CH2技术基础课件

第2章技术基础

2.1计算机硬件及软件

2.2数据库技术

2.3数据通信与计算机网络2.1计算机硬件及软件一、计算机系统1、计算机的发展史第一代20世纪50年代真空电子管计算机第二代20世纪50年代末到60年代中期晶体管计算机第三代20世纪60年代中期至70年代末集成电路电子计算机第四代20世纪70年代末至今大规模和超大规模集成电路电子计算机第五代20世纪上世纪80年代开始智能计算机（处于研究阶段）22技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件2、计算机系统(强调计算机是一个系统)类型：大型机：

特点：具有强有力的传输数据和处理数据能力，具有大容量的内外存，大型机采用专用的操作系统等。

适用范围：大型计算机可以做联机中央计算机，批处理计算机。在大型商场、银行、航空公司订票订票处理机构、国民经济管理部门中，一般都需要采用大型机做后台服用处理。我国的银河计算机。32技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件微型计算机按微机所适用的业务范围分为：商用机、家用机。按外形大小分为：台式机、便携机。便携式分为笔记本型、掌上型52技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件3、计算机系统功能(计算机是一个系统)

如下图所示：计算机并非进行电子数据处理的“黑匣子”，也不是一系列组成部分的简单集合。强调计算机是一个系统。具有系统的特征。62技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件二、计算机硬件设备硬件设备是计算机物理设备的总称，通常指电子的、机械的、磁性的或光的元器件或装置。1、中央处理器（CentralProcessingUnit,CPU）CPU是系统最主要的部件，它由运算器和控制器两个主要部分组成。运算器：计算机的运算单元。主要用于完成算术运算和逻辑运算。控制器：计算机的神经中枢，它按照主频的节拍发出各种控制信息，以指挥整个计算机工作。CPU运算速度是决定计算机系统性能的重要指标72技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件4、输出设备显示器打印机（针式/激光/喷墨）绘图仪语音合成与输出设备磁盘（带）、A/D，D/A模块5、其他设备例如：机箱、主板、系统功能扩展卡（声卡、显卡、网卡）、光驱等。92技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件三、计算机软件软件分类图：系统软件（SystemSoftware）用于管理计算机中的CPU、存储器、通信联接以及各种外部设备等所有系统资源的程序，其主要作用是管理的控制计算机系统的各个部分，使之协调运行，并为各种数据处理提供基础功能；应用软件（ApplicationSoftware）是用来完成用户所要求的数据处理任务或实现用户特定功能的程序。系统软件和应用软件还可以进一步分为若干个类别。系统软件应用软件计算机软件操作系统语言与编译系统数据库管理软件通用应用软件专用应用软件102技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.1计算机硬件及软件1、操作系统软件（OperationSystem，OS）操作系统软件用于管理计算机中的CPU、存储器、通信联接以及各种外部设备等所有系统资源的程序，其主要作用是管理的控制计算机系统的各个部分，使之协调运行，并为各种数据处理提供基础功能。操作系统具备两大功能：系统资源的管理者、用户与计算机之间的接口操作系统软件的版本：单机版：Windows9x、Windows2000、WindowsXP、Windows2003、Linux、Unix……网络版：Novell、WindowsNT…...112技术基础_2.1计算机硬件及软件2.1计算机硬件及软件4、应用软件应用软件是直接面向最终用户的具体应用软件。以操作系统为基础，用程序设计语言编写，或用数据库管理系统构造，用于满足用户的各种具体要求。通用应用软件：专用应用软件：通用应用软件：MicrosoftOffice、用友财务软件专用应用软件：为某公司定制的人力资源管理信息系统132技术基础_2.1计算机硬件及软件2.2数据库技术一、数据库概述1、数据处理的发展简单应用(20世纪50年代以前)。

基本特征：无数据管理及完全分散的手工方式。

应用背景：硬件无外存或只有磁带外存，输入输出设备简单。软件无操作系统，无文件管理系统，无管理数据的软件。

主要特点：数据是程序的组成部分，数据不独立。修改数据必须修改程序。处理时，数据随程序一道送入内存，用完后全部撤出计算机，不能保留。数据大量重复，不能共享。142技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术文件系统(50年代后期到60年代中期)。基本特征：具有面向应用的数据管理功能，工作方式是仍然是分散、非手工的。应用背景：硬件外存有了很大的发展，除了磁带机，还出现了大容量的硬盘和灵活的软磁盘软件出现了操作系统、文件管理系统和多用户的分时系统，专用于商业事务管理的高级语言COBOL主要特点:数据管理方面，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，修改数据不必修改程序，数据有结构，被组织到文件内，存储在磁带、磁盘上，可以反复使用和保存。文件逻辑结构向存储结构的转换由软件系统自动完成，系统开发和维护工作得到减轻。152技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术2、数据库DB3、数据库管理系统（DBMS）

数据库管理系统DBMS（databasemanagementsystem）是指用户与操作系统之的一层数据管理软件，它为用户应程序提供访问数据库的方法，包括数据库的建立、查询、更新及各种数据控制。

数据库管理系统功能包括：定义数据库的功能。管理数据库的功能。维护数据库的功能。数据通信的功能。172技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术4、数据库系统（DBS）

数据库系统DBS(databasesystem)是实现有组织、动态在存储尤其是关联数据、方便多用户访问的计算机软件、硬件和数据资源组成的系统，即它是采用了数据库技术的计算机系统。数据库系统构成：硬件软件（主要包括：操作系统、数据库管理系统（DBMS）、应用软件包和应用程序）人员（主要包括：系统分析员、系统程序员应用程序员、数据库管理员（DBA））182技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术二、数据描述

数据描述是数据处理中的一个重要环节，从事物的特性到计算机中的具体表示，实际上经历了三个领域：现实世界、信息世界和机器世界。1、基本术语信息世界的数据描述的主要工具E-R图

192技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术实体间的联系：现实世界中，事物是相互联系的。这种联系必然在信息世界中体现出来，即实体是相互关联的。两个不同实体集的实体间的联系，它有以下三种情形：

一对一联系，记为1:1。例如工厂与厂长之间，科研任务与课题组长之间都是1:1联系。

一对多联系，记为1:N。例如一个学校有若干学生，而每个学生都在一个学校学习，学校与学生之间是一对多的联系。

多对多联系，记为M:N。例如课程与学生之间，一个学生可选多门课程，而每一门课程可有多个学生选修，课程与学生之间是多对多的联系。212技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术2、数据模型

数据模型是从计算机系统的观点对数据建模，主要用于数据库管理系统的实现，它主要包括层次模型、关系模型、网状模型和面向对象模型等。DB的分类是依据数据模型进行的。层次模型：用树型结构表示。A1A2AA11A12A13A21A22222技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术网状模型：用有向图结构表示。关系模型：用二维表结构表示。结算编码合同号数量金额J0012HT1008200050000J0043HT110960013000J0033GT112323006000W1W3W2T1T2T3T4T5S2S2232技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术三、关系数据库关系数据库是以二维表作为数据模型的数据库系统。1、关系模型组成关系模型由三部分组成：数据结构（即关系）、关系操作、关系的完整性。单一的数据结构——关系：在关系模型中，无论是实体还是实体之间的联系均由单一的类型结构——关系来表示。关系操作：基本操作有并、交、差、笛卡尔乘积、限制、投影、连接、除。关系操作可以用两种方式表示：代数方式即关系代数，逻辑方式即关系演算。信息在机器世界中是以数据形式存储的，其数据描述需要用到以下术语：

字段(field)、记录(record)、文件（file）、主键(key)：

252技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术数据描述需要用到的术语：字段(field):

标记实体属性的命名单位称为字段（数据项）。它是可以命名的最小信息单位。例如学生、姓名、性别、年龄、系别等字段。记录(record):

字段的有序集合称为记录（相当于前面提到的数据元素）。一般用一个记录描述一个实体。例如一个学生记录，由有序的字段集组成：（2003、秦阳、男、25、管理系）。

文件（file）：同一类记录的汇集称为文件。文件是描述实体集的。例如所有学生记录组成了一个学生文件。

主键(key)：能惟一标识文件中每个记录的字段集，称为文件的主键。例如学号可以作为学生记录的主键。262技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术关系模型的三类完整性：实体完整性：若属性A是基本关系R的主关键字中的属性（即主属性），则属性A不能取空值。参照完整性：若基本关系R中含有另一个基本关系S的主关键字Ks所对应的属性组F（F称为R的外部关键字），则在关系R中的每个元组中的F上的值必须满足：a.或取空值；b.或等于S中某个元组的主关键字的值。用户定义的完整性：用户自己对数据完整性的要求。272技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术DDL（DataDefinitionLanguage，数据定义语言）：用于定义数据的结构，比如创建、修改或者删除数据库；CREATETABLEDROPTABLECREATEINDEXDROPINDEXDCL（DataControlLanguage，数据控制语言）：用于定义数据库用户的权限。ALTERPASSWORD292技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术3、规范化设计理论

E.F.Codd于1971年提出规范化理论。他定义了五种规范化模式（NormalFrom,简称范式）。

范式表示的是关系模式的规范化程序，也即满足某种约束条件的关系模式，根据满足的约束条件的不同来确定范式。在五种范式中，通常只用到前三种：范式条件第一范式（1NF）元组中每一个分量都必须是不可分割的数据项第二范式（2NF）不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码第三范式（3NF）不仅满足第二范式，而且它的任可一个非主属性都不传递于任何主关键字302技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术1NF下表不符合第一范式的关系由非1NF规范化为1NF教师代码姓名职称系电话研究课题研究课题号研究课题名1101王一丽教授管理系3324500管理信息1102刘明副教授管理系3324800金融工程1254李爱军讲师投资系3341630电子商务教师代码姓名职称系电话研究课题号研究课题名1101王一丽教授管理系3324500管理信息1102刘明副教授管理系3324800金融工程1254李爱军讲师投资系3341630电子商务312技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术1NF转化为2NF上表中关系满足1NF，但不满足2NF。这种关系会引发下列问题：

数据冗余、插入异常、删除异常。解决的方法是将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF的关系模式。在本例中，可将关分解为如下三个关系：教师关系：教师代码、姓名、职称、教师所在系、电话；课题关系：研究课题号、研究课题名；教师与课题关系：教师代码、研究课题号。322技术基础_2.2数据库技术2.2数据库技术

由2NF规范化为3NF:

上表符合第二范式，但是不符合第三范式这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题。消除传递依赖关系的办法是将关系分解为如下几个3NF关系：教师关系：教师代码、姓名、职称、电话；课题关系：研究课题号、研究课题名；教师与课题关系：教师代码、研究课题号。

3NF消除了插入异常、删除异常、数据冗余及修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。教师代码姓名职称系电话332技术基础_2.2数据库技术2.3数据通信与计算机网络一、计算机通信与网络概述1、计算机网络发展通信技术是信息技术的一个重要组成部分。数据通信是20世纪50年代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物。计算机网络的形成与发展经历了三个阶段：

面向终端的计算机网络。例如50年代初美国的SAGE系统。

以资源共享为目标的计算机—计算机网络阶段。例如60年代美国的ARPA网，IBM的SNA网，DEC的DNA网等。

开放式标准化网络阶段。例如Internet。342技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络2、计算机网络的典型分类

计算机网络的分类方法很多。通常按计算机网络覆盖的范围将其分类：局域网、城域网和广域网。局域网LAN（localareanetwork）城域网MAN（metropolitanareanetwork）广域网WAN（wideareanetwork）其它分类有：交换方式、拓扑结构等。局域网、Internet是应用重点。352技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络3、计算机网络的组成与结构计算机网络完成数据处理与数据传输两个任务，从结构上可分为资源子网和通信子网两个部分。主机主机主机主机主机主机主机资源子网通信子网图6.1计算机网络结构图362技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络4、计算机网络的拓扑结构

计算机网络的拓扑结构表示网络中的结点与通信线路之间的几何关系，反映网络中各实体间的结构关系。拓扑结构主要有：星形拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树形拓扑及网形拓扑。372技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络5、传输媒体传输媒体是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路，计算机网络中采用的传输媒体分有线和无线两大类。有线传输媒体：双绞线(TP)同轴电缆

光纤(

按使用的波长区的不同分为单模和多模光纤通信方式)

无线传输媒体（微波通信、卫星通信、红外通信和激光通信。）他们又统称为视线媒体

同轴电缆382技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络6、常见的网络互联设备调制解调器：在通信过程中将数据信号转换成模拟信号或者将模拟信号转换成数据信号的设备。网络接口卡：网络接口卡简称网卡，用来负责计算机和网络之间的集中数据转换。中继器：中继器是一种连接设备，用来连接两个以至于同类网络的网段。中继器的作用是对信号进行整形，防止因线路的阻抗造成信号的衰减和畸变，增加信息传输的距离。集线器：集线器（HUB）是一个具有多个连接端口的设备，每个端口可连接一个节点。交换机：交换机（Switch）是用来连接多网段的中规模以上的局域网的一种网络连接设备。392技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络二、局域网局域网的特性主要涉及拓扑结构、传输媒体和媒体访问控制(MediumAccessControl,MAC)等三项技术问题，其中最重要的是媒体访问控制方法。1、以太网技术

传统局域网使用的就是采用上述标准的以太网技术，包括采用总线拓扑结构、具有冲突检测的载波监听多路访问CSMA/CD的总线争用技术。2、快速以太网IEEE于1995年通过了100Mbps快速以太网的100BASE-T标准，并正式命名为IEEE802.3u标准，作为对IEEE802.3标准的补充。100BASE-T标准不但在最大程度上保持了IEEE802.3标准的完整性，而且保留了核心以太网的细节规范。402技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络三、因特网（Internet）因特网是一个建立在网络互联基础上的、开放的全球性网络。所有采用TCP/IP协议的计算机都可加入Internet,实现信息共享和相互通信。1、Internet的结构特点Internet采用了目前最流行的客户机／服务器工作模式，凡是使用TCP/IP协议，并能与Internet的任意主机进行通信的计算机，无论是何种类型、采用何种操作系统，均可看成是Internet的一部分。2、ISP接入方式帧中继方式。专线(DDN)方式。ISDN方式。412技术基础_2.3数据通信与计算机网络2.3数据通信与计算机网络3、用户接入方式仿真终端方式。拨号IP方式。局域网连接方式。4、Internet的关键技术TCP/IP技