第二章管理信息系统与信息技术

第二章管理信息系统与信息技术2.1计算机系统基础2.2计算机通信与网络2.3数据资源管理技术

2.1计算机系统基础

2.1.1计算机系统的发展历史2.1.2计算机系统的信息编码2.1.3计算机系统的基本组成2.1.1计算机系统的发展历史计算工具扩展并延伸了人脑的功能手动计算工具：算盘机械式计算工具：手摇台式计算机1642年，法数学家Pascal始创1673年，德数学家Leibnitz改进1812年，英数学家Babbage差分机机电式计算工具：1944年IBM公司MARKI(电动、齿轮、继电器构成)帕斯卡的加法机古老的计算工具—算盘莱布尼兹的演算机

巴贝奇差分机巴贝奇分析机早期的计算机器1.2计算机的发展简史现代电子计算机的发展第一代为1946—1957年，电子管计算机：数据处理第二代为1958—1964年，晶体管计算机：工业控制第三代为1965—1971年，中小规模集成电路计算机：小型计算机第四代为1972—1990年，大规模和超大规模集成电路计算机：微型计算机第五代为1991年开始，巨大规模集成电路计算机图灵（Turing）冯·诺依曼（JohnVonNeuman）两位杰出的计算机科学家艾伦∙图灵通用机模型的设想“它可以表达成一台单一的特殊机器，这种形式的机器可以被塑造成去做到所有工作。事实上，它可以被塑造成如同任何其他机器的模型般工作。这种特殊机器或许可以被称呼为通用机器。”──1947年的艾伦‧图灵两位杰出的计算机科学家两位杰出的计算机科学家1944年到1945年间，冯∙诺依曼主持设计了

EDVAC(ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer)方案，它明确了计算机由五个部分组成，包括：运算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出设备，并描述了这五部分的职能和相互关系。1946年，冯∙诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯等人在EDVAC方案的基础上，提出了《电子计算机逻辑设计初探》的设计报告，标志着电子计算机时代的真正开始。冯∙诺依曼是20世纪最伟大的全才之一现代电子计算机的发展第一代计算机（1946-1958）电子管时代ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator）EDVAC（ElectronicDiscreteVariableAutomaticComputer）运算速度：每秒几千次。1954年，第1个高级程序设计语言Fortran问世世界上第一台电子计算机ENIAC(1946)第二代计算机（1958-1965）晶体管时代计算机的应用从科学计算，扩展到：数据处理和过程控制。Algol60高级程序设计语言问世计算机的运算速度达到：几万到几十万次每秒。现代电子计算机的发展第三代计算机（1965-1970）集成电路时代集成电路(IntegratedCircuits,IC)代替分立元件。IBMSystem360系列机问世。操作系统(OperatingSystem)日益成熟。半导体存储器开始替代磁芯存储器。小型计算机走进市场。计算机的运算速度最高可达：几千万次每秒现代电子计算机的发展第四代计算机（1970-）大规模集成电路时代现代计算机技术基本成熟，并行计算机得到广泛的重视。基于向量并行处理技术的Cray-1是人类首次获得每秒1亿次的运算速度。微处理器和微型计算机问世。现代电子计算机的发展现代电子计算机的发展电子管计算机(1946—1958)晶体管计算机(1958—1965) 集成电路计算机(1965—1970)

超大规模集成电路计算机(1970—至今)

用机器语言、汇编语言编写程用于军事和国防尖端技术 开始使用高级语言开始用于工程技术、数据处理和其它科学领域采用微程序、流水线等技术，提高运行速度出现操作系统、诊断程序等软件采用半导体存储器采用图形界面操作系统器件速度更快,软件、外设更加丰富主要特点将来的计算机？现代电子计算机的发展将来计算机的特点智能计算机？

具有各种类型的专家系统组成的知识库：具有理解、联想、推理、学习、判断和决策能力？将来计算机的特点计算机未来发展方向网络化智能化新材料技术2.1.2计算机系统的信息编码计算机采用二进制采用二进制是由计算机电路所使用的元器件性质决定的。计算机中采用了具有两个稳态的二值电路，二值电路只能表示两个数码：0和1骼低电位表示数码“0”，高电位表示数码“1”.在计算机中采用二进制，具有运算简单，电路实现方便，成本低廉等优点。数制：数制也称为计数制，是指用一组固定的符号和统一的规则来表示数值的方法。2．数制的种类:二进制、八进制、十进制和十六进制。3．数位、基数和位权

进位计数制不同进制数的特点数制基数数码进位规则二进制20，1逢二进一八进制80，1，2，3，4，5，6，7，逢八进一十进制100，1，2，3，4，5，6，7，8，9，逢十进一十六进制160，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A,B,C,D,E,F逢十六进一不同进制数的特点1、十进制数的特点：有十个数字：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9逢十进一例：1537.89=称为十进制数的位权10称为十进制数的基数不同进制数的特点2、二进制数的特点：有二个数字：0、1逢二进一例：11011.01=称为二进制数的位权2

称为二进制数的基数不同进制数的特点3、八进制数的特点：有八个数字：0、1、2、3、4、5、6、7逢八进一例：4276.53=称为八进制数的位权8

称为八进制数的基数不同进制数的特点4、十六进制数的特点：有十六个数字：0，1，2，3、4，5，6，7，8，9，A,B,C,D,E,F逢十六进一例：2CF.4B=称为十六进制数的位权16称为十六进制数的基数表1-1不同数制各位的权数（用十进制数表示）

基数4基数3基数2基数1基数0十进制100001000100101二进制168421八进制40965126481十六进制655364096256161进位计数制数制间的相互转换按位权展开成数的多项式并求和(11011.01)2==27.251．把其他进制的数转换成十进制数2.十进制转换成其他进制整数部分除基数取余法

取余时，由下而上

例：23÷2=11余111÷2=5余15÷2=2余12÷2=1余01÷2=0余1(23)10=(10111)2注：这里的其他进制包括二进制，八进制和十六进制2.十进制转换成其他进制小数部分取整时，由上而下0.6875=(.1011)2

例：0.6875×21…1.3750×20…0.7500×21…1.5000×2

1…1.0000乘基数取整3.二进制转换成八进制23=81三位合一直接转换

例：

(1101101.0011)2=(?)8(001101101.001100)2=(1

5

5.1

4)8.4.八进制转换成二进制

81=23

一位拆三直接转换例:(6271)8=(?)2

(

6

2

7

1)8=(

110

010

111

001

)25.二进制与十六进制的转换

基本原理：（1）整数：将它的低位到高位每4位组成一组。（2）小数：则从小数点开始，分别向左右两边按照整数的方法进行转换。例：（1010101010.1010101）2

0010

1010

1010.1010

1010 2AA.AA

即（1010101010.1010101）2=（2AA.AA）16

24=161四位合一直接转换6十六进制数与二进制的转换

161=24一位拆四直接转换例：（147.9BD）16147.

9

BD000101000111.100110111101

即（147.9BD）16=（101000111.100110111101）2信息单位计算机中的信息单位都采用二进制进行存储的。常用的信息存储单位有位和字节

位，也称比特，记为bit或b，是最小的信息单位，表示1个二进制数位。例如（10101101）2占有8位。字节，记为Byte或B，是计算机中信息的基本单位，表示8个二进制数位。例如（10101101）2占有1个字节。比字节更大的容量单位有：KB、MB、GB、TB1KB=1024B=210B

1M=1024K=220B

1GB=1024MB=230B

1T=1024G=240换算关系1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB计算机中数据的表示目前计算机中字符编码普遍采用的是ASCII码。一个ASCII码由7位二进制数组成，共能表示128个字符数据。为了方便计算机处理，人们一般将ASCII码的最高位前增加一位0，凑成一个字节，便于存储和处理。键盘上的字符的机内码就是ASCII码。如小写字母a的ASCII码是1100001(十进制是97)，大写字母A的ASCII码是1000001(十进制是65)，字符“1”

的ASCII码是0110001(十进制是49)等。字符编码2.1.3计算机系统的基本组成计算机的硬件一、硬件组成要素 通过一个例子我们来了解数字计算机的主要组成和工作原理。假设给一个算盘、一张带有横格的纸和一支笔，要求我们计算y=ax+b-c这样一个题目。解题步骤和数据记录在横格纸上，请看过程。计算机的硬件

计算机的硬件二、数字计算机基本组成控制器：人的大脑的操作控制功能运算器：算盘的计算功能存储器：纸的记忆功能输入设备：交互接口，笔/纸输出设备：交互接口，纸/笔计算机的硬件存储器输出输入运算器控制器数据信号控制信号地址信号计算机的硬件四、运算器算术运算和逻辑运算在计算机中参与运算的数是二进制的运算器的长度一般是8、16、32或64位计算机的硬件五、存储器存储数据和程序（指令）容量（存储单元、存储单元地址、容量单位）分类内存（ROM、RAM）、外存存储器单位：210

＝1K210K＝1M210M＝1G210G＝1T43存储器概述一、分类按存储介质分类：磁表面/半导体存储器按存取方式分类：随机/顺序存取（磁带）按读写功能分类：ROM，RAMRAM：双极型/MOSROM：MROM/PROM/EPROM/EEPROM按信息的可保存性分类：永久性和非永久性的按存储器系统中的作用分类：主/辅/缓/控44存储器概述二、存储器分级结构

1、目前存储器的特点是：速度快的存储器价格贵，容量小；价格低的存储器速度慢，容量大。在计算机存储器体系结构设计时，我们希望存储器系统的性能高、价格低，那么在存储器系统设计时，应当在存储器容量，速度和价格方面的因素作折中考虑，建立了分层次的存储器体系结构。45存储器分级结构2、分级结构高速缓冲存储器简称cache，它是计算机系统中的一个高速小容量半导体存储器。主存储器简称主存，是计算机系统的主要存储器，用来存放计算机运行期间的大量程序和数据。外存储器简称外存，它是大容量辅助存储器。46存储器分级结构分层存储器系统之间的连接关系47主存储器的技术指标字存储单元：存放一个机器字的存储单元，相应的单元地址叫字地址。字节存储单元：存放一个字节的单元，相应的地址称为字节地址。存储容量：指一个存储器中可以容纳的存储单元总数。存储容量越大，能存储的信息就越多。存取时间又称存储器访问时间：指一次读操作命令发出到该操作完成，将数据读出到数据总线上所经历的时间。通常取写操作时间等于读操作时间，故称为存储器存取时间。计算机的硬件六、控制器指令和程序:指令的形式（操作和地址码、存储程序的概念、指令中程序和数据的存放、指令系统）指令和数据存储计算机的硬件七、控制器的基本任务控制器的基本任务：按照一定的顺序一条接着一条取指令、指令译码、执行指令。取指周期和执行周期控制器完全可以区分开哪些是指令字，哪些是数据字。一般来讲，取指周期中从内存读出的信息流是指令流，它流向控制器；而在执行器周期中从内存读出的信息流是数据流，它由内存流向运算器。

计算机的硬件八、适配器与I/O设备输入设备：把人们所熟悉的某种信息形式变换为机器内部所能接收和识别的二进制信息形式输出设备：把计算机处理的结果变换为人或其他机器设备所能接收和识别的信息形式适配器：它使得被连接的外围设备通过系统总线与主机进行联系，以便使主机和外围设备并行协调地工作总线：构成计算机系统的骨架，是多个系统部件之间进行数据传送的公共通路。总之，现代电子计算机是由运算器、存储器、控制器、适配器、总线和输入/输出设备组成的。这也是人们常说的计算机硬件。

计算机的软件一、软件的组成与分类 计算机软件相对计算机硬件来说是看不见，是计算机系统中不可少的无形部件。主要有两大类：系统软件：用来简化程序设计，简化使用方法，提高计算机的使用效率，发挥和扩大计算机的功能及用途。它包括以下四类：各种服务性程序，如诊断程序、排错程序、练习程序等语言程序，如汇编程序、编译程序、解释程序等操作系统数据库管理系统应用软件：用户利用计算机来解决某些问题而编制的程序，如工程设计程序、数据处理程序、自动控制程序、企业管理程序、情报检索程序、科学计算程序等计算机的软件二、软件的发展演变编程语言的发展手编程序：机器语言程序，手工编译二进制码汇编程序：符号语言程序，汇编程序汇编高级程序：算法语言/高级语言，机器编译程序/解释程序系统软件的发展操作系统分布式系统软件软件与硬件逻辑等价性随着大规模集成电路技术的发展和软件硬化的趋势，计算机系统的软、硬件界限已经变得模糊了。因为任何操作可以由软件来实现，也可以由硬件来实现；任何指令的执行可以由硬件完成，也可以由软件来完成。任何操作可以由软件来实现也可以有硬件来实现（设计计算机系统时，应考虑各个方面的因素：价格、速度、可靠性、存储容量、变更周期）实体硬件机功能的扩大固件的概念（功能上是软件，形态上是硬件）2.2计算机通信与网络

计算机网络的构成1.主要特点信息传递、资源共享、增加可靠性、提高系统的处理能力。2.计算机网络的体系结构ISO于1977年提出了一个使各种计算机能够互联的标准框架——开放式系统互联参考模型，简称OSI，标志着网络走向标准化道路。3.网络协议计算机网络中的一系列规则，网络协议由语法、语义和定时三要素。4.计算机网络的分类分类标准很多：拓扑结构、传输媒体、覆盖范围（LAN、MAN、WANInternet）等2.3数据资源管理技术数据处理技术的发展

1.人工管理阶段：20世纪50年代以前，数据量小。2.文件系统阶段：20世纪60年代中期，文件系统建立了数据文件内部的数据结构，但是各数据文件之间没有联系。3.数据库系统阶段：20世纪60年代后期，数据库系统在文件系统的基础上发展起来，实现数据与程序的完全独立，又实现了数据的统一管理。

数据库系统是指以计算机系统为基础，以数据库方式管理大量共享数据的综合系统，一般由数据库、计算机软硬件系统、数据库管理系统、数据库管理员和用户五个部分构成。1.数据库：可存于外存、共享，与程序彼此独立的一组相互关联的数据集合。包括物理数据库和描述数据库。2.硬件支持系统：内存大、大容量的直接存取设备。3.软件支持系统：最主要的是数据库管理系统软件。4.数据库管理员：全面负责较大规模数据库系统的建立、维护和管理。5.用户：一是对数据库进行联机查询和使用数据