理 网络用户的通信与合作：利用网络所提供的电子邮件、公告板等功能，使网络用户可以进行跨地区交流 综合信息服务：通过网络抽全社会提供多种增值服务，如信息查询、咨询服务,3.4 计算机网络,二、计算机通信网络的演变和发展,（1）第一代计算机通信网络 第一代计算机通信网络实际上

35、是以单个计算机为中心的远程联机系统，亦称为面向终端的计算机网络。 问题1：在远程联机系统中，随着所连远程终端个数的增多，主干中心计算机要承担的和各终端间通信的的任务也必然加重，使得以数据处理为主要任务的主干计算机增加了许多管理数据传输的额外开销，实际工作效率下降。 解决方法：由此出现了数据处理和通信的分工，即在主干 计算机前面增设一个前端处理FEP（front end processor有时也简称前端机），而让主干机专门进行数据处理，这样就提高了效率 问题2：若每台远程终端都用一条专用通信线路与主干计算机连接，则线路的利用率低，且随着终端个数的不断增大，通信费用将达到难以负担的程度 解决方法：

36、在终端比较集中的地点设置一个终端控制器TC（terminal controller）。这个TC通过低速线路将附近各终端连起来，再通过高速线路与远,3.4 计算机网络,二、计算机通信网络的演变和发展,程主干计算机的前端处理机相连。它可以利用一些终端的实闲时间来传送其他处于工作状态终端的数据，提高了远程线路的利用率，降低了通信费用 典型的结构如图3-1。图中M代表调制觖调器（modem）是利用模拟通信线路远程传输数字信号所必须附加的设备；T代表终端（terminal）,计算机,3.4 计算机网络,二、计算机通信网络的演变和发展,（2）第二代计算机通信网络 第二代计算机通信网络是多个主计算机通过通信

37、线路互连起来，为用户提供服务。这样的多个主计算机互连的网络才是目前常称的计算机网络 第二代计算机通信网络的典型代表是ARPANET ARPA网中互连的、运行用户应用程序的计算机称为主机(Host)但主机之间通信是通过称为接口报文处理机IMP(interface message processor)的装置转接后互连的如下图3-2 当某个主机上的用户要访问远地另一个主机时，主机首先将信息送至本地直接与其相连的IMMP，通过通信线路沿着适当的路径经若干IMP中途转接后，最终传送至远地的目标IMP，并送入与其直接相连的目标主机。这种方式类似于邮政信件的传送方式，收做存储转发（store and for

38、ward),图3-2 存储转发的计算机网络,H：主机（host),IMP:接口报文处理机（interface message processor),3.4 计算机网络,二、计算机通信网络的演变和发展,（3）第三代计算机通信网络 第三代计算机通信网络是国际标准化的网络，它具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化的协议。 标准化将使不同类型的计算机能方便地互连在一起标准化还将带来大规模生产、产品的超大规模集成化和成本降低等一系列的好处。 计算机网络正朝着分布式系统（distributed system）的方向发展 计算机网络和分布式系统主要区别如下：,计算机网络和分布式系统的主要区别,计算机网络中用

39、户明确地知道存在着多台具有自主功能的计算机，而在分布式系统中，多台计算机的存在则是用户不可见的，通常又可说成是透明的 当某用户要利用远程计算机完成某项任务，在计算机网络的情况下，用户必须指明在某台计算机上注册，任务就由某台计算机来处理，并指定文件从哪里送到哪里的路径等，也就是说这类网络范围的管理任务是由使用者来处理的。但在分布式系统中，用户就像是面临着一台功能很强的虚拟计算机，网络范围的操作系统将会代替使用者选择最合适的计算机，找到所要的文件，并把它送到需要的地方，这一切都是用户感觉不到而自动进行的 分布式系统的管理软件应具有高度的整体性和透明性，它和计算机网络之间的主要区别尖于硬件，主要是高

40、层软件，特别是操作系统,3.4 计算机网络,三、网络体系结构与协议 在计算机网络中，计算机之间仅仅通过彼此的物理联接来发送和接收信事情是够的，应有一套数据交换所必须遵循的规则，这些在通信过程中必须遵循的规则就是通信协议或规程（Protocol） 协议的制订和应用是极为烦琐、复杂和困难的。为了简化通信功能的设计和实现，通常采用高度结构化的分层设计方法，将复杂的通信功能分解成一组功能明确、相对独立的并且易于操作的层次功能，依靠各层次之间的功能组合，完成整个通信功能,在这个分层结构中，每一层都是建立在较低一层的基础之上，完成特定的功能，并为更高的一层提供服务 各层的界限分明，可使得某层的变更不至于影响其他层。每一层都有相应的协议，以指导本层功能的完成 国际标准化组织ISO在20世纪70年代后期提出的开放系统互联参与模型OSI（Open Systems Interconnection），简称为ISO/OSI参考模型，规定了一个七层的网络通信协议，每一层分别负责分管不同的内容，低层通过层间接口向高层提供服务。 如下图3-3,3.4 计算机网络,协议层,交换单元名称,通过物理介质传送和接收原始的二进制电脉冲信号序列（位流）,将位流以报文分组为单位