信息技術(shù)-醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)課件

第三章醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

第一節(jié)軟件技術(shù)基礎(chǔ)第二節(jié)數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)第三節(jié)計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第三章醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)1§3.1軟件技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)內(nèi)容:１、基礎(chǔ)知識２、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)３、操作系統(tǒng)４、編譯基礎(chǔ)§3.1軟件技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)內(nèi)容:2●計算機軟件的概念

計算機軟件就是計算機程序再加上該程序所需的各種文檔。軟件和程序是不同的概念，程序是使計算機實現(xiàn)所預(yù)期的目的而編寫的一系列的計算機語言（或命令）的集合。文檔是描寫程序操作及使用的有關(guān)資料。軟件作為一種特殊產(chǎn)品，計算機程序和文檔是缺一不可的。因此，軟件是計算機程序加上該程序所需的各種文檔。從廣義上講，軟件應(yīng)包括程序、相應(yīng)的數(shù)據(jù)以及有關(guān)的知識和文檔三部分。數(shù)據(jù)是指程序能正常加工信息的原料。程序是軟件的主體，是可執(zhí)行部分，由算法和語言組成。

１、基礎(chǔ)知識●計算機軟件的概念１、基礎(chǔ)知識3●計算機軟件的種類按照不同的原則和標準，可將計算機軟件劃歸不同的種類。一般從應(yīng)用的角度出發(fā)，將軟件劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。（1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指對整個計算機系統(tǒng)進行管理、調(diào)度、監(jiān)控、維護的軟件，即為其他程序服務(wù)的程序的集合。主要包括以下幾種：操作系統(tǒng)、語言處理程序、服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊管理程序。

●計算機軟件的種類4（2）應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是直接服務(wù)于用戶的程序系統(tǒng)。它一般包括兩類：實用程序：是指為用戶特定需要而開發(fā)的程序。如訂票系統(tǒng)、圖書情報檢索系統(tǒng)、工作管理系統(tǒng)、輔助教學(xué)系統(tǒng)等等。工具軟件：是為了用戶使用方便而提供的軟件工具，如文字表格處理軟件EXCEL、字處理軟件WORD、電子演示文稿軟件POWERPOINT、計算機輔助制圖軟件AUTOCAD等等。（2）應(yīng)用軟件5●計算機軟件技術(shù)發(fā)展過程★計算機軟件技術(shù)是隨著計算機硬件發(fā)展而發(fā)展的?！镉嬎銠C產(chǎn)生的早期，人們主要進行計算機硬件的研制，此時編制的軟件作為硬件的附屬品存在，軟件的效率與功能均受到限制。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，對軟件技術(shù)提出了更高的要求，要使硬件發(fā)揮其效率和功能，必須配備完善的軟件系統(tǒng)，軟件技術(shù)作為獨立的分支得到迅速和充分的發(fā)展?！?/p>

硬件與軟件相互依存，相互推動，缺一不可，共同構(gòu)成了一個計算機系統(tǒng)。從20世紀60年代高級語言出現(xiàn)到今天，軟件技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段:●計算機軟件技術(shù)發(fā)展過程6（1）60年代高級語言階段20世紀50年代末，JohnBackus首先完成了FORTRAN的編譯系統(tǒng)，此后的十年中，不同的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了ALGOL60、COBOL、LISP等高級語言。直到60年代末出現(xiàn)的PL/1、ALGOL68對這一時期的語言作一總結(jié)。此階段，編譯技術(shù)代表了整個軟件技術(shù)，軟件工作者追求的主要目標是設(shè)計和實現(xiàn)再控制和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)力強的高級語言。這一時期內(nèi)，編譯系統(tǒng)主要靠手工編制，自動化程度低。（1）60年代高級語言階段7（2）20世紀70年代結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計階段

20世紀70年代是計算機技術(shù)高度發(fā)展的時代。這一時期，操作系統(tǒng)軟件迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫成為獨立的發(fā)展領(lǐng)域，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得以發(fā)展。同時，隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，計算機軟件的規(guī)模增大，復(fù)雜性增加，從而造成軟件的可靠性較差，產(chǎn)生了“軟件危機”。在此種背景下，產(chǎn)生和發(fā)展了程序設(shè)計方法學(xué)和軟件工程學(xué)。軟件工程是指導(dǎo)軟件開發(fā)和維護的工程科學(xué)，它采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)和維護軟件產(chǎn)品。應(yīng)用軟件工程的方法，目的是提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件生產(chǎn)率，降低軟件產(chǎn)生開發(fā)成本。（2）20世紀70年代結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計階段8（3）20世紀80年代至今自動程序設(shè)計階段

20世紀80年代軟件設(shè)計技術(shù)進入成熟期，向集成化、一體化方向發(fā)展。這一時期，集成電路的迅速發(fā)展使個人計算機得到了迅速發(fā)展，個人計算機與軟件工程相結(jié)合出現(xiàn)了軟件開發(fā)環(huán)境，稱為軟件工程支撐環(huán)境，又稱為CASE（computeraidedsoftwareengineering）。它支持軟件開發(fā)和維護的全過程，即從用戶需求定義、功能規(guī)格說明、設(shè)計規(guī)格說明、直到可執(zhí)行代碼的全部開發(fā)過程，最大程度的借助于計算機系統(tǒng)自動進行，是一個計算機自動管理的巨型系統(tǒng)。同時，程序設(shè)計的基本方法進一步得到改善，如產(chǎn)生了第四代語言（4GL）和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法。20世紀80年代以來出現(xiàn)了好多面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，以C++應(yīng)用最為廣泛。C++是C語言的一個超集，它保留了C語言中幾乎全部優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)之上加上了面向?qū)ο蟮奶攸c。JAVA由C++發(fā)展而來，可在Internet網(wǎng)絡(luò)上分布執(zhí)行的程序設(shè)計語言。JAVA語言的重要特點是可在任何一個硬件和軟件平臺上運行，具有分布性、可移植性、穩(wěn)定性、安全性等特點。（3）20世紀80年代至今自動程序設(shè)計階段9

（1）數(shù)據(jù)（data）:是客觀事物的符號表示，它能夠被計算機識別、儲存和加工處理。它是計算機程序加工處理的原料，不僅指一般的整數(shù)和實數(shù)，而且包括字符串、聲音、圖像等可被計算機接收和處理的信息。（2）數(shù)據(jù)元素（dataelement）:是數(shù)據(jù)的基本單位。有些情況下，數(shù)據(jù)元素又稱為元素、結(jié)點（node）、記錄（record）。有時，一個元素可由若干數(shù)據(jù)項（dataitem）組成。數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)不可分割的最小數(shù)據(jù)單位。（3）數(shù)據(jù)對象（dataobject）：是具有相同性質(zhì)的數(shù)據(jù)元素的集合。２、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)●基本概念和術(shù)語（2）數(shù)據(jù)元素（dataelement）:是數(shù)據(jù)的基本10

（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（datastructure）：是指數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。它一般包括以下三個方面的內(nèi)容；a.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（logicalstructure），即數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。b.數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)(storagestructure)，即數(shù)據(jù)元素及其關(guān)系在計算機存儲器內(nèi)的表示。c.數(shù)據(jù)的運算，即對數(shù)據(jù)所作的操作。

（5）數(shù)據(jù)類型（datatype）：分為基本數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型兩種。基本數(shù)據(jù)類型如實數(shù)型、整數(shù)型、布爾型等；而結(jié)構(gòu)類型如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等。（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（datastructure）：是指數(shù)據(jù)11●算法描述和算法分析

數(shù)據(jù)的運算是通過算法描述的。算法是由若干條指令的有窮序列組成。算法可用自然語言、數(shù)學(xué)語言、或約定的符號語言來描述。若一個算法用機器可執(zhí)行的語言來編寫，則它就是一個程序。所以算法都以函數(shù)或過程的形式表示，即；算法名（參數(shù)表）

例ins_sqlist(V,i,b)//在順序表V中第i個數(shù)據(jù)元素之前插入b//其中//……//為注釋。

對于同一個問題，可以給出多個不同的算法，在這些算法中進行優(yōu)劣取舍是一個很重要的問題，也就是對算法進行分析的過程。一個算法除了“正確”以外，主要還考慮計算機在執(zhí)行該算法時所耗費的時間及所占有的存儲空間，即時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度?！袼惴枋龊退惴ǚ治?2●線性表（1）線性表的定義

線性表是一種最簡單的和最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表的邏輯結(jié)構(gòu)是由一組數(shù)據(jù)元素序列構(gòu)成，其中每一數(shù)據(jù)元素含有一個或多個數(shù)據(jù)項，各個數(shù)據(jù)元素之間存在著線性的邏輯關(guān)系。例如英文字母表（A，B，C，D，……Z）是一個線性表，表中的每一個英文字母是一個數(shù)據(jù)元素。（2）線性表的運算數(shù)據(jù)的運算是定義在邏輯結(jié)構(gòu)上的，而運算是在存儲結(jié)構(gòu)上進行的。對于線性表，常見的基本運算有以下幾種：●線性表13

a.存取操作：存取第i個數(shù)據(jù)元素，以便檢查或更新其中的數(shù)據(jù)項。

b.插入操作：在表中的指定位置上，插入一個新的數(shù)據(jù)元素。

c.刪除操作：刪除表中第i個元素。

d.查找操作：按某個關(guān)鍵字的值，查找表中相應(yīng)的元素。

e.排序操作：按給定要求對表中元素重新排列。并非任何時候都需要同時執(zhí)行以上運算，對于不同問題中的線性表，所需要執(zhí)行的運算可能不同。一般給出一組基本的運算，對于實際問題中所涉及的更為復(fù)雜的運算，可以用基本運算的組合來實現(xiàn)。a.存取操作：存取第i個數(shù)據(jù)元素，以便檢查14（3）線性表的存儲結(jié)構(gòu)

線性表的存儲結(jié)構(gòu)有兩種：順序存儲結(jié)構(gòu)和鏈式存儲結(jié)構(gòu)。

①順序存儲結(jié)構(gòu)將一個線性表存儲到計算機，可以采用許多不同的方法，其中即簡單又自然的是順序存儲方法：即把線性表的結(jié)點按邏輯次序放在一組地址連續(xù)的存儲單元里。用這種方法存儲的線性表簡稱為順序表。順序表的存儲示意如圖3-1所示。②鏈式存儲結(jié)構(gòu)

為了克服順序表的缺點，可以采用鏈接方式存儲線性表，通常我們把鏈接方式存儲的線性表稱為鏈表。如圖3-2所示。（3）線性表的存儲結(jié)構(gòu)

線性表的存儲結(jié)構(gòu)有兩種：順15

由圖3-1可知順序結(jié)構(gòu)存儲有以下特點：A．存儲結(jié)構(gòu)的存儲密度大，存儲空間利用率高。B．能夠快速、隨時訪問其中任意元素。C．對該表進行插入或刪除操作時，為保證線性表的連續(xù)性，則會引起大量數(shù)據(jù)元素的移動。D．存儲容量不宜擴充。圖3-1順序存儲結(jié)構(gòu)示意圖元素1…元素2元素3元素i…元素nL1L2=L1+LL3=L1+2LLi=Li+（i-1）LLn=L1+（n-1）L元素地址內(nèi)存狀態(tài)…………由圖3-1可知順序結(jié)構(gòu)存儲有以下特點：圖3-1順16圖3-2鏈式存儲結(jié)構(gòu)示意圖元素1…元素2L3L21元素4…L23元素3L10元素5…∧L1L2L3L4L10L11L21L22L23L24元素值指針元素值指針元素值指針元素值指針元素值指針結(jié)點1結(jié)點2結(jié)點3結(jié)點4結(jié)點5圖3-2鏈式存儲結(jié)構(gòu)示意圖元素1…元素2L3L21元素417

由圖3-2可見，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系是用指針來鏈接的。對于每個數(shù)據(jù)元素，除了元素值以外，還有一個指針（或鏈）用來指示另一個數(shù)據(jù)元素的地址。我們將這個由數(shù)據(jù)元素的值和指針組成的總體稱為結(jié)點，表示一個數(shù)據(jù)元素。鏈表中各結(jié)點的位置在內(nèi)存中是任意的，通過指針將它們聯(lián)系起來。邏輯上最后的結(jié)點指針不指向任何地方，常用“∧”表示。由圖3-2可見，數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系是用指針來18３、操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)用來管理和控制計算機硬件和軟件資源，并用以方便用戶使用并提高系統(tǒng)資源利用率的一組程序（軟件）。操作系統(tǒng)的功能是管理和控制計算機所有軟硬件資源，使系統(tǒng)各部分協(xié)調(diào)一致的工作，從而達到提高系統(tǒng)資源利用率的目的。計算機系統(tǒng)資源通常有四種：處理機、存儲器、外部設(shè)備、以及各種程序和數(shù)據(jù)。相應(yīng)的操作系統(tǒng)的功能也具有四大功能：處理機管理功能、存儲器管理功能、外部設(shè)備管理功能、文件管理功能。３、操作系統(tǒng)19進程調(diào)度阻塞阻塞阻塞I/O請求I/O完成圖3-3進程狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意圖⑴操作系統(tǒng)的功能a.處理機管理

在多道程序系統(tǒng)中，多個程序同時執(zhí)行，需要對CPU的時間進行合理分配。處理機管理也稱為進程管理，通過引入“進程”的概念使CPU有條不紊的工作，使資源得到最充分的利用，主要包括處理中斷事件和處理機調(diào)度。所謂進程，是指程序的一次執(zhí)行。進程有三個基本狀態(tài)：就緒狀態(tài)、運行狀態(tài)、阻塞狀態(tài)，如圖3-3所示；進程調(diào)度阻塞阻塞阻塞I/O請求I/O完成圖3-3進程狀態(tài)20b.存儲管理

內(nèi)存是除CPU之外最寶貴的資源。而計算機的內(nèi)存資源是有限的。存儲管理主要解決多道程序在內(nèi)存中的分配，合理利用內(nèi)存空間，并通過內(nèi)外存的管理來擴大存儲空間。其主要包括：內(nèi)存的分配、存儲擴充、存儲保護三個方面。c.設(shè)備管理

計算機支持多種設(shè)備，該管理利用操作系統(tǒng)提供的設(shè)備驅(qū)動程序，實現(xiàn)對外部設(shè)備進行有效管理。負責把外部設(shè)備合理地分配給進程，消除各設(shè)備忙閑不均的現(xiàn)象，使之有效地工作。其主要功能體現(xiàn)在：分配和驅(qū)動外部設(shè)備、利用中斷、通道、緩沖技術(shù)，提高外部設(shè)備的使用效率。b.存儲管理c.設(shè)備管理21d.文件管理

文件管理是對各類文件進行有序的管理，支持對文件的存儲、檢索和修改及文件保護，方便用戶安全地訪問它們。其主要功能為：按名存取文件、有效分配存儲空間、文件的共享和保護、用戶可通過命令訪問各種文件。

通常按照操作系統(tǒng)的使用環(huán)境，可將其分為三大類：多道批處理系統(tǒng)分時系統(tǒng)、實時系統(tǒng)。（2）操作系統(tǒng)的分類d.文件管理通常按照操作系統(tǒng)的使用環(huán)境，可將其分為三22a.多道批處理系統(tǒng)

多道批處理系統(tǒng)實質(zhì)上是“多道程序”和“批處理”的結(jié)合。“任務(wù)”和“作業(yè)”是指用戶一次上機要求計算機系統(tǒng)完成的工作的總稱；“多道程序”是指在計算機內(nèi)存中同時可以存放若干道作業(yè)，允許交替地由處理機運行；“批處理”是指用戶與作業(yè)之間沒有交互作用，用戶不能直接控制作業(yè)的運行，即一批經(jīng)過合理組織的作業(yè)一旦提交給計算機系統(tǒng)，其執(zhí)行由計算機系統(tǒng)控制。

多道批處理系統(tǒng)具有自動化程度高，資源利用率高，作業(yè)吞吐量大等特點，多應(yīng)用在大中型計算機系統(tǒng)中。其缺點是交互性差。a.多道批處理系統(tǒng)23b.分時系統(tǒng)分時系統(tǒng)是一種多用戶操作系統(tǒng)，它是將中央處理機（CPU）的處理時間進行分割，即把工作時間分割成一個個時間片，每個用戶輪流使用時間片。一臺計算機為一組終端用戶服務(wù)，每個用戶通過終端控制程序的運行。由于時間片分割很小，每個用戶感覺不到時間上的等待或滯留，如同自己獨立占用一臺計算機一樣。

分時系統(tǒng)具有良好的人機交互性，用戶使用方便，其主要應(yīng)用于中小型系統(tǒng)。b.分時系統(tǒng)24c.實時系統(tǒng)

實時系統(tǒng)是指要求系統(tǒng)及時響應(yīng)外部事件的請求，在規(guī)定的時間內(nèi)完成對該事件的處理并控制所有實時設(shè)備和實時任務(wù)協(xié)調(diào)一致地工作。實時系統(tǒng)包括實時過程控制和實時信息處理兩種，前者主要應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的過程控制，而后者主要應(yīng)用于信息處理系統(tǒng)，如查詢系統(tǒng)、訂票系統(tǒng)等。

以上三類操作系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要組合使用，實現(xiàn)最佳功能。隨著計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變化，操作系統(tǒng)技術(shù)也有了進一步的發(fā)展，產(chǎn)生了一些具有特點的操作系統(tǒng)，如個人計算機操作系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。c.實時系統(tǒng)以上三類操作系統(tǒng)可以根據(jù)實際需要組合使用，25

個人計算機操作系統(tǒng)是一個單用戶交互式的操作系統(tǒng)，它以文件管理為主，具有簡單的設(shè)備管理功能，并向用戶提供了一組功能豐富的鍵盤操作命令。

分布式操作系統(tǒng)是指由多臺計算機組成的一個系統(tǒng)，相互協(xié)作地完成一個任務(wù)。任意兩臺計算機之間可以交換信息，無主次之分，系統(tǒng)資源為所有用戶共享。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是為網(wǎng)絡(luò)中各臺計算機之間提供通信和資源共享。除了具有常規(guī)操作系統(tǒng)功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)管理功能。

個人計算機操作系統(tǒng)是一個單用戶交互式的操作系統(tǒng)，它以文件26

（3）常用操作系統(tǒng)簡介

①Windows

Windows以其靈活方便的窗口操作、彈出式菜單以及命令對話框，為用戶使用計算機提供了方便，并為人們廣泛接受。它從1990年由Microsoft公司推出Windows3.0，先后進行了多次改版。如Windows3.1、Windows98、WindowsNT、Windows2000、WindowsXP等。其中Windows95以上版本具有網(wǎng)絡(luò)管理功能。還具有友好的人機界面、功能強大的應(yīng)用程序、多任務(wù)并行處理的功能等諸多優(yōu)點，所以深受用戶歡迎。（3）常用操作系統(tǒng)簡介27②UNIX

UNIX操作系統(tǒng)是一個通用的、交互的分時系統(tǒng)，適用于小型機和微型機。它由美國貝爾實驗室1969年研制的，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊、功能強大、使用方便、易于擴充、修改維護和移植。它主要由兩部分組成：內(nèi)核和外殼（shell語言）。其內(nèi)核部分負責進程管理、文件管理、存儲管理、設(shè)備管理等，而外殼語言是用來控制、使用內(nèi)核以及語言處理程序和軟件工具。③Linux

Linux是目前最流行的操作系統(tǒng)之一，是UNIX的PC版。它從1991年芬蘭人LinuxTorvalds創(chuàng)建至今發(fā)展迅速。它具有占用空間小、高效、健壯和功能強大等特性，特別是可以免費使用和源代碼開放，為用戶廣泛接受。其中的RedHatLinux版是一個杰出的代表，它在Linux基礎(chǔ)上開發(fā)了許多優(yōu)秀的軟件和工具，并提供了最新軟硬件的技術(shù)支持。②UNIX③Linux28

４、編譯基礎(chǔ)（1）編譯程序的作用編譯連接運行源程序目標程序可執(zhí)行程序結(jié)果程序庫數(shù)據(jù)圖3-4程序的編譯與運行示意圖４、編譯基礎(chǔ)編譯連接運行源程序目標程序可執(zhí)行程序結(jié)果29人們利用計算機可以進行復(fù)雜的科學(xué)計算、工業(yè)過程控制、企業(yè)管理和辦公自動化等工作。計算機在上述各領(lǐng)域的應(yīng)用都是在計算機硬件和系統(tǒng)軟件支持下，運用某種高級語言編制出程序并在該環(huán)境下運行來實現(xiàn)的。在計算機上執(zhí)行一個高級語言程序，一般要分為兩步：第一步，用一個編譯程序?qū)⒏呒壵Z言程序翻譯成機器語言程序；第二步，運行所得的機器語言程序并求得計算結(jié)果。編譯程序就是將某一種語言（源語言）程序翻譯成另一種語言（目標語言）程序，即進行符號轉(zhuǎn)換。程序的編譯與運行如圖3-4所示。人們利用計算機可以進行復(fù)雜的科學(xué)計算、工業(yè)過程控制、企業(yè)30（2）編譯程序的組成與結(jié)構(gòu)目標程序詞法分析語法分析中間代碼生成代碼優(yōu)化目標代碼生成表格管理出錯管理源程序圖3-5編譯程序的基本結(jié)構(gòu)（2）編譯程序的組成與結(jié)構(gòu)目標程序詞法分析語法分析中間代碼生31雖然各高級語言的特點不同，其編譯程序也有差別，但各編譯程序的基本結(jié)構(gòu)均相似。編譯程序的結(jié)構(gòu)可按編譯的五個階段分模塊進行設(shè)計，如圖3-5所示。圖3-5中編譯過程源程序的各種信息被保留在各種不同的表格里，編譯各階段的工作都涉及到構(gòu)造、查找、更新各種有關(guān)表格。編譯程序的工作，從輸入源程序到輸出目標程序的整個過程，是很復(fù)雜的。這個過程一般可分為五個階段：詞法分析、語法分析、中間代碼生成、代碼優(yōu)化、目標代碼生成。上述編譯程序工作過程的五個階段不是每個階段都必不可少的，在實際應(yīng)用中有些階段可以省去。若編譯程序?qū)?yōu)化沒有要求，可省去代碼優(yōu)化；若要加快編譯速度，可將中間代碼生成階段省去。雖然各高級語言的特點不同，其編譯程序也有差別，但各編譯程32§3.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于20世紀60年代中期，是數(shù)據(jù)管理的最新技術(shù)，是計算機科學(xué)的重要分支，它的出現(xiàn)極大地促進了計算機應(yīng)用向各行業(yè)滲透。從而不難看出數(shù)據(jù)庫技術(shù)的重要性所在。

1．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述

２．數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新發(fā)展§3.2數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫技術(shù)產(chǎn)生于2033

1．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述（1）數(shù)據(jù)庫技術(shù)的基本概念數(shù)據(jù)（Data）：通常是指用符號記錄下來的，可以識別的信息。信息是關(guān)于現(xiàn)實世界事物存在的方式或運動狀態(tài)的客觀反映。數(shù)據(jù)庫（DataBase）：簡稱DB，是指按一定方式組織起來的相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)集合。如人事檔案數(shù)據(jù)庫、圖書資料數(shù)據(jù)庫、藥品管理數(shù)據(jù)庫等。1．數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)概述34數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementSystem）：簡稱DBMS，是用戶與操作系統(tǒng)之間的一層管理軟件，它為用戶或應(yīng)用程序提供訪問數(shù)據(jù)庫的方法，包括數(shù)據(jù)庫的建立、查詢、更新及對各種數(shù)據(jù)的控制。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（DataBaseSystem）：簡稱DBS，是實現(xiàn)有組織地、動態(tài)地存儲大量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、方便多用戶訪問的計算機軟件、硬件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用了數(shù)據(jù)庫技術(shù)的計算機系統(tǒng)。數(shù)據(jù)庫技術(shù)：是在操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它是研究數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)、存儲、設(shè)計、管理和使用的一門軟件學(xué)科。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DataBaseManagementS35（2）數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)模型●數(shù)據(jù)描述：是數(shù)據(jù)處理中的一個重要環(huán)節(jié)。從事物的特征到計算機中的具體表示，實際上經(jīng)歷了三個領(lǐng)域：現(xiàn)實世界、信息世界、機器世界?，F(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)描述主要是對原始數(shù)據(jù)進行綜合工作，取出數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)所需要研究的數(shù)據(jù)，如各種報表、單據(jù)、查詢格式等。信息世界的數(shù)據(jù)描述，是人們將現(xiàn)實世界在人腦中的反映用文字或符號表示出來，它需要用以下一些基本術(shù)語來實現(xiàn)：（2）數(shù)據(jù)描述和數(shù)據(jù)模型36①實體(entity)：實體是指客觀存在并相互區(qū)別的事物。②實體集（entityset）：具有相同性質(zhì)的同類實體的集合。③屬性（attribute）：實體具有許多特性，每一個特性稱為屬性。每一個屬性有一個取值范圍，即值域。④主鍵（key）：唯一標識實體的屬性集為主鍵。①實體(entity)：實體是指客觀存在并相互區(qū)別的事物。37機器世界中的信息是以數(shù)據(jù)形式存儲的，其數(shù)據(jù)描述需要用以下術(shù)語表示。①字段（field）：標記實體屬性的命名單位稱為字段（或數(shù)據(jù)項）。它是可命名的最小數(shù)據(jù)單位。②記錄（record）：字段的有序集合稱為記錄。一般用一個記錄描述一個實體。③文件（file）：同一類記錄的匯集稱為文件。文件是描述實體集的。④主鍵（key）：能唯一標識文件中每個記錄的字段或字段集，稱為文件的主鍵。機器世界中的信息是以數(shù)據(jù)形式存儲的，其數(shù)據(jù)描述需要用以下38

現(xiàn)實世界中，事物是相互聯(lián)系的。這種聯(lián)系必然在信息世界中體現(xiàn)出來，即實體是相互有聯(lián)系的。實體的聯(lián)系有兩類：一類是實體內(nèi)部的聯(lián)系，即同一記錄內(nèi)部各個字段之間的聯(lián)系；另一類是實體與實體之間的聯(lián)系，即實體中記錄之間的聯(lián)系。而實體之間的聯(lián)系比較復(fù)雜，其相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，這類聯(lián)系在數(shù)據(jù)庫技術(shù)中應(yīng)用較多。實體間的聯(lián)系有兩種：一是同一實體集中實體之間的聯(lián)系（記錄之間的聯(lián)系），二是不同實體集間的實體聯(lián)系（文件之間的記錄與記錄的聯(lián)系）。

現(xiàn)實世界中，事物是相互聯(lián)系的。這種聯(lián)系必然在信息世界中體39它有以下三種情況：①一對一聯(lián)系：記作1：1。例如學(xué)校與校長之間，火車的座位與乘客之間的聯(lián)系都是一對一聯(lián)系。

②一對多聯(lián)系：記作1：N。例如一個學(xué)校有多名學(xué)生，而每個學(xué)生均在同一所學(xué)校學(xué)習，學(xué)校與學(xué)生之間就是一對多的聯(lián)系。③多對多聯(lián)系：記作M：N。例如課程與學(xué)生之間，一個學(xué)生可選多門課程，而每一門課程有多名學(xué)生選修，課程與學(xué)生之間是多對多的聯(lián)系。

它有以下三種情況：40●數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是現(xiàn)實世界數(shù)據(jù)特征的抽象。由于計算機不可能直接處理現(xiàn)實世界中的事物，人們必須先把具體事物轉(zhuǎn)換成計算機能夠處理的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中音樂數(shù)據(jù)模型來抽象、表示和處理現(xiàn)實世界中的信息。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)均是基于某種數(shù)據(jù)模型的，不同的數(shù)據(jù)模型，實際上是提供給我們模型化信息的不同工具。數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。根據(jù)模型應(yīng)用的不同目的，可將模型劃分為兩類：概念模型和數(shù)據(jù)模型。

●數(shù)據(jù)模型41①概念模型

概念模型又稱信息模型，它是按照用戶的觀點來對信息建模，主要用于數(shù)據(jù)庫設(shè)計。概念模型的表示方法很多，其中最常用的是P.P.Chen于1976年提出的實體聯(lián)系方法。該方法用ER圖來描述現(xiàn)實世界的概念模型。ER方法也稱為ER模型。ER方法提供以下四種基本工具來實現(xiàn)ER圖：A.矩形框，表示實體類型。B.菱形框，表示聯(lián)系類型。C.橢圓型框，表示實體類型和聯(lián)系類型的屬性。對于鍵的屬性，在屬性名下畫一橫線。

D.直線，表示聯(lián)系類型和相關(guān)實體類型之間的聯(lián)系，并在直線端部標注其種類（1：1，1：N，M：N）。例如一個具體的ER圖，圖3-6所示。①概念模型42項目代號日期項目名稱項目項目-零件零件零件代號零件名顏色重量零件數(shù)量MN圖3-6ER圖實例項目日期項目項目項目-零件零件零件名顏色重量零件MN圖3-643②數(shù)據(jù)模型

數(shù)據(jù)模型是按計算機系統(tǒng)的觀點對數(shù)據(jù)建模，主要用于數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的實現(xiàn)，它主要包括；層次模型、關(guān)系模型、網(wǎng)狀模型和面向?qū)ο竽Ｐ偷?。①層次模型：用樹型結(jié)構(gòu)表示實體類型和實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型，如圖3-7所示。②關(guān)系模型：用表格結(jié)構(gòu)表達集與實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型，如表3-1所示。③網(wǎng)狀模型：用有向圖結(jié)構(gòu)表示實體類型及實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。如圖3-8所示。④面向?qū)ο竽Ｐ停河脤ο蠛皖悂肀硎緦嶓w類型和實體間聯(lián)系的數(shù)據(jù)模型。如圖3-9所示②數(shù)據(jù)模型44M1M2M3M4M5M6圖3-7層次模型示例M1M2M3M4M5M6圖3-7層次模型示例45學(xué)號姓名年齡性別系別9921108李明21男信息系9921126王妍22女信息系9921208馬凱22男信息系9922210劉青青21男物理系9918109方芳20女數(shù)學(xué)系表３－１關(guān)系模型示意圖學(xué)號姓名年齡性別系別9921108李明21男信息系9921146姓名性別年齡姓名性別年齡系別專業(yè)姓名性別年齡班級特長類學(xué)生類大學(xué)生類小學(xué)生圖3-9面向?qū)ο竽Ｐ褪疽釹1S2SP1SP2SP3SP4SP5P1P2P3圖3-8網(wǎng)狀模型示意姓名姓名姓名類學(xué)生類大學(xué)生類小學(xué)生圖3-9面向?qū)ο竽?7（3）數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)分為三級，內(nèi)部級、概念級、外部級。如圖3-10所示。

用戶A用戶B用戶C外模式外模式外模式概念模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫外部級概念級內(nèi)部級圖3-10數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)（3）數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)用戶A用戶B用戶C外模式外模式外模式48

外部級是最接近用戶的一級，是每個用戶所能看到的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容，它是整個數(shù)據(jù)庫的一部分，稱為用戶視圖或外部視圖。每個外視圖的具體表示稱為外模式，又稱子模式。

概念級觀察到的是整個數(shù)據(jù)庫的全部信息，稱為全局視圖。全局視圖的具體表示稱為概念模式、簡稱模式。

內(nèi)部級是最接近存儲設(shè)備的一級，從這一級觀察到的數(shù)據(jù)庫就是被存儲的數(shù)據(jù)庫，稱為內(nèi)視圖。內(nèi)視圖的具體表示稱為內(nèi)模式，又稱為物理模式。用戶A用戶B用戶C外模式外模式外模式概念模式內(nèi)模式數(shù)據(jù)庫外部級概念級內(nèi)部級圖3-10數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫的三級體系結(jié)構(gòu)是數(shù)據(jù)庫的三個抽象級別，它將數(shù)據(jù)的具體組織留給DBMS去做，用戶只抽象地處理數(shù)據(jù)，而不必關(guān)心數(shù)據(jù)在計算機中的表示和存儲。為了實現(xiàn)三個級別的轉(zhuǎn)換，DBMS在三個級別之間提供了兩個層次的映像，即外模式/概念模式映像和概念模式/內(nèi)模式映像。外部級是最接近用戶的一級，是每個用戶所能看到的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容49

2.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新發(fā)展數(shù)據(jù)庫技術(shù)是計算機軟件領(lǐng)域的一個重要分支，經(jīng)過三十多年的發(fā)展經(jīng)歷了第一代（層次和網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫）和第二代（關(guān)系數(shù)據(jù)庫），已形成了相當規(guī)模的理論體系和應(yīng)用技術(shù)。隨著相關(guān)學(xué)科的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷延伸，數(shù)據(jù)庫技術(shù)也產(chǎn)生了許多新的分支。如模糊數(shù)據(jù)庫、時空數(shù)據(jù)庫、內(nèi)存數(shù)據(jù)庫、全息數(shù)據(jù)庫、多媒體數(shù)據(jù)庫、主動數(shù)據(jù)庫、并行數(shù)據(jù)庫、工作流數(shù)據(jù)庫等等。2.數(shù)據(jù)庫技術(shù)的新發(fā)展50（1）多媒體數(shù)據(jù)庫（multimediadatabase）

多媒體是指各種信息載體（即媒體）的復(fù)合體。近年來，媒體的數(shù)字化技術(shù)有了很大發(fā)展。聲音、圖象、視頻、音頻采樣、模/數(shù)轉(zhuǎn)換及存儲技術(shù)的發(fā)展為多媒體的計算機處理和應(yīng)用提供了可能。各種獨立媒體的數(shù)據(jù)庫技術(shù)（如文本庫、圖形庫、圖像庫等）的發(fā)展和研究為多媒體數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究和開發(fā)提供了基本技術(shù)保障。多媒體DBS，就是把組織在不同媒體上的數(shù)據(jù)一體化。其中較有影響的數(shù)據(jù)庫有以下幾種:（1）多媒體數(shù)據(jù)庫（multimediadatabase51（2）主動數(shù)據(jù)庫（activedatabase）主動數(shù)據(jù)庫具有除了提出被動服務(wù)功能外，還具有讓數(shù)據(jù)庫主動進行服務(wù)的功能。主要是通過把一些規(guī)則預(yù)先嵌入DBS的辦法來實現(xiàn)。（3）并行數(shù)據(jù)庫（paralleldatabase）并行數(shù)據(jù)庫技術(shù)起源于20世紀70年代的數(shù)據(jù)庫機（databasemachine）的研究。它致力于開發(fā)數(shù)據(jù)庫操作的時間并行性和空間并行性。關(guān)系模型仍是其研究基礎(chǔ)，基于對象模型的并行數(shù)據(jù)庫則是重要的研究方向。在冰箱數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域，仍有大量問題需要研究。（2）主動數(shù)據(jù)庫（activedatabase）52（4）工作流數(shù)據(jù)庫（workflowdatabase）

企業(yè)內(nèi)有三類處理過程：物料處理、信息處理、商務(wù)處理。前兩種處理是傳統(tǒng)的常規(guī)處理。提高企業(yè)生產(chǎn)力水平的關(guān)鍵因素在于商務(wù)處理。商務(wù)處理注意提高企業(yè)中人員的協(xié)調(diào)性，它處理工作的請求、何人何時做何工作以及匯報工作完成情況、評價工作的滿意程度等。工作流管理系統(tǒng)是為了支持企業(yè)內(nèi)的商務(wù)管理而提出的。（4）工作流數(shù)據(jù)庫（workflowdatabase）53

①聯(lián)機分析處理(onlineanalysisprocessing,OLAP)

OLAP提供給用戶面向目標的模型交互功能。當用戶想到某個問題時，通過和系統(tǒng)的交互會話，進行即時的數(shù)據(jù)操作，獲得有啟發(fā)，有創(chuàng)見的發(fā)現(xiàn)。OLAP不但是一種交互式的輔助決策方法，同時又是一種面向數(shù)據(jù)的分析方法。它是對關(guān)系數(shù)據(jù)庫的一種改進。關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)是關(guān)系代數(shù)中定義的運算，這些關(guān)系運算不能給用戶提供向數(shù)據(jù)深層進行分析的能力。而OLAP則提供了一系列新的數(shù)據(jù)分析功能。當前，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展面臨前所未有的挑戰(zhàn)，出現(xiàn)了許多新問題新概念。下面就目前數(shù)據(jù)庫技術(shù)的幾個新的研究方向和概念做一簡要的介紹。①聯(lián)機分析處理當前，數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展面臨前所未有的挑戰(zhàn)，54②數(shù)據(jù)挖掘(datadrilldown)

在多維數(shù)據(jù)庫中，每個維中的數(shù)據(jù)彼此之間還有邏輯關(guān)系，用戶可以用“數(shù)據(jù)挖掘”的功能來找到他需要的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)挖掘是OLAP中的一項重要功能。它能幫助高層主管快速地在他們所需要的詳細水平上檢索有關(guān)數(shù)據(jù)。②數(shù)據(jù)挖掘(datadrilldown)55③數(shù)據(jù)倉庫（datawarehouse）

數(shù)據(jù)倉庫是指一個對歷史數(shù)據(jù)進行處理的集成化的數(shù)據(jù)收集和信息處理機構(gòu)。在一般情況下，數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)輸入部分是來自一個操作性的環(huán)境，該部分的作用是將這個環(huán)境中的數(shù)據(jù)傳送到另一個物理上相分離的數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)中去。而數(shù)據(jù)倉庫則不斷地對信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行整理，從而輔助決策者有效地發(fā)現(xiàn)問題。數(shù)據(jù)倉庫包括四個主要特征：面向主題、集成化、時變性和非活性。③數(shù)據(jù)倉庫（datawarehouse）56§3.3計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，已極大地推動了科技進步和生產(chǎn)力的發(fā)展，它已深入到人類生活的各個領(lǐng)域，并產(chǎn)生著巨大的影響。尤其是隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，不僅為信息系統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的物資基礎(chǔ)，也為信息系統(tǒng)的研制開發(fā)提供更有價值的理論依據(jù)。

本節(jié)主要內(nèi)容：

1、計算機系統(tǒng)概論

2、計算機網(wǎng)絡(luò)概述

3．數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

4、局域網(wǎng)技術(shù)§3.3計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的57

1、計算機系統(tǒng)概論（1）計算機發(fā)展概況

從1946年全世界第一臺計算機“ENIAC”在美國問世以來，隨著制造計算機所采用的電子器件的發(fā)展，它經(jīng)歷了四代，并向第五代計算機發(fā)展。第一代（1946-1957）：電子管時代，計算機采用電子管作為基本元件，主存儲器為磁鼓。編程語言為機器語言或匯編語言。主要用于科學(xué)計算。代表機型有ENIAC、UNIVAC、IBM701等。1、計算機系統(tǒng)概論58第二代（1956-1964）：晶體管時代：采用晶體管作為計算機的基本元件，內(nèi)存采用磁芯，外存采用磁盤。編程語言有了高級語言（如FONTRAN、COBOL語言等），并產(chǎn)生了操作系統(tǒng)。應(yīng)用領(lǐng)域由科學(xué)計算擴大到數(shù)據(jù)處理、自動控制等方面。代表機型有：UNIVAC-Ⅱ、IBM701等。第三代（1965~1970）：集成電路時代，采用中、小型規(guī)模集成電路作為基本元件，內(nèi)存采用磁芯。操作系統(tǒng)已逐漸成熟，功能得到了增強，成為計算機系統(tǒng)的一部分。由軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)共同組成計算機系統(tǒng)，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。代表機型有：PDP-11、IBM360。信息技術(shù)--醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)59第四代（1970年至今）大規(guī)模集成電路時代，采用大、超大規(guī)模集成電路作為基本元件，內(nèi)存儲器采用半導(dǎo)體，使集成電路體積大大減小。此時產(chǎn)生了微處理機，同時數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了很大發(fā)展。應(yīng)用領(lǐng)域更加擴大，并逐漸深入家庭。代表機型：VAX-11、IBM-PC等。第五代：從20世紀80年代開始研制以知識庫為集成基礎(chǔ)，能夠進行邏輯推理、判斷、決策的智能計算機，該時代又稱為智能計算機時代。第四代（1970年至今）大規(guī)模集成電路時代，采用大、超大規(guī)模60（2）計算機系統(tǒng)組成

1946年馮.諾依曼提出了計算機模型的“存儲結(jié)構(gòu)”概念，它奠定了計算機結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，即計算機硬件的基本組成。計算機硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要有五部分組成：運算器存儲器控制器輸入設(shè)備輸出設(shè)備（2）計算機系統(tǒng)組成運算器61

2、計算機網(wǎng)絡(luò)概述（1）計算機網(wǎng)絡(luò)的形成和發(fā)展

計算機網(wǎng)絡(luò)是計算機技術(shù)和通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物。計算機網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：具有通信功能的單機階段，這一階段形成了計算機網(wǎng)絡(luò)的雛形；具有通信功能的多機階段，這一階段屬于面向終端的計算機通信網(wǎng)；以資源共享為目的的計算機與計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)階段；Internet和高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展階段。2、計算機網(wǎng)絡(luò)概述62（2）計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)的分類方法較多。通常按照計算機網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍將其劃分為三類：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)LAN(localareanetwork)：將有限范圍內(nèi)（如一個學(xué)校、一幢大樓、一個單位）的各種計算機、終端、外部設(shè)備互聯(lián)而成的網(wǎng)絡(luò)。城域網(wǎng)MAN（metropolitanareanetwork）：覆蓋幾十公里范圍內(nèi)的企業(yè)、單位的多個計算機局域網(wǎng)互聯(lián)而成的網(wǎng)絡(luò)。它是介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)WAN（wideareanetwork）：又稱為遠程網(wǎng)。它覆蓋幾十公里到幾千公里的范圍。即覆蓋一個國家、地區(qū)、或幾個洲的國際性互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。（2）計算機網(wǎng)絡(luò)的分類63（3）計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)通信兩大功能，那么從它的結(jié)構(gòu)上可以分為兩個部分：負責數(shù)據(jù)處理向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的資源子網(wǎng)和負責數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)通訊的子網(wǎng)。如圖3-11所示。外層為資源子網(wǎng)。

（3）計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)64ccpccpccpHOSTHOSTHOSTHOSTHOSTHOST圖3-11計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖ccpccpccpccpccpccpHOSTHOSTHOSTHOSTHOSTH65Ａ．資源子網(wǎng)

資源子網(wǎng)由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源組成。

主計算機（Host）主計算機為本地用戶訪問網(wǎng)絡(luò)其他主計算機設(shè)備、共享資源提供服務(wù)，同時為網(wǎng)中其他用戶共享本地資源提供服務(wù)。它是資源子網(wǎng)的重要組成單元，通過高速通信線路與通信子網(wǎng)的通信控制機相連。終端終端是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的界面。終端可以是僅具有簡單輸入和輸出功能的子終端，也可以是帶有微處理器的智能終端。它可以通過主機連入網(wǎng)中，也可以直接同通信控制處理機接入網(wǎng)中。Ａ．資源子網(wǎng)

資源子網(wǎng)由主計算機系統(tǒng)、終端、終端控制器、66Ｂ．通信子網(wǎng)

通信子網(wǎng)由通信控制處理機、通信線路與其他通信設(shè)備組成，完成全網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等功能。

★通信控制處理機CCP（communicationcontrolprocessor）通信處理機又稱前端處理機或節(jié)點處理機，它是一種專用計算機，一般由小型計算機或微型機配置通信控制硬件和軟件所組成。通信控制處理機在網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中被稱為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。其主要功能是：網(wǎng)絡(luò)接口存儲/轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)控制局域網(wǎng)中，集線器成為了一種典型的通信控制處理機，而廣域網(wǎng)中使用較多的通信控制處理機是路由器?！锿ㄐ啪€路通信線路是通信控制處理機之間、通信控制處理機與主計算機之間提供通信信道。它可以是架空明線、雙絞線、同軸電纜或光纜等有線線路，也可以是微波、無線信道和衛(wèi)星信道等。Ｂ．通信子網(wǎng)

通信子網(wǎng)由通信控制處理機、通信線路與其他通信設(shè)67（4）計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是通過網(wǎng)中結(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。反映出網(wǎng)絡(luò)中各個實體之間結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓撲設(shè)計是建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)的第一步，也是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性、和通信費用有很大影響。計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有四種類型：星型拓撲、環(huán)型拓撲、樹型拓撲、網(wǎng)狀型拓撲。如圖3-12所示。（4）計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)68星形拓撲在星形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點通過點到點的通信線路與中心結(jié)點相連。中心結(jié)點控制全網(wǎng)的通信，任何兩結(jié)點之間的通信必須通過中心結(jié)點。星形拓撲結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)，便于管理，但是網(wǎng)絡(luò)可靠性較差，中心結(jié)點的故障可能造成全網(wǎng)的癱瘓，且中心結(jié)點的管理與維護往往比較復(fù)雜。環(huán)形拓撲在環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點通過點到點的通信線路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中數(shù)據(jù)可沿一個方向逐站傳遞，也可向兩個方向傳送。環(huán)可以建為雙環(huán)，即主副環(huán)，一旦主環(huán)出現(xiàn)故障，由副環(huán)代替其工作。環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)簡單，傳輸延時確定。但是網(wǎng)絡(luò)的可靠性較差，環(huán)中任何一個結(jié)點出現(xiàn)故障，都可能造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為保證環(huán)的正常工作需要較復(fù)雜的環(huán)環(huán)管理和環(huán)維護。增加環(huán)結(jié)點和撤除環(huán)結(jié)點都比較復(fù)雜。星形拓撲環(huán)形拓撲69樹形拓撲樹形拓撲可以看成是星形拓撲的外延。在樹形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點是按照層次進行連接的，信息交換主要是在上、下兩結(jié)點之間進行，相鄰或同層結(jié)點之間一般不進行數(shù)據(jù)交換或數(shù)據(jù)交換量小。樹形拓撲結(jié)構(gòu)適用于匯集信息的應(yīng)用要求。網(wǎng)狀形拓撲在網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)中，結(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律。網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點是系統(tǒng)可靠性高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由器、選擇算法與流量控制方法。目前，廣域網(wǎng)基本都是采用網(wǎng)狀形拓撲結(jié)構(gòu)。樹形拓撲網(wǎng)狀形拓撲70a.星形結(jié)構(gòu)b.環(huán)形結(jié)構(gòu)c.樹形結(jié)構(gòu)d.網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)圖3-12計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲類型a.星形結(jié)構(gòu)b.環(huán)形結(jié)構(gòu)c.樹形結(jié)構(gòu)d.網(wǎng)狀形結(jié)構(gòu)71（5）計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)①網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與體系結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)的資源子網(wǎng)中的多臺計算機（結(jié)點）之間要進行通信，各個結(jié)點之間就需要不斷地交換數(shù)據(jù)。要保證各結(jié)點之間交換數(shù)據(jù)的有序和正確，就必須制定一個網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換的規(guī)則、約定與標準，這種規(guī)則、約定和標準稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（protocol）。（5）計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)72②開發(fā)系統(tǒng)互連參考模型開發(fā)系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM（opensysteminterconnection/referencemodel），是由國際標準化組織ISO和國際電報電話咨詢委員會CCITT共同制定的。根據(jù)層次化模型的設(shè)計原則，將網(wǎng)絡(luò)整個通信功能劃分為七個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層、應(yīng)用層。②開發(fā)系統(tǒng)互連參考模型73③TCP/IP參考模型及協(xié)議

ARPANET是最早出現(xiàn)的計算機網(wǎng)絡(luò)之一，它是由美國國防部高級研究計劃局ARPA提出并構(gòu)建的。其主要目的是希望許多寶貴的主機和通信控制機及通信線路在戰(zhàn)爭中一旦部分遭到破壞，而其他部分仍能正常工作，它要求一種靈活的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP正是在此需要的基礎(chǔ)上發(fā)展而來。雖然TCP協(xié)議和IP協(xié)議都不是OSI標準，但它們是目前最流行商業(yè)化協(xié)議，并被公認為當前的工業(yè)標準。TCP/IP協(xié)議出現(xiàn)后，TCP/IP參考模型也在1974年由Kahn提出。TCP/IP參考模型可以分為四個層次：應(yīng)用層、傳輸層、互聯(lián)網(wǎng)層和網(wǎng)絡(luò)接口層。③TCP/IP參考模型及協(xié)議74(6)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展①Internet與Intranet

Internet是指全球最大的計算機網(wǎng)絡(luò)的集合體。由全世界幾萬個網(wǎng)絡(luò)互連而成，它們共同遵守TCP/IP協(xié)議。TCP/IP包括一系列的計算機網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，核心協(xié)議是傳輸控制協(xié)議TCP和Internet網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IP。凡是遵守TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)，與Internet網(wǎng)絡(luò)互連就可以成為全球互連網(wǎng)的一部分。Internet是世界上規(guī)模最大、用戶最多、影響最大的計算機互連網(wǎng)。

Intranet與Internet的聯(lián)系在于，Intranet是使用Internet技術(shù)組建的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，Intranet要與Internet互連才能發(fā)揮作用。

Intranet與Internet的區(qū)別在于，Intranet是一種企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，而Internet是一種公眾信息網(wǎng)。Internet允許任何人從任何一個人站點訪問它的資源，而Intranet內(nèi)部信息必須嚴格加以保護。它必須通過放火墻與Internet連接起來。(6)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展75信息技術(shù)--醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)76②ISDN

隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，實現(xiàn)通信業(yè)務(wù)的可視化、智能化和個人化已成為發(fā)展方向。CCITT提出了將語音、數(shù)據(jù)、圖像等業(yè)務(wù)綜合在一個網(wǎng)內(nèi)，建立綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)ISDN（integrateservicedigitalnetwork）。在ISDN中，用戶使用一條電話線、一個電話號，只需提出申請，就可以加入ISDN中，實現(xiàn)用戶多種業(yè)務(wù)信息的的綜合通信服務(wù)。它采用數(shù)字信道，因而具有較高的通信質(zhì)量和可靠性。ISDN在發(fā)展過程中，分成兩類：窄帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)N-ISDN（NarrowbandISDN）和寬帶綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)B-ISDN（BroadbandISDN）。B-ISDN是將語音、數(shù)據(jù)、靜態(tài)和動態(tài)圖像的傳輸以及N-ISDN所有服務(wù)綜合在一個通信網(wǎng)中，滿足從低傳輸速率到高傳輸速率的大范圍的非實時、實時突發(fā)性傳輸?shù)囊?。②ISDN77③網(wǎng)絡(luò)安全與防火墻隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)中的安全問題日趨嚴重。當資源共享廣泛應(yīng)用于政府、軍事、科研、經(jīng)濟各個領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)用戶來自社會各個階層時，大量在網(wǎng)絡(luò)中存儲和傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就需要保護。這些數(shù)據(jù)在存儲或傳輸過程中，都有可能被盜用、暴露或篡改。要設(shè)計一個成功的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，就必須針對對網(wǎng)絡(luò)安全構(gòu)成威脅的各種因素，研究出確保網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)安全的機制。網(wǎng)絡(luò)安全機制涉及到：網(wǎng)絡(luò)安全策略與數(shù)據(jù)加密，數(shù)字簽名、第三方確認、Internet防火墻(firewall)等安全技術(shù)。③網(wǎng)絡(luò)安全與防火墻78

3．數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)（1）數(shù)據(jù)通信的基本概念1）數(shù)據(jù)

在數(shù)據(jù)通信中，通常將被傳輸?shù)亩M制的代碼稱為數(shù)據(jù)，如11001010。將其中的“1”或“0”稱碼元。2）信號

數(shù)據(jù)通信研究的是電信號在計算機之間的傳輸，按照發(fā)送端所產(chǎn)生的信號形式，將信號分成兩類：模擬信號：連續(xù)的信號，如聲音信號、壓力信號等：數(shù)字信號：離散的信號，如計算機通信中“0”、“1”組成的信號。3．數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)79信號在不同的計算機之間傳送時，可采用模擬信號方法，也可以采用數(shù)字信號方法。還可以將其分成兩大類：基帶信號：是將數(shù)字信號1或0直接用兩種不同電壓來表示，并送到線路上傳輸?shù)男盘?。寬帶信號：是將基帶信號進行調(diào)制后，形成的頻分復(fù)用模擬信號?；鶐盘栠M行調(diào)制后，其頻譜調(diào)整到較高的頻率處。這樣每一路基帶信號占用不同的頻段，一條線路傳輸多路信號，它們不會相互干擾，因而提高了線路的利用率。同樣，數(shù)據(jù)傳輸方式按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)男盘栴愋鸵蚕鄳?yīng)地分為：基帶傳輸和寬帶傳輸。信號在不同的計算機之間傳送時，可采用模擬信號方法，也可以采用803）信道信道一般用來表示向某一方向傳送信息的線路。因此，一條通信線路至少包含一條發(fā)送信道和一條接收信道。按照信道上所允許傳輸?shù)男盘栴愋?，可將信道分為：模擬信道：傳送模擬信號的信道。數(shù)字信道：傳送數(shù)字信號的信道。4）調(diào)制解調(diào)器調(diào)制：將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程稱為調(diào)制。完成調(diào)制功能的設(shè)備稱為調(diào)制器（modulator）。解調(diào)：將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程稱為解調(diào)。完成解調(diào)功能的設(shè)備稱為解調(diào)器（demodulator）。3）信道4）調(diào)制解調(diào)器815）數(shù)據(jù)通信方式從通信雙方的信息交互的方式上，可以分為以下三種方式：

單工通信：只能沿一個方向通信來發(fā)送信息而沒有反方向的交互。如無線電廣播，計算機與打印機之間的數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?/p>

半雙工通信：通信雙方都可以發(fā)送（接收）信息，但不能同時雙向發(fā)送。全雙工通信：通信雙方都可以同時發(fā)送和接收信息。全雙工通信效率最高。5）數(shù)據(jù)通信方式826）多路復(fù)用技術(shù)

多路復(fù)用是計算機網(wǎng)絡(luò)中的一種重要的技術(shù)，它是指在一條物理通信線路上建立多條通信信道的技術(shù)。多路復(fù)用技術(shù)一般可分為以下三種基本形式：頻分多路復(fù)用（FDM）：它是將多路信號的每一路信號用不同的載波頻率進行調(diào)制，且各個載波占有的頻率范圍是不同的，即各個信道所占用的頻帶不相互重疊。相鄰信道之間用警戒頻帶隔離，使得各個信道能獨立地傳輸一路信號。波分多路復(fù)用（WDM）：光纖通道技術(shù)采用了波長分隔多路復(fù)用。波分多路復(fù)用是在光學(xué)系統(tǒng)中利用衍射光柵來實現(xiàn)多路不同頻率廣播信號的合成與分解。時分多路復(fù)用（TDM）：它時以信道傳輸時間作為分割對象，通過為多個信道分配互不重疊的時間片的方法來實現(xiàn)多路復(fù)用。6）多路復(fù)用技術(shù)83（2）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標

1）數(shù)據(jù)傳輸速率：它有兩種度量單位。波特率：是指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒傳輸?shù)牟ㄐ蝹€數(shù)。其單位是“波特”（band）。比特率：是指數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中，每秒傳輸?shù)亩M制位數(shù)。其單位是比特/秒（b/s）。

2）誤碼率：它是指二進制符號在傳輸系統(tǒng)被傳錯的概率，近似等于被傳錯的二進制符號數(shù)與所傳輸?shù)亩M制符號總數(shù)的比值。計算機網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，要求網(wǎng)絡(luò)誤碼率低于10-9。

3）信道容量：它是指信道能傳輸信息的最大能力，用單位時間內(nèi)最大可傳輸?shù)谋忍財?shù)表示。它取決于信道頻帶F、可使用時間T及信/噪比S/N。信道容量和傳輸速率之間應(yīng)滿足以下關(guān)系：信道容量>傳輸速率。（2）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要技術(shù)指標84（3）傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)是信息傳輸?shù)妮d體，它是通信子網(wǎng)中的重要組成部分。其種類很多，但基本可分為兩類。一類是有線介質(zhì)：架空明線、雙絞線、同軸電纜、光纖等；另一類是無線介質(zhì)：微波、衛(wèi)星通信等。以上幾種常用傳輸介質(zhì)的性能比較如表3-2所示。（3）傳輸介質(zhì)85介質(zhì)性能雙絞線基帶同軸電纜寬帶同軸電纜光纖微波帶寬（Hz）<250k<100M<300M<1G<500M傳輸速率(b/s)<10M10M500M1G>100M距離(km)2~101~10<10010~10050~幾千抗電磁干擾較差較好好最好差保密性差較好好最好差安裝難易度易較易較易較難較難經(jīng)濟性便宜較便宜中較貴中表3-2傳輸介質(zhì)的性能比較介質(zhì)雙絞線基帶同軸電纜寬帶同軸電纜光纖微波帶寬（Hz86

4、局域網(wǎng)技術(shù)（1）局域網(wǎng)的主要技術(shù)特點

局域網(wǎng)技術(shù)目前發(fā)展最為迅速，并在企業(yè)、機關(guān)的管理信息系統(tǒng)與信息服務(wù)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。局域網(wǎng)技術(shù)是當前計算機網(wǎng)絡(luò)研究與應(yīng)用的一個熱點問題，也是目前技術(shù)發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。從局域網(wǎng)的應(yīng)用角度看，局域網(wǎng)主要的技術(shù)特點有以下幾點：4、局域網(wǎng)技術(shù)87

1）局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，它適用于機關(guān)、公司、校園等有限的范圍內(nèi)的計算機、終端與各種信息處理設(shè)備連網(wǎng)的需求。2）局域網(wǎng)有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率（10M~100Mb/s），誤碼率較低的高質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，數(shù)據(jù)傳輸速率高達1Gbps(1000Mb/s)的高速局域網(wǎng)正在發(fā)展中。3）局域網(wǎng)一般屬于一個單位所有，易于建立、維護、擴充。4）決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)要素有三點：網(wǎng)絡(luò)拓撲、傳輸介質(zhì)與介質(zhì)訪問控制方法。5）局域網(wǎng)從介質(zhì)訪問控制方法的角度可以分為兩類：共享介質(zhì)局域網(wǎng)和交換局域網(wǎng)。1）局域網(wǎng)覆蓋有限的地理范圍，它適用于機關(guān)、公司、校園88（2）局域網(wǎng)標準及其工作原理①IEEE802標準IEEE于80年2月成立了局域網(wǎng)標準委員會（簡稱IEEE802委員會），專門從事局域網(wǎng)標準化工作，并制定了IEEE802標準。IEEE802標準所描述的局域網(wǎng)參考模型只對應(yīng)于OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層與物理層，它將數(shù)據(jù)鏈路層劃分為邏輯鏈路控制LLC子層與介質(zhì)訪問控制MAC（mediaaccesscontrol）子層。②局域網(wǎng)的基本工作原理IEEE802.2標準定義的共享介質(zhì)局域網(wǎng)有以下三類；采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法的總線形局域網(wǎng)；采用TokenBus介質(zhì)訪問控制方法的總線形局域網(wǎng)；采用TokenRing介質(zhì)訪問控制方法的環(huán)形局域網(wǎng)。上述三種局域網(wǎng)分別遵守IEEE802.3、IEEE802.4、IEEE802.5標準。（2）局域網(wǎng)標準及其工作原理89目前，應(yīng)用最為廣泛的一類局域網(wǎng)是基帶總線形局域網(wǎng)，即以太網(wǎng)（Ethernet）。Ethernet的核心技術(shù)是它的隨機爭用型介質(zhì)訪問控制方法，即帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）carriersensemultipleaccesswithcollisiondetection方法。CSMA/CD方法用來解決多點任何共享公用總線傳輸介質(zhì)的問題。在Ethernet中，任何聯(lián)網(wǎng)結(jié)點都沒有可預(yù)約的發(fā)送時間，它們的發(fā)送都是隨機的。CSMA/CD的發(fā)送流程可以簡單的概括為：先聽后發(fā)；邊聽邊發(fā)；沖突停止，發(fā)阻塞信號；隨機延遲后重發(fā)。IEEE802.3標準與Ethernet目前，應(yīng)用最為廣泛的一類局域網(wǎng)是基帶總線形局域網(wǎng)，即以太網(wǎng)（90在采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法的總線形局域網(wǎng)中，每一個結(jié)點利用總線發(fā)送數(shù)據(jù)時，首先要偵聽總線的忙、閑狀態(tài)。如果總線上已經(jīng)有數(shù)據(jù)信號傳輸則為總線忙；如果總線上沒有數(shù)據(jù)信號傳輸，則為總線空閑。如果一個結(jié)點準備好發(fā)送的數(shù)據(jù)幀，并且此時總線空閑，它就可以啟動發(fā)送。但同時也存在著這種可能，那就是幾乎相同的時刻，有兩個或兩個以上結(jié)點發(fā)送了數(shù)據(jù)，那么就會產(chǎn)生沖突，因此結(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時應(yīng)該進行沖突檢測。在采用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法的總線形局域網(wǎng)中，每91

如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中沒有檢測出沖突，結(jié)點在發(fā)送結(jié)束后便進入正常結(jié)束狀態(tài)；如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中檢測出沖突，為了解決信道爭用沖突，結(jié)點停止發(fā)送數(shù)據(jù)，隨機延遲后重發(fā)。Ethernet中任何一個結(jié)點想發(fā)送數(shù)據(jù)的話，都要首先爭取總線使用權(quán)。因此結(jié)點從準備發(fā)送數(shù)據(jù)到成功發(fā)送數(shù)據(jù)的發(fā)送等待延遲時間時不確定的，CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法可以有效地解決控制多結(jié)點對共享總線傳輸介質(zhì)的訪問，方法簡單且容易實現(xiàn)。如果在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中沒有檢測出沖突，結(jié)點在發(fā)送結(jié)束后便進92

IEEE802.4標準與令牌總線（Bus）

TokenBus在總線拓撲中利用令牌（Token）作為控制結(jié)點訪問公共傳輸介質(zhì)的確定型介質(zhì)訪問控制方法，在采用TokenBus方法的局域網(wǎng)中，任何一個結(jié)點只有在取得令牌后才能使用共享總線去發(fā)送數(shù)據(jù)。令牌是一種特殊結(jié)構(gòu)的控制幀用來控制結(jié)點對總線的訪問權(quán)。網(wǎng)絡(luò)已完成初始化后，各結(jié)點進入正常傳輸令牌域數(shù)據(jù)。此時，每個結(jié)點有本站地址，最后由最低地址向最高地址依次循環(huán)傳遞，從而在一個物理總線上形成一個邏輯環(huán)。環(huán)中令牌傳遞次序與結(jié)點在總線上的物理位置無關(guān)。因此，令牌總線網(wǎng)在物理上是總線網(wǎng)，而在邏輯上是環(huán)形網(wǎng)。令牌幀含由一個目的地址，接收到令牌幀的結(jié)點可以在令牌持有的最大時間內(nèi)發(fā)送一個或多個幀。IEEE802.4標準與令牌總線（Bus）93

令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制技術(shù)最早始于1969年貝爾實驗室的Newhall環(huán)網(wǎng)，最有影響的令牌環(huán)網(wǎng)是IBMTokenRing。IEEE802.5標準是在IBMTokenRing協(xié)議的基礎(chǔ)上發(fā)展與形成的。在令牌環(huán)中，結(jié)點通過環(huán)接口連接成物理環(huán)形。令牌是一種特殊的控制幀。令牌幀中有一位標志令牌的忙/閑。當環(huán)正常工作時，令牌總是沿著物理環(huán)單向逐站傳送，傳送順序與結(jié)點在環(huán)中排列的順序相同。令牌環(huán)控制方式具有與令牌總線方式相似的特點，如環(huán)中結(jié)點訪問延遲確定，適用于重負荷環(huán)境，支持優(yōu)先級服務(wù)。令牌環(huán)控制方式的缺點主要表現(xiàn)在：環(huán)維護復(fù)雜，實現(xiàn)較困難。IEEE802.5標準與令牌環(huán)（TokenRing）令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制技術(shù)最早始于1969年貝爾實驗室的Ne94（3）局域網(wǎng)組網(wǎng)方法實例

使用同軸電纜是最傳統(tǒng)的Ethernet組網(wǎng)方式，到目前為止仍在廣泛應(yīng)用。Ethernet所使用的同軸電纜有兩種，即粗同軸電纜和細同軸電纜。使用同軸電纜組建Ethernet主要有以下三種方式：粗纜方式、細纜方式和粗纜/細纜混合方式。在實際應(yīng)用中，常用的是細纜Ethernet方式。組建一個使用細纜的Ethernet局域網(wǎng)需要以下硬件設(shè)備：⑴帶有BNC接口的Ethernet網(wǎng)卡；⑵BNC-T型連接器；⑶細同軸電纜。（3）局域網(wǎng)組網(wǎng)方法實例使用同軸電纜是最傳統(tǒng)的Ether95在細纜Ethernet中，如果不使用中繼器，最大細纜長度不能超過185M。如果實際需要的長度超過185M后，可以使用支持BNC接口的中繼器，在細纜Ethernet中，最多允許使用四個中繼器，連接5條細纜纜段，因此細纜纜段的最大長度為925米。兩個相鄰BNC-T型連接器之間的距離應(yīng)是0.5米的整倍數(shù)，并且最小距離為0.5米。該方式造價低，安裝容易。但由于纜段中接入多個BNC-T型連接器，存在多個BNC連接頭與BNC-T連接器的連接點，因而同軸電纜連接的故障率較高，系統(tǒng)可靠性受到影響，因此，細纜Ethernet多用于小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)或?qū)嶒炇噎h(huán)境中。在細纜Ethernet中，如果不使用中繼器，最大細纜長度96簡述計算機軟件及其分類。什么是數(shù)據(jù)元素？什么是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)？簡述常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)類型及其特點。簡述操作系統(tǒng)的功能及其分類。什么是數(shù)據(jù)模型？它有哪幾種？簡述數(shù)據(jù)庫的體系結(jié)構(gòu)。計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)有哪些？什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)？什么是OSI參考模型？什么是TCP/IP模型？兩者有何異同？簡述IEEE802.3標準及CSMA/CD工作原理。思考題簡述計算機軟件及其分類。思考題97第三章醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)

第一節(jié)軟件技術(shù)基礎(chǔ)第二節(jié)數(shù)據(jù)庫技術(shù)基礎(chǔ)第三節(jié)計算機與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)第三章醫(yī)院信息系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)98§3.1軟件技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)內(nèi)容:１、基礎(chǔ)知識２、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)３、操作系統(tǒng)４、編譯基礎(chǔ)§3.1軟件技術(shù)基礎(chǔ)本節(jié)內(nèi)容:99●計算機軟件的概念

計算機軟件就是計算機程序再加上該程序所需的各種文檔。軟件和程序是不同的概念，程序是使計算機實現(xiàn)所預(yù)期的目的而編寫的一系列的計算機語言（或命令）的集合。文檔是描寫程序操作及使用的有關(guān)資料。軟件作為一種特殊產(chǎn)品，計算機程序和文檔是缺一不可的。因此，軟件是計算機程序加上該程序所需的各種文檔。從廣義上講，軟件應(yīng)包括程序、相應(yīng)的數(shù)據(jù)以及有關(guān)的知識和文檔三部分。數(shù)據(jù)是指程序能正常加工信息的原料。程序是軟件的主體，是可執(zhí)行部分，由算法和語言組成。

１、基礎(chǔ)知識●計算機軟件的概念１、基礎(chǔ)知識100●計算機軟件的種類按照不同的原則和標準，可將計算機軟件劃歸不同的種類。一般從應(yīng)用的角度出發(fā)，將軟件劃分為系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。（1）系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件是指對整個計算機系統(tǒng)進行管理、調(diào)度、監(jiān)控、維護的軟件，即為其他程序服務(wù)的程序的集合。主要包括以下幾種：操作系統(tǒng)、語言處理程序、服務(wù)程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊管理程序。

●計算機軟件的種類101（2）應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件是直接服務(wù)于用戶的程序系統(tǒng)。它一般包括兩類：實用程序：是指為用戶特定需要而開發(fā)的程序。如訂票系統(tǒng)、圖書情報檢索系統(tǒng)、工作管理系統(tǒng)、輔助教學(xué)系統(tǒng)等等。工具軟件：是為了用戶使用方便而提供的軟件工具，如文字表格處理軟件EXCEL、字處理軟件WORD、電子演示文稿軟件POWERPOINT、計算機輔助制圖軟件AUTOCAD等等。（2）應(yīng)用軟件102●計算機軟件技術(shù)發(fā)展過程★計算機軟件技術(shù)是隨著計算機硬件發(fā)展而發(fā)展的?！镉嬎銠C產(chǎn)生的早期，人們主要進行計算機硬件的研制，此時編制的軟件作為硬件的附屬品存在，軟件的效率與功能均受到限制。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，對軟件技術(shù)提出了更高的要求，要使硬件發(fā)揮其效率和功能，必須配備完善的軟件系統(tǒng)，軟件技術(shù)作為獨立的分支得到迅速和充分的發(fā)展。★

硬件與軟件相互依存，相互推動，缺一不可，共同構(gòu)成了一個計算機系統(tǒng)。從20世紀60年代高級語言出現(xiàn)到今天，軟件技術(shù)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段:●計算機軟件技術(shù)發(fā)展過程103（1）60年代高級語言階段20世紀50年代末，JohnBackus首先完成了FORTRAN的編譯系統(tǒng)，此后的十年中，不同的應(yīng)用領(lǐng)域出現(xiàn)了ALGOL60、COBOL、LISP等高級語言。直到60年代末出現(xiàn)的PL/1、ALGOL68對這一時期的語言作一總結(jié)。此階段，編譯技術(shù)代表了整個軟件技術(shù)，軟件工作者追求的主要目標是設(shè)計和實現(xiàn)再控制和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)方面表現(xiàn)力強的高級語言。這一時期內(nèi)，編譯系統(tǒng)主要靠手工編制，自動化程度低。（1）60年代高級語言階段104（2）20世紀70年代結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計階段

20世紀70年代是計算機技術(shù)高度發(fā)展的時代。這一時期，操作系統(tǒng)軟件迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)庫成為獨立的發(fā)展領(lǐng)域，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得以發(fā)展。同時，隨著計算機應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴大，計算機軟件的規(guī)模增大，復(fù)雜性增加，從而造成軟件的可靠性較差，產(chǎn)生了“軟件危機”。在此種背景下，產(chǎn)生和發(fā)展了程序設(shè)計方法學(xué)和軟件工程學(xué)。軟件工程是指導(dǎo)軟件開發(fā)和維護的工程科學(xué)，它采用工程的概念、原理、技術(shù)和方法來開發(fā)和維護軟件產(chǎn)品。應(yīng)用軟件工程的方法，目的是提高軟件產(chǎn)品的質(zhì)量和軟件生產(chǎn)率，降低軟件產(chǎn)生開發(fā)成本。（2）20世紀70年代結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計階段105（3）20世紀80年代至今自動程序設(shè)計階段

20世紀80年代軟件設(shè)計技術(shù)進入成熟期，向集成化、一體化方向發(fā)展。這一時期，集成電路的迅速發(fā)展使個人計算機得到了迅速發(fā)展，個人計算機與軟件工程相結(jié)合出現(xiàn)了軟件開發(fā)環(huán)境，稱為軟件工程支撐環(huán)境，又稱為CASE（computeraidedsoftwareengineering）。它支持軟件開發(fā)和維護的全過程，即從用戶需求定義、功能規(guī)格說明、設(shè)計規(guī)格說明、直到可執(zhí)行代碼的全部開發(fā)過程，最大程度的借助于計算機系統(tǒng)自動進行，是一個計算機自動管理的巨型系統(tǒng)。同時，程序設(shè)計的基本方法進一步得到改善，如產(chǎn)生了第四代語言（4GL）和面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計方法。20世紀80年代以來出現(xiàn)了好多面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計語言，以C++應(yīng)用最為廣泛。C++是C語言的一個超集，它保留了C語言中幾乎全部優(yōu)點，并在此基礎(chǔ)之上加上了面向?qū)ο蟮奶攸c。JAVA由C++發(fā)展而來，可在Internet網(wǎng)絡(luò)上分布執(zhí)行的程序設(shè)計語言。JAVA語言的重要特點是可在任何一個硬件和軟件平臺上運行，具有分布性、可移植性、穩(wěn)定性、安全性等特點。（3）20世紀80年代至今自動程序設(shè)計階段106

（1）數(shù)據(jù)（data）:是客觀事物的符號表示，它能夠被計算機識別、儲存和加工處理。它是計算機程序加工處理的原料，不僅指一般的整數(shù)和實數(shù)，而且包括字符串、聲音、圖像等可被計算機接收和處理的信息。（2）數(shù)據(jù)元素（dataelement）:是數(shù)據(jù)的基本單位。有些情況下，數(shù)據(jù)元素又稱為元素、結(jié)點（node）、記錄（record）。有時，一個元素可由若干數(shù)據(jù)項（dataitem）組成。數(shù)據(jù)項是數(shù)據(jù)不可分割的最小數(shù)據(jù)單位。（3）數(shù)據(jù)對象（dataobject）：是具有相同性質(zhì)的數(shù)據(jù)元素的集合。２、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)●基本概念和術(shù)語（2）數(shù)據(jù)元素（dataelement）:是數(shù)據(jù)的基本107

（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（datastructure）：是指數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，即數(shù)據(jù)的組織形式。它一般包括以下三個方面的內(nèi)容；a.數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)（logicalstructure），即數(shù)據(jù)元素之間的邏輯關(guān)系。b.數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)(storagestructure)，即數(shù)據(jù)元素及其關(guān)系在計算機存儲器內(nèi)的表示。c.數(shù)據(jù)的運算，即對數(shù)據(jù)所作的操作。

（5）數(shù)據(jù)類型（datatype）：分為基本數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)類型兩種?；緮?shù)據(jù)類型如實數(shù)型、整數(shù)型、布爾型等；而結(jié)構(gòu)類型如數(shù)組、結(jié)構(gòu)體等。（4）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（datastructure）：是指數(shù)據(jù)108●算法描述和算法分析

數(shù)據(jù)的運算是通過算法描述的。算法是由若干條指令的有窮序列組成。算法可用自然語言、數(shù)學(xué)語言、或約定的符號語言來描述。若一個算法用機器可執(zhí)行的語言來編寫，則它就是一個程序。所以算法都以函數(shù)或過程的形式表示，即；算法名（參數(shù)表）

例ins_sqlist(V,i,b)//在順序表V中第i個數(shù)據(jù)元素之前插入b//其中//……//為注釋。

對于同一個問題，可以給出多個不同的算法，在這些算法中進行優(yōu)劣取舍是一個很重要的問題，也就是對算法進行分析的過程。一個算法除了“正確”以外，主要還考慮計算機在執(zhí)行該算法時所耗費的時間及所占有的存儲空間，即時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度?！袼惴枋龊退惴ǚ治?09●線性表（1）線性表的定義

線性表是一種最簡單的和最常用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。線性表的邏輯結(jié)構(gòu)是由一組數(shù)據(jù)元素序列構(gòu)成，其中每一數(shù)據(jù)元素含有一個或多個數(shù)據(jù)項，各個數(shù)據(jù)元素之間存在著線性的邏輯關(guān)系。例如英文字母表（A，B，C，D，……Z）是一個線性表，表中的每一個英文字母是一個數(shù)據(jù)元素。（2）線性表的運算數(shù)據(jù)的運算是定義在邏輯結(jié)構(gòu)上的，而運算是在存儲結(jié)構(gòu)上進行的。對于線性表，常見的基本運算有以下幾種：●線性表110

a.存取操作：存取第i個數(shù)據(jù)元