第三章管理信息系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)

第三章管理信息系統(tǒng)平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)Computertechnologyisthetechnologicalbasistoconstructtheplatformofmanagementinformationsystem.Thischapterismainlyaboutthenewdevelopmentofcomputerhardware,datacommunicationmode,dataswitchingtechnology,computernetworkarchitecture,localareanetworkmediumaccesscontroltechnology,TCP/IPprotocolset,databasearchitecture,thefeaturesandoperationsoftherelationalmodel,thebasicconceptofdatawarehouseandsoon.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)是一種可以接納和存儲(chǔ)信息，并依照存儲(chǔ)在其外部的順序?qū)斎氲男畔⑼Ｖ辜庸?、處置，失掉人們所希冀的結(jié)果，然后把處置結(jié)果輸入的高度自動(dòng)化的電子設(shè)備。㈠計(jì)算機(jī)的開(kāi)展史⒈大型主機(jī)的開(kāi)展階段1946年美國(guó)研制出第一臺(tái)全自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)ENIAC，標(biāo)志著電子計(jì)算機(jī)的降生，爾后計(jì)算機(jī)進(jìn)入了飛速開(kāi)展的階段。計(jì)算機(jī)開(kāi)展史詳細(xì)如表3-1所示。表3-1計(jì)算機(jī)開(kāi)展史年代器件第一代1946-1957第二代1958-1964第三代1965-1969第四代1970-電子器件電子管晶體管中、小規(guī)模集成電路大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路主存儲(chǔ)器磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓磁芯、磁鼓、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器半導(dǎo)體存儲(chǔ)器外部存儲(chǔ)器磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓磁帶、磁鼓、磁盤(pán)磁帶、磁盤(pán)、光盤(pán)處置方式機(jī)器言語(yǔ)匯編言語(yǔ)監(jiān)控順序延續(xù)處置作業(yè)初級(jí)言語(yǔ)編譯多道順序?qū)崟r(shí)處置實(shí)時(shí)、分時(shí)處置網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)運(yùn)算速度5千-3萬(wàn)次/秒幾十萬(wàn)-百萬(wàn)次/秒百萬(wàn)-幾百萬(wàn)次/秒幾百萬(wàn)-千億次/秒目前，世界各國(guó)研討人員正在加緊開(kāi)發(fā)以智能電子計(jì)算機(jī)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)、分子計(jì)算機(jī)、光子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算機(jī)等為代表的未來(lái)新一代計(jì)算機(jī)。智能電子計(jì)算機(jī)是一種有知識(shí)、會(huì)學(xué)習(xí)、能推理的計(jì)算機(jī)，具有能了解自然言語(yǔ)、聲響、文字和圖像的才干，可停止思想、聯(lián)想、推理，具有聚集、記憶、檢索等活動(dòng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)模擬人的大腦判別才干和順應(yīng)才干，將具有相似人腦的智慧和靈敏性，并具有可并行處置多種數(shù)據(jù)的功用。分子計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)靠的是分子晶體可以吸收以電荷方式存在的信息，并以更有效的方式停止組織陳列。仰仗著分子納米級(jí)的尺寸，分子計(jì)算機(jī)的體積和耗電將劇減，并能更臨時(shí)地存儲(chǔ)少量數(shù)據(jù)。光子計(jì)算機(jī)應(yīng)用光子取代電子停止數(shù)據(jù)運(yùn)算、傳輸和存儲(chǔ)，光子計(jì)算機(jī)將使運(yùn)算速度在目前基礎(chǔ)上呈指數(shù)上升。量子計(jì)算機(jī)是一類(lèi)遵照量子力學(xué)規(guī)律停止高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處置量子信息的物理裝置。⒉微型計(jì)算機(jī)的開(kāi)展微型機(jī)又稱(chēng)為團(tuán)體計(jì)算機(jī)〔personalcomputer，PC〕，它的開(kāi)展階段以微處置器〔microprocessorunit，MPU〕為標(biāo)志。世界上第一臺(tái)微處置器Intel4004降生于20世紀(jì)70年代，第一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)MCS-4隨之于1971年降生，其后微機(jī)迅速普及。微型計(jì)算機(jī)開(kāi)展至今，大約閱歷了五個(gè)階段。第一代，1981年IBM公司的IBM－PC/XT運(yùn)用8位Intel8088CPU；第二代，1984年IBM公司的IBM－PC/AT運(yùn)用16位Intel80286CPU；第三代，1986年Compaq公司的386AT和1987年IBM公司的PS/2-50運(yùn)用32位Intel80386CPU；第四代，1989年486微機(jī)運(yùn)用Intel80486CPU；第五代，1993年微機(jī)運(yùn)用IntelPentiumCPU〔586〕和其后的PⅡ、PⅢ、P=4\*ROMANIV，高檔P=4\*ROMANIV已開(kāi)展到字長(zhǎng)64位，主頻3.8GHz。㈡計(jì)算機(jī)的分類(lèi)按計(jì)算機(jī)的規(guī)模和功用可以分為六大類(lèi)：⒈超級(jí)計(jì)算機(jī)或稱(chēng)巨型機(jī)〔supercomputer〕超級(jí)計(jì)算機(jī)具有強(qiáng)有力的傳輸數(shù)據(jù)和處置數(shù)據(jù)才干，具有大容量的內(nèi)外存，采用公用的操作系統(tǒng)等。我國(guó)研制的銀河機(jī)也屬于巨型機(jī)。1999年9月，我國(guó)研制的〝神威〞巨型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制成功，運(yùn)算速度達(dá)每秒3840億次浮點(diǎn)運(yùn)算，其總設(shè)計(jì)師金怡濂取得2002年度國(guó)度最高迷信技術(shù)獎(jiǎng)。據(jù)2004年11月報(bào)道，由美國(guó)的藍(lán)色基因L創(chuàng)下了70.72TFLOPS的新紀(jì)錄，并榮登2004年超級(jí)計(jì)算機(jī)排行榜榜首?！睺譯為太拉，1太拉為1萬(wàn)億，F(xiàn)LOPS為每秒可運(yùn)轉(zhuǎn)的浮點(diǎn)運(yùn)算次數(shù)〕。⒉小超級(jí)機(jī)或稱(chēng)小巨型機(jī)〔minisupercomputer〕小超級(jí)機(jī)又稱(chēng)桌上型超級(jí)電腦，由并行的多個(gè)微處置器組成，它使巨型機(jī)增加成團(tuán)體機(jī)的大小，或許使團(tuán)體機(jī)具有超級(jí)電腦的功用。⒊大型主機(jī)〔mainframe〕它包括我們通常所說(shuō)的大、中型計(jì)算機(jī)。這是在微型機(jī)出現(xiàn)之前最主要的計(jì)算形式。不過(guò)隨著微機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的迅速開(kāi)展，許多大型機(jī)正在被高檔微機(jī)群取代。⒋小型機(jī)〔minicomputer〕小型機(jī)常采用多CPU結(jié)構(gòu)，具有較大容量的內(nèi)存和多臺(tái)大容量硬盤(pán)，數(shù)據(jù)處置功用較強(qiáng)，實(shí)時(shí)處置功用比擬好等。異樣小型機(jī)也遭到高檔微機(jī)的應(yīng)戰(zhàn)。⒌任務(wù)站〔workstation〕任務(wù)站運(yùn)用大屏幕、高分辨率的顯示器，有大容量的內(nèi)外存儲(chǔ)器，大都具有網(wǎng)絡(luò)功用。普通采用UNIX操作系統(tǒng)，具有多義務(wù)、多用戶(hù)的功用，適宜于散布式處置。它們的用途比擬特殊，主要用于計(jì)算機(jī)輔佐設(shè)計(jì)、圖像處置、軟件工程以及大型控制中心。⒍團(tuán)體計(jì)算機(jī)〔personalcomputer，PC〕或稱(chēng)微型機(jī)這是目前開(kāi)展最快的范圍。依據(jù)它所運(yùn)用的微處置器芯片的不同而分為假定干類(lèi)型。運(yùn)用Intel公司的Pentium系列和AMD公司的Athlon系列微處置器的IBMPC及其兼容機(jī)最為普及。㈢計(jì)算機(jī)的組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩局部組成。計(jì)算機(jī)硬件是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中由電子、機(jī)械、磁性和光電元件組成的各種計(jì)算機(jī)部件和設(shè)備。計(jì)算機(jī)的種類(lèi)很多，但從功用上都可以劃分為五個(gè)基本組成局部，即輸入設(shè)備、輸入設(shè)備、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器和控制器，運(yùn)算器和控制器常集成在一同，稱(chēng)為中央處置器〔CPU〕。計(jì)算機(jī)硬件結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，雙線代表數(shù)據(jù)流，實(shí)線代表控制流，計(jì)算機(jī)各部件間的聯(lián)絡(luò)經(jīng)過(guò)信息活動(dòng)來(lái)完成。圖3-1計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本硬件結(jié)構(gòu)二、計(jì)算機(jī)硬件硬件設(shè)備是計(jì)算機(jī)物理設(shè)備的總稱(chēng)。㈠中央處置器〔centralprocessingunit，CPU〕中央處置器在微機(jī)中又稱(chēng)為微處置器，它主要由運(yùn)算器、控制器和寄存器組成。其主要功用是依照順序給出的指令序列剖析指令、執(zhí)行指令，控制并協(xié)調(diào)各部件的任務(wù)，完成對(duì)數(shù)據(jù)的加工處置。㈡存儲(chǔ)器〔memory〕存儲(chǔ)器是是計(jì)算機(jī)的記憶和存儲(chǔ)部件，擔(dān)任存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和順序，并依據(jù)控制命令提供這些數(shù)據(jù)和順序，主要分為主存儲(chǔ)器和輔佐存儲(chǔ)兩類(lèi)。主存儲(chǔ)器又稱(chēng)外部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)存，主要由半導(dǎo)體存儲(chǔ)器組成。計(jì)算機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)程中內(nèi)存用來(lái)存儲(chǔ)以后數(shù)據(jù)和順序指令的。計(jì)算機(jī)的輔佐存儲(chǔ)器又稱(chēng)外部存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)稱(chēng)外存，用于數(shù)據(jù)和順序的持久保管。常用的輔佐存儲(chǔ)器有磁盤(pán)〔帶〕、移動(dòng)硬盤(pán)、光盤(pán)、閃存存儲(chǔ)器〔usbflash盤(pán)，又稱(chēng)優(yōu)盤(pán)和閃盤(pán)〕。為了處置本錢(qián)價(jià)錢(qián)、存取速度和存儲(chǔ)容量的矛盾，目前計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)系統(tǒng)是由各種不同的存儲(chǔ)器組成的。⒈主存儲(chǔ)器內(nèi)存和CPU一同構(gòu)成了計(jì)算機(jī)的主機(jī)局部。內(nèi)存儲(chǔ)器按其任務(wù)方式的不同，可以分為隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM和只讀存儲(chǔ)器ROM兩種。RAM可以分為靜態(tài)SRAM和靜態(tài)DRAM兩種，目前常用的DRAM有SDRAM〔synchronousDRAM，同步靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器〕和DDRSDRAM〔dualdaterateSDRAM，雙倍數(shù)據(jù)傳輸速率同步靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，DDRSRAM實(shí)際上具有雙倍SDRAM內(nèi)存的帶寬〕。ROM是一種內(nèi)容只能讀出而不能寫(xiě)入和修正的存儲(chǔ)器，其存儲(chǔ)的信息是在制造該存儲(chǔ)器時(shí)就被寫(xiě)入的。計(jì)算機(jī)斷電后，ROM中的信息不會(huì)喪失。ROM常用來(lái)寄存檢測(cè)順序、ROMBIOS等。只讀存儲(chǔ)器除了ROM外，如今為方便BIOS的晉級(jí)等又出現(xiàn)了PROM、EPROM、EEPROM〔electricallyerasableprogrammableROM〕等類(lèi)型。PROM是可編程只讀存儲(chǔ)器，但只可編寫(xiě)〔燒制〕一次。EPROM器件是可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，運(yùn)用EPROM寫(xiě)入器用紫外線照射的方法可以重復(fù)屢次擦除原來(lái)寫(xiě)入的內(nèi)容，重新寫(xiě)入新的內(nèi)容。EEPROM是電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，運(yùn)用普通微機(jī)就可對(duì)它重寫(xiě)。EPROM、EEPROM與ROM不同，其內(nèi)容可以屢次擦除而更新，但只需更新固化好以后，就只能讀出，而不能象RAM那樣可以隨機(jī)讀出和寫(xiě)入信息。⒉外存儲(chǔ)器外存儲(chǔ)器依據(jù)運(yùn)用介質(zhì)的不同，可分為磁性、光電和電子幾種。外存的容量普通都比擬大，讀寫(xiě)速度較慢。軟磁盤(pán)是一種磁介質(zhì)方式的存儲(chǔ)器。常用的是容量為1.44MB的3.5英寸軟盤(pán)。目前曾經(jīng)有大容量的ZIP軟盤(pán)，一張盤(pán)片存儲(chǔ)容量為100MB～300MB左右。硬磁盤(pán)是由假定干個(gè)硬盤(pán)片組成的盤(pán)片組，普通被封裝在金屬殼內(nèi)。硬盤(pán)的容量要大得多，通常在幾十個(gè)GB到幾百個(gè)GB，存取信息的速度也快得多。移動(dòng)硬盤(pán)的接口多為USB接口，便于移動(dòng)。磁帶存儲(chǔ)器主要用于大型主機(jī)和小型機(jī)。用于計(jì)算機(jī)的磁帶和普通錄音磁帶相似，并無(wú)物理實(shí)質(zhì)上的區(qū)別。只是前者記載數(shù)字信號(hào)，后者記載模擬信號(hào)，因此讀寫(xiě)裝置差異較大。光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器是讀取光盤(pán)的設(shè)備。CD-ROM為只讀光盤(pán)，它的容量為650MB，可用于寄存各種信息。光驅(qū)的一個(gè)主要技術(shù)目的是數(shù)據(jù)傳輸速率，傳輸速率的單位是〝倍速〞，其基數(shù)是150KB/秒。40X就是指40倍速光驅(qū)，其數(shù)據(jù)的傳輸速率為6000KB/秒。常用的光盤(pán)有三種：只讀光盤(pán)、一次性寫(xiě)入光盤(pán)〔WORM簡(jiǎn)稱(chēng)WO〕、可擦寫(xiě)光盤(pán)〔CD-RW〕?？刹翆?xiě)光盤(pán)是可以屢次重寫(xiě)的光盤(pán)，目前常用的是磁光型〔magnetoopticdisk，MO〕。可擦寫(xiě)光盤(pán)需拔出特制的光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器停止讀寫(xiě)操作。DVD-ROM是CD-ROM的后繼產(chǎn)品，DVD盤(pán)光道之間的間距增加，記載信息的最小凹凸坑長(zhǎng)度增加，招致了DVD盤(pán)的存儲(chǔ)容量可提高至4.7GB，是CD-ROM的7倍。而且DVD驅(qū)動(dòng)用具有向下的兼容性，也可以讀取CD-ROM的光盤(pán)。閃存是一種新型的EEPROM內(nèi)存，不需求特殊設(shè)備和方式即可實(shí)理想時(shí)擦寫(xiě)。市面上常用的有U盤(pán)/優(yōu)盤(pán)，有數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、MP3上用的CF〔compactflash〕卡、SM〔smartmedia〕卡，MMC〔multimedia〕卡等等。它們攜帶和運(yùn)用方便，容量和價(jià)錢(qián)適中，普通容量從64MB到1GB，深受廣闊計(jì)算機(jī)運(yùn)用者的喜愛(ài)。比擬而言，存取速度由快到慢為：內(nèi)存→硬盤(pán)→光盤(pán)→軟盤(pán)，存儲(chǔ)容量由大到小為：硬盤(pán)→光盤(pán)→內(nèi)存→軟盤(pán)。㈢外部設(shè)備外部設(shè)備包括輸入設(shè)備和輸入設(shè)備。鍵盤(pán)是微機(jī)的規(guī)范輸入設(shè)備，顯示器是微機(jī)的規(guī)范輸入設(shè)備。在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，最常用的輸入設(shè)備是鼠標(biāo)和鍵盤(pán)。掃描儀是一個(gè)典型的圖像輸入設(shè)備。它可以將照片、圖片、圖形輸入到計(jì)算機(jī)中，并轉(zhuǎn)換成圖像文件存儲(chǔ)于硬盤(pán)中。視頻捕捉卡是視頻媒體信息的輸入設(shè)備，它可以將電視、攝影機(jī)和錄像的視頻信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)中，可以將視頻片斷錄制到硬盤(pán)上。條形碼讀入器是一種輸入設(shè)備。條形碼是一種用線條和線條間的距離按一定的規(guī)那么表示數(shù)據(jù)的條形符號(hào)。條形碼讀入器用以掃描條形碼，將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)譯碼后輸入計(jì)算機(jī)。光筆與相應(yīng)的硬件和軟件結(jié)合，可用來(lái)在屏幕或書(shū)寫(xiě)板上作圖或?qū)懽州斎胗?jì)算機(jī)。觸摸屏是一種快速完成人機(jī)對(duì)話的工具?？煞譃殡娙菔健㈦娮枋胶图t外式三種，常用的為前兩種。電容式觸摸屏任務(wù)原理是在熒光屏前裝置一塊特殊玻璃屏，其正反兩面涂上專(zhuān)門(mén)資料，當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，惹起正反面間電容值發(fā)作變化，控制器將這種變化編譯成〔X，Y〕坐標(biāo)值，傳給計(jì)算機(jī)處置。而電阻式觸摸屏所涂資料當(dāng)手指觸摸屏幕時(shí)，惹起觸點(diǎn)正反面間電阻值發(fā)作變化。微機(jī)的顯示系統(tǒng)由顯示器和圖形適配器〔graphicsadapter，也稱(chēng)為圖形卡或顯卡〕組成。它們共同決議了圖像輸入的質(zhì)量。顯示器的主要技術(shù)目的有分辨率、像素和點(diǎn)距〔兩個(gè)像素點(diǎn)間的距離〕。顯示器像素點(diǎn)越多，分辨率越高，點(diǎn)距越小，圖像越明晰。目前的圖形卡可以支持1024×768〔或1280×1024〕像素的分辨率，點(diǎn)距有0.28毫米，0.31毫米或0.39毫米等。通常顯卡上有它自己的存儲(chǔ)區(qū)—視頻隨機(jī)存儲(chǔ)器〔videoRAM〕，也稱(chēng)為顯存或VRAM。VRAM用于存儲(chǔ)以后正在顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)，以及爾后將要顯示的有關(guān)數(shù)據(jù)。VRAM的大小決議著顯示器最大分辨率下所能顯示的顏色數(shù)、分辨率和顯示的速度。打印機(jī)主要有針式打印機(jī)、噴墨打印機(jī)、激光打印機(jī)等。打印機(jī)的技術(shù)目的主要有打印速度、印字質(zhì)量、打印噪聲等。聲卡又稱(chēng)音頻卡〔audiocard〕，它用于處置音頻媒體信息的輸入輸入，是一個(gè)重要的多媒體組件，與聲卡相配套的硬件還有麥克風(fēng)和音箱。普通聲卡都具有如下功用：錄音、播放聲響、樂(lè)器數(shù)字接口MIDI等。三、計(jì)算機(jī)軟件軟件系統(tǒng)是指計(jì)算機(jī)順序及其有關(guān)文檔。軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和運(yùn)用軟件兩大局部組成。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、言語(yǔ)處置順序、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通訊管理順序等局部；運(yùn)用軟件是用來(lái)完成用戶(hù)所要求的數(shù)據(jù)處置義務(wù)或完成用戶(hù)特定功用的順序。㈠操作系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)〔operationsystem，OS〕是一組對(duì)計(jì)算機(jī)資源停止控制與管理的系統(tǒng)化順序集合，它是用戶(hù)和計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)之間的接口。操作系統(tǒng)具有五大功用：處置器管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理、文件管理和作業(yè)管理。如Windows、Linux、Unix等。㈡數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)軟件數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)〔databasemanagementsystem，DBMS〕軟件是專(zhuān)門(mén)對(duì)數(shù)據(jù)記載停止綜合管理的軟件，對(duì)數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)的定義、數(shù)據(jù)記載的更新、數(shù)據(jù)記載的查詢(xún)以及對(duì)數(shù)據(jù)記載的各種運(yùn)算提供片面的支持。如Oracle，Sybase，MicrosoftSQLServer，Access等。㈢順序設(shè)計(jì)言語(yǔ)計(jì)算機(jī)指令是用順序設(shè)計(jì)言語(yǔ)編寫(xiě)的，順序設(shè)計(jì)言語(yǔ)是人與計(jì)算機(jī)停止交流的工具。機(jī)器言語(yǔ)是一種在計(jì)算機(jī)上可以直接執(zhí)行的二進(jìn)制代碼指令。匯編言語(yǔ)用便于人記憶的助記符作為操作指令，是一種十分接近機(jī)器言語(yǔ)的符號(hào)言語(yǔ)。初級(jí)言語(yǔ)采用英語(yǔ)詞匯作為指令關(guān)鍵詞，依照規(guī)則的語(yǔ)義和語(yǔ)法結(jié)構(gòu)要求編寫(xiě)順序。初級(jí)言語(yǔ)中每一條語(yǔ)句的功用相當(dāng)于匯編言語(yǔ)的多條指令的功用，也被稱(chēng)為第三代言語(yǔ)〔3GL〕。如C、PASCAL等。第四代言語(yǔ)〔4GL〕是為降低順序開(kāi)發(fā)難度和提高順序開(kāi)發(fā)效率而設(shè)計(jì)的通用言語(yǔ)。如某些數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的查詢(xún)語(yǔ)句〔如SQL〕和運(yùn)用軟件包的宏言語(yǔ)就具有第四代言語(yǔ)的特征。編寫(xiě)的順序是非進(jìn)程化的，即順序指令只需通知計(jì)算機(jī)需求〝做什么〞，而不用詳述〝怎樣做〞的詳細(xì)進(jìn)程。面向?qū)ο蟮捻樞蛭恼Z(yǔ)是1980年后新開(kāi)展的順序設(shè)計(jì)言語(yǔ)，面向?qū)ο笱哉Z(yǔ)將數(shù)據(jù)與操作分解為對(duì)象，即對(duì)象數(shù)據(jù)和操作，這樣的對(duì)象可以重用，從而大大提高編程效率，如C++、Java等。由于因特網(wǎng)的普遍運(yùn)用，標(biāo)志言語(yǔ)也末尾惹起人們的留意，如HTML、XML等。㈣運(yùn)用軟件運(yùn)用軟件是直接面向最終用戶(hù)的詳細(xì)運(yùn)用軟件，可分為通用和公用兩種。通用運(yùn)用軟件是某些具有通用信息處置功用的商品化軟件。它的特點(diǎn)是通用性，因此可以被許多有相似運(yùn)用需求的用戶(hù)所運(yùn)用。比擬典型的通用軟件有文字處置軟件、表格處置軟件、數(shù)值統(tǒng)計(jì)剖析軟件、財(cái)務(wù)核算軟件等。如MicrosoftOffice、用友財(cái)務(wù)軟件等。公用運(yùn)用軟件是專(zhuān)業(yè)人士為滿(mǎn)足用戶(hù)特定要求而獨(dú)自開(kāi)發(fā)的專(zhuān)門(mén)運(yùn)用軟件，如為某公司定制的人力資源管理信息系統(tǒng)。管理信息系統(tǒng)普通來(lái)說(shuō)是借助于計(jì)算機(jī)硬件等設(shè)備，停止信息處置的運(yùn)用軟件系統(tǒng)，因此計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是管理信息系統(tǒng)平臺(tái)構(gòu)建的技術(shù)基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所觸及的軟硬件系統(tǒng)開(kāi)展十分迅速，在管理信息系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)進(jìn)程中，需求不時(shí)跟蹤其開(kāi)展，充沛應(yīng)用和發(fā)揚(yáng)其功用。通訊和網(wǎng)絡(luò)一、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)數(shù)據(jù)是承載信息的實(shí)體，信息是數(shù)據(jù)的內(nèi)容和含義。信號(hào)〔signal〕是數(shù)據(jù)的電磁或電子編碼，按其編碼機(jī)制可分為模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)通訊技術(shù)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展的基礎(chǔ)，通訊的基本目的是傳輸信息如言語(yǔ)、文字、數(shù)碼和圖像等，而信息往往以詳細(xì)的數(shù)據(jù)方式來(lái)表現(xiàn)，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)介質(zhì)傳送時(shí)又必需轉(zhuǎn)換為一定方式的信號(hào)，因此通訊歸結(jié)究竟是在一定的傳輸媒體上傳送電信號(hào)，從而到達(dá)傳送數(shù)據(jù)和交流信息的目的。㈠數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)一個(gè)數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如3-2圖所示。在數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)中信息的收回者稱(chēng)其為信源；信息的接納者稱(chēng)為信宿；發(fā)送器對(duì)發(fā)送信號(hào)編碼或轉(zhuǎn)換，發(fā)生可以傳輸?shù)墓狻㈦娦盘?hào)；接納器將收到的信號(hào)轉(zhuǎn)換成信宿設(shè)備可以處置的信號(hào)；傳輸系統(tǒng)是銜接信源與信宿之間的復(fù)雜線路網(wǎng)絡(luò)。銜接信源與信宿的物理和邏輯設(shè)備稱(chēng)為信道。圖3-2通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)㈡數(shù)據(jù)通訊方式⒈并行通訊和串行通訊并行通訊方式是將一組數(shù)據(jù)按數(shù)位寬度同時(shí)停止傳輸，每一個(gè)數(shù)位都要有自己的數(shù)據(jù)傳輸線和發(fā)送、接納設(shè)備。并行通訊的傳輸速率高，但傳輸設(shè)備多，并行通訊方式普通用在距離近、傳輸速率要求高的通訊中。串行通訊方式是在一根數(shù)據(jù)傳輸線上，每次傳送一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)，即數(shù)據(jù)一位接一位地傳送。在傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的場(chǎng)所，都采用串行傳輸方式，如計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中。⒉單工通訊與雙工通訊依照數(shù)據(jù)傳輸方向及其時(shí)間關(guān)系可將通訊方式分為單工、半雙工和全雙工三種。在單工通訊中，發(fā)送設(shè)備和接納設(shè)備之間只要一個(gè)傳輸通道，數(shù)據(jù)雙方向的從發(fā)送端到接納端，傳輸通道的方向不能改動(dòng)。在半雙工通訊中，兩個(gè)設(shè)備之間有兩個(gè)傳輸通道，可以輪番雙方向地傳送，但不能同時(shí)停止。在全雙工通訊中，兩個(gè)設(shè)備之間有兩個(gè)傳輸通道，并且可同時(shí)雙向傳送數(shù)據(jù)，相當(dāng)于兩個(gè)相反方向的單工通訊的組合。⒊基帶傳輸與頻帶傳輸基帶傳輸是指在數(shù)字信道直接傳輸數(shù)字信號(hào)。當(dāng)停止遠(yuǎn)距離通訊時(shí)，往往將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)〔調(diào)制〕后傳輸，在接納端再停止信號(hào)的恢復(fù)〔解調(diào)〕，當(dāng)調(diào)制成頻率信號(hào)的頻率范圍在音頻范圍〔200Hz—3.4kHz〕內(nèi)時(shí)，這種傳輸方式稱(chēng)為頻帶傳輸。其頻率范圍比音頻范圍寬時(shí)，那么稱(chēng)之為寬帶傳輸。⒋同步傳輸與異步傳輸在串行通訊通訊中，發(fā)送與接納方必需以異樣的速率在相反的時(shí)段內(nèi)發(fā)送和接納數(shù)據(jù)，否那么收發(fā)會(huì)發(fā)生龐大誤差，龐大誤差的積聚，會(huì)招致傳輸錯(cuò)誤，為此要用到同步技術(shù)。所謂同步是指接納端要依照發(fā)送端所發(fā)送的每個(gè)數(shù)據(jù)的起止時(shí)間和重復(fù)頻率來(lái)接納數(shù)據(jù)，即收發(fā)雙方在時(shí)間上必需分歧〔同步〕。數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐椒绞接挟惒絺鬏斉c同步傳輸兩種。異步傳輸是以字符為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)字符都要附加1位起始位〝0〞、1位寄偶校驗(yàn)位和l位中止位〝1〞，以標(biāo)志一個(gè)字符的末尾和完畢。起始位和中止位結(jié)合起來(lái)，便可完成字符的同步。同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為單位的數(shù)據(jù)傳輸。每個(gè)數(shù)據(jù)塊的頭部和尾部都要附加一個(gè)特殊的字符或比特序列，標(biāo)志一個(gè)數(shù)據(jù)塊的末尾和完畢，普通還要附加一個(gè)校驗(yàn)序列，以便對(duì)數(shù)據(jù)塊停止過(guò)失控制。㈢數(shù)據(jù)通訊傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)分為有線介質(zhì)和無(wú)線介質(zhì)。有線介質(zhì)常用的有雙絞線、同軸電纜和光纖三種。雙絞線是以螺旋狀扭在一同的兩根絕緣導(dǎo)線組成的。兩根線扭在一同是為了增加相互間的輻射電磁攪擾。雙絞線早就用在通訊中，用于模擬信號(hào)的傳輸，它也可常用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。同軸電纜也像雙絞線那樣由一對(duì)導(dǎo)體組成，但它們是按〝同軸〞方式構(gòu)成線對(duì)?；鶐S電纜用來(lái)直接傳輸數(shù)字信號(hào)，寬帶同軸電纜多用于頻分多路復(fù)用的模擬信號(hào)發(fā)送，閉路電視所運(yùn)用的CATV電纜就是寬帶同軸電纜。光纖是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱(chēng)，它由能傳導(dǎo)光波的石英玻璃纖維，外加維護(hù)層構(gòu)成。用光纖來(lái)傳輸電信號(hào)時(shí)，在發(fā)送端先要將其轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，而在接納端又要由光檢波器恢復(fù)成電信號(hào)。無(wú)線傳輸介質(zhì)是經(jīng)過(guò)大氣傳輸，目前有三種技術(shù)：微波、紅外線和激光。微波通訊是在對(duì)流層視野距離范圍內(nèi)應(yīng)用無(wú)線電波停止傳輸?shù)囊环N通訊方式，頻率范圍為2GHz-40GHz。衛(wèi)星通訊是微波通訊的特殊方式，衛(wèi)星接納來(lái)自空中發(fā)送站收回的電磁波信號(hào)后，再以廣播方式用不同的頻率發(fā)回空中，為空中任務(wù)站接納。紅外通訊和激光通訊也像微波通訊一樣，有很強(qiáng)的方向性，都是沿直線傳達(dá)的。所不同的是紅外通訊和激光通訊把要傳輸?shù)男盘?hào)區(qū)分轉(zhuǎn)換為紅外光信號(hào)和激光信號(hào)，直接在空間傳達(dá)。㈣調(diào)制和解調(diào)調(diào)制即把數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的原始電脈沖信號(hào)變換成適宜于遠(yuǎn)距離模擬傳輸線路傳輸?shù)哪M信號(hào)，反之模擬信號(hào)恢復(fù)為數(shù)字信號(hào)稱(chēng)為解調(diào)。調(diào)制方法有以下幾種：振幅、頻率、相位。調(diào)幅方式也稱(chēng)為幅移鍵控法ASK，它是用固定頻率的正弦信號(hào)的兩種不同幅度來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)的〝1〞和〝0〞。通常對(duì)〝1〞信號(hào)，調(diào)制器送出一幅度恒定的固定頻率的模擬信號(hào)；而關(guān)于〝0〞，輸入幅度為0的信號(hào)。調(diào)頻方式也稱(chēng)移頻鍵控法FSK，它是用載波信號(hào)的兩種不同的頻率來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)的〝1〞和〝0〞。普通用載波頻率左近的兩個(gè)不同頻率表示兩個(gè)二進(jìn)制的值。調(diào)相方式即移相鍵控法PSK，它是用載波信號(hào)的不同相位來(lái)表示二進(jìn)制數(shù)。依據(jù)確定相位參考點(diǎn)的不同，調(diào)相方式可分為相對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相〔或差分調(diào)相〕。㈤多路復(fù)用技術(shù)在一條介質(zhì)上同時(shí)傳送多路信號(hào)的傳輸方式，叫做介質(zhì)的多路復(fù)用。有頻分、時(shí)分和波分三種。信道所能傳輸?shù)男盘?hào)頻率有一定的范圍，這一范圍稱(chēng)作該信道頻帶的寬度，即帶寬。頻分多路復(fù)用〔FDM〕技術(shù)運(yùn)用的基本條件是傳輸介質(zhì)的可用帶寬必需超越各路給定信號(hào)所需帶寬的總和。傳輸介質(zhì)的帶寬劃分為假定干個(gè)窄頻帶，每一路信號(hào)占用一個(gè)窄頻帶的方法稱(chēng)為頻分多路復(fù)用。時(shí)分多路復(fù)用TDM運(yùn)用的基本條件是傳輸介質(zhì)能到達(dá)的數(shù)據(jù)傳輸率應(yīng)超越各路傳輸數(shù)字信號(hào)所需的數(shù)據(jù)傳輸率的總和。行將每一條物理信道按時(shí)間分紅假定干時(shí)間片，使其每個(gè)信號(hào)按時(shí)間片輪番交替地運(yùn)用單一信道，這種使多個(gè)數(shù)字信號(hào)在微觀上同時(shí)停止傳輸?shù)姆椒ǚQ(chēng)為時(shí)分多路復(fù)用〔TDM〕。波分多路復(fù)用〔WDM〕用于光纖，允許在一條光纖中同時(shí)傳送多束互不攪擾的不同波長(zhǎng)的激光光束。㈥數(shù)據(jù)交流技術(shù)通常采用的數(shù)據(jù)傳送技術(shù)有3種：電路交流、報(bào)文交流和分組交流。⒈電路交流在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)期，源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)之間有一條應(yīng)用中間節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的公用的物理銜接線路，在數(shù)據(jù)傳輸完畢之前，不時(shí)堅(jiān)持這條線路。用電路交流技術(shù)完成的數(shù)據(jù)傳輸要閱歷如下三個(gè)進(jìn)程：電路樹(shù)立、數(shù)據(jù)傳輸和電路撤除。⒉報(bào)文交流不需在兩個(gè)站點(diǎn)之間樹(shù)立一條公用通路，其數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆?bào)文〔站點(diǎn)一次發(fā)送的數(shù)據(jù)塊〕，長(zhǎng)度不限且可變。傳送進(jìn)程采用存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)方式，即發(fā)送站在發(fā)送一個(gè)報(bào)文時(shí)，把目的地址附加在報(bào)文上，途經(jīng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在收下整個(gè)報(bào)文后，暫存這個(gè)報(bào)文并反省有無(wú)錯(cuò)誤，然后應(yīng)用目的地址和路由信息找出下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址，再把整個(gè)報(bào)文傳送給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)逐一節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)送直到目的站點(diǎn)。在某一時(shí)間內(nèi)，報(bào)文的傳輸只占用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的一段線路。而在兩個(gè)通訊譽(yù)戶(hù)間的其它線路段，可傳輸其它用戶(hù)的報(bào)文，不像電路交流那樣必需端到端信道全部占用。⒊分組交流為了更好地應(yīng)用信道容量，并降低節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)量的突發(fā)性，可以運(yùn)用分組交流。在分組交流網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)分組的長(zhǎng)度有一個(gè)下限，因此，一個(gè)較長(zhǎng)的報(bào)文必需分紅假定干個(gè)分組，每個(gè)分組中包括數(shù)據(jù)和目的地址。其傳輸進(jìn)程與報(bào)文交流相似，但由于限制了每個(gè)分組的長(zhǎng)度，因此大大地改善了網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓τ?。分組交流可分為虛電路分組交流和數(shù)據(jù)報(bào)分組交流兩種。在虛電路方式中，依然要閱歷樹(shù)立虛電路、交流數(shù)據(jù)和撤除虛電路三個(gè)進(jìn)程。邏輯通路所以是〝虛〞的，是由于這條電路不是公用的。在數(shù)據(jù)報(bào)方式中，每個(gè)分組的傳送是被獨(dú)自處置的，每個(gè)分組被稱(chēng)為一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)自身帶有分組序號(hào)和地址信息，傳送進(jìn)程亦采用存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)方式。當(dāng)某一個(gè)站點(diǎn)要發(fā)送報(bào)文時(shí)，先把報(bào)文拆成假定干個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)，依次發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。但以后，各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)所走的途徑就能夠不再相反，從而各個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的抵達(dá)也不保證是按順序的，目的站必需對(duì)抵達(dá)的數(shù)據(jù)報(bào)排序重組。二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述㈠計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義美國(guó)國(guó)防部1971年2月建成了具有15個(gè)結(jié)點(diǎn)、23臺(tái)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)，這就是著名的ARPAnet，這是世界上最早出現(xiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之一，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的許多概念和方法都來(lái)源于ARPAnet。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為：用通訊設(shè)備和傳輸介質(zhì)將天文上分散的、功用獨(dú)立的計(jì)算機(jī)銜接起來(lái)，并在網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議的控制和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的管理下完成信息傳遞和資源共享的系統(tǒng)。㈡計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處置、資源共享和數(shù)據(jù)通訊的功用，從邏輯功用上可分為資源子網(wǎng)和通訊子網(wǎng)兩個(gè)局部。結(jié)構(gòu)如圖3-3所示。資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、終端控制器、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、各種資源組成，向用戶(hù)提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)效勞，擔(dān)任整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處置業(yè)務(wù)和各種網(wǎng)絡(luò)資源的共享效勞。通訊子網(wǎng)由通訊控制處置機(jī)〔CCP〕、通訊線路與其他通訊設(shè)備組成，完成數(shù)據(jù)的傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)、加工和交流等通訊處置功用。圖3-3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖㈢計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)規(guī)范很多，比如按網(wǎng)絡(luò)掩蓋面積、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)以及數(shù)據(jù)傳輸率等，下面引見(jiàn)兩種重要的網(wǎng)絡(luò)分類(lèi)規(guī)范。=1\*GB1⒈按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類(lèi)將銜接在網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)和互連設(shè)備看作一個(gè)結(jié)點(diǎn)，將設(shè)備之間的通訊線路看作線，進(jìn)而以圖的方式來(lái)表示這些點(diǎn)與線之間的關(guān)系，這種籠統(tǒng)方法稱(chēng)為拓?fù)?，圖被稱(chēng)為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中罕見(jiàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹(shù)型和網(wǎng)狀型等，如圖3-4所示。圖3-4常用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)=2\*GB1⒉按網(wǎng)絡(luò)掩蓋范圍分類(lèi)按網(wǎng)絡(luò)掩蓋范圍大小可將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)〔localareanetwork，LAN〕、城域網(wǎng)(metropolitanareanetwork，MAN〕、廣域網(wǎng)(wideareanetwork，WAN)三種。計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)天文散布范圍較小〔如辦公樓群或校園〕，數(shù)據(jù)傳輸速率高，誤碼率低，協(xié)議復(fù)雜、結(jié)構(gòu)靈敏、建網(wǎng)本錢(qián)低、周期短、便于管理和擴(kuò)大。㈣計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成及互連設(shè)備網(wǎng)絡(luò)硬件主要有網(wǎng)絡(luò)效勞器、任務(wù)站、網(wǎng)絡(luò)銜接設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)等。效勞器是連在局域網(wǎng)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)，為網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)提供各種網(wǎng)絡(luò)效勞和共享資源。任務(wù)站是指用戶(hù)運(yùn)用它可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中任務(wù)，訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)共享資源的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通常又被稱(chēng)為客戶(hù)機(jī)。網(wǎng)絡(luò)銜接設(shè)備包括用于網(wǎng)內(nèi)銜接的網(wǎng)絡(luò)適配器〔即網(wǎng)卡，用于計(jì)算機(jī)處置數(shù)據(jù)和網(wǎng)線傳輸信號(hào)的轉(zhuǎn)換〕、調(diào)制解調(diào)器〔完成數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換〕、中繼器〔對(duì)傳輸信號(hào)停止縮小和傳輸〕、集線器〔多端口中繼器，是共享帶寬方式的，其各個(gè)端口平均分享帶寬〕、交流器〔又叫交流式集線器，每個(gè)端口都具有相反的固定的帶寬〕、網(wǎng)橋〔有兩個(gè)端口，用于銜接不同的網(wǎng)段，可以再生和過(guò)濾傳輸信號(hào)，并能識(shí)別數(shù)據(jù)的目的地址〕、路由器〔用于不同類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)銜接，完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、路由選擇從而把數(shù)據(jù)包依照一條最優(yōu)的途徑發(fā)送至目的網(wǎng)絡(luò)〕、網(wǎng)關(guān)〔協(xié)議轉(zhuǎn)換器，主要用于銜接不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)到主機(jī)的銜接〕等。網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)在前面曾經(jīng)提到。㈤網(wǎng)絡(luò)軟件構(gòu)成⒈網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NOS)一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)擁有豐厚的軟硬件資源，為了能使網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)完成通訊、共享網(wǎng)絡(luò)資源，需求對(duì)用戶(hù)通訊進(jìn)程和網(wǎng)絡(luò)資源停止有效管理，完成這一功用的軟件系統(tǒng)稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。罕見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有Novell公司的Netware，Microsoft公司的Windows、悠久動(dòng)搖的Unix和開(kāi)放源代碼的Linux等。⒉網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議〔protocol〕計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中多個(gè)互連的節(jié)點(diǎn)要交流數(shù)據(jù)，必需遵守一些事前商定好的規(guī)那么。這些為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交流而制定的關(guān)于信息順序、格式和內(nèi)容的規(guī)那么、商定與規(guī)范被稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。由于網(wǎng)絡(luò)通訊是一個(gè)復(fù)雜的進(jìn)程，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)多采用分層式結(jié)構(gòu)，每一層關(guān)注和處置通訊中的某一方面的效果，每一層都具有相對(duì)獨(dú)立的通訊功用，以增加效果的復(fù)雜性。每一層只運(yùn)用下一層提供的效勞，并向上一層提供效勞，而且僅在相鄰層間有接口。每層協(xié)議都有自己的數(shù)據(jù)包格式，依據(jù)每層之間的數(shù)據(jù)包組裝原那么，在源端數(shù)據(jù)包每向下傳送一層，都會(huì)添加本層協(xié)議的報(bào)頭，目的端向上傳輸時(shí)那么去掉協(xié)議的報(bào)頭，依托各層功用的邏輯組合，完成從一端主機(jī)到另一端主機(jī)的通訊。罕見(jiàn)的分層體系結(jié)構(gòu)模型有OSI、TCP/IP和IEEE802等。⑴開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型國(guó)際規(guī)范化組織ISO于1982年制定了一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM，就是常說(shuō)的網(wǎng)絡(luò)七層協(xié)議。其層次結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)傳輸如圖3-5所示。OSI/RM僅是一個(gè)概念模型，并不是一個(gè)詳細(xì)的計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)，也未確切描畫(huà)用于各層的協(xié)議和效勞。但可使任何兩個(gè)遵守參考模型和有關(guān)規(guī)范的主機(jī)停止互連以完成相互通訊，這正是〝開(kāi)放〞這個(gè)詞表示的含義。OSI/RM低三層面向數(shù)據(jù)傳輸，完成通訊子網(wǎng)的功用。高三層面向兩端詳細(xì)運(yùn)用進(jìn)程，完成資源子網(wǎng)的功用。傳輸層是整個(gè)協(xié)議層次結(jié)構(gòu)的中心，它下靠傳輸效勞提供者——低三層通訊子網(wǎng)的支持，上為傳輸效勞用戶(hù)——高三層資源子網(wǎng)提供從源端機(jī)到目的端機(jī)的牢靠的數(shù)據(jù)傳輸效勞。每一對(duì)等層之間停止對(duì)等的通訊，對(duì)等層的通訊必需遵照該層的協(xié)議〔如兩端傳輸層的通訊就要遵守傳輸層協(xié)議〕，除了最低層物理層間的比特傳達(dá)輸是真實(shí)通訊外，其它對(duì)等層之間的通訊都是虛擬通訊，都是在各自下一層通訊的支持下停止的。圖3-5OSI模型層次和數(shù)據(jù)傳輸⑵TCP/IP模型TCP/IP協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)分為四層，它與OSI模型各層的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖3-6所示。樹(shù)立在TCP/IP結(jié)構(gòu)體系上的TCP/IP協(xié)議是運(yùn)用最普遍的協(xié)議。TCP/IP規(guī)范并沒(méi)有定義詳細(xì)的網(wǎng)絡(luò)接口層協(xié)議，普通各物理網(wǎng)絡(luò)可以運(yùn)用自己的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議和物理層協(xié)議。網(wǎng)際層擔(dān)任將源主機(jī)的分組發(fā)送到目的主機(jī)上，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IP和互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議ICMP屬于該層。傳輸層主要功用是提供從一個(gè)運(yùn)用順序到另一個(gè)運(yùn)用順序的通訊，即端對(duì)端的通訊。面向銜接的傳輸控制協(xié)議TCP和面向無(wú)銜接的用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP屬于該層。運(yùn)用層相當(dāng)于OSI參考模型高3層的功用，經(jīng)過(guò)運(yùn)用下面各層所提供的效勞，直接向用戶(hù)提供效勞，是TCP/IP網(wǎng)絡(luò)與用戶(hù)之間的界面或接口。其最常用的協(xié)議有超文本傳輸協(xié)議、文件傳輸協(xié)議FTP、復(fù)雜郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵局協(xié)議POP3、域名效勞DNS、遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Telnet等。圖3-6TCP/IP模型層次結(jié)構(gòu)⑶局域網(wǎng)IEEE802規(guī)范〔IEEE國(guó)際電氣和電子工程師協(xié)會(huì)〕局域網(wǎng)普通僅包括OSI參考模型中的低三層通訊子網(wǎng)功用。又由于局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，恣意兩個(gè)結(jié)點(diǎn)間都有獨(dú)一的路由，因此不需求網(wǎng)絡(luò)層的路由選擇功用，所以IEEE802協(xié)議中不再設(shè)立獨(dú)自的網(wǎng)絡(luò)層。傳統(tǒng)局域網(wǎng)是共享介質(zhì)式局域網(wǎng)〔如總線型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)或用集線器銜接各個(gè)結(jié)點(diǎn)的星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)〕，一切結(jié)點(diǎn)共享一條公共通訊傳輸介質(zhì)，在任何一個(gè)時(shí)間段內(nèi)，只能有一個(gè)結(jié)點(diǎn)占用公用通訊信道。分配信道的運(yùn)用權(quán)，也就是當(dāng)信息傳輸為運(yùn)用傳輸介質(zhì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)或抵觸時(shí)，介質(zhì)訪問(wèn)控制〔控制誰(shuí)先運(yùn)用傳輸介質(zhì)〕的效果就是關(guān)鍵。這樣將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：邏輯鏈路控制子層LLC和介質(zhì)訪問(wèn)控制子層MAC〔mediumaccesscontrol〕，加上物理層構(gòu)成局域網(wǎng)的三層體系結(jié)構(gòu)。MAC子層的主要功用就是介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)，常用的主要有三種：1〕載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)/抵觸檢測(cè)〔CSMA/CD〕：每個(gè)站在發(fā)送數(shù)據(jù)前先監(jiān)聽(tīng)信道，假設(shè)閑暇，那么發(fā)送數(shù)據(jù)；假設(shè)忙，就不發(fā)送，等候一段時(shí)間后再重發(fā)。并且為進(jìn)一步消弭抵觸，發(fā)送數(shù)據(jù)的站點(diǎn)邊發(fā)送數(shù)據(jù)邊監(jiān)聽(tīng)信道，只需監(jiān)聽(tīng)到發(fā)作抵觸，就立刻中止發(fā)送，并發(fā)送假定干比特的攪擾信號(hào)。以太網(wǎng)〔ethernet〕是基于總線型的廣播式網(wǎng)絡(luò)，它是最成功的局域網(wǎng)技術(shù)。IEEE802.3即是采用CSMA/CD的10Mbps規(guī)范以太網(wǎng)規(guī)范，其物理層規(guī)范為10BASE-T。在規(guī)范以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，IEEE于1995年經(jīng)過(guò)了100Mbps快速以太網(wǎng)的IEEE802.3u規(guī)范，1998年又發(fā)布了基于光纖的IEEE802.3z和基于5類(lèi)雙絞線的IEEE802.3ab的1000Mbps高速以太網(wǎng)規(guī)范，其MAC子層均沿用了CSMA/CD技術(shù)。2002年10Gbps以太網(wǎng)的規(guī)范IEEE802.3ae也已發(fā)布，實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)已在試用。2〕令牌環(huán)〔tokenring〕介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)：用于環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)，屬于有序的競(jìng)爭(zhēng)協(xié)議。運(yùn)用一個(gè)特殊的標(biāo)志〔令牌〕，當(dāng)某個(gè)站點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，必需等候標(biāo)志為空的令牌到來(lái)，將令牌的空標(biāo)志改為忙，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到環(huán)上。發(fā)送的數(shù)據(jù)在環(huán)上循環(huán)的進(jìn)程中，所經(jīng)過(guò)的環(huán)上的各個(gè)站點(diǎn)都將數(shù)據(jù)的目的地址與本站點(diǎn)的地址停止比擬，假定不同那么直接傳給前面的站點(diǎn)，假定相反那么將數(shù)據(jù)復(fù)制接納，然后繼續(xù)傳給前面的站點(diǎn)。IEEE802.5規(guī)范就采用該技術(shù)。3〕令牌總線〔tokenbus〕訪問(wèn)控制技術(shù)：運(yùn)用于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，訪問(wèn)控制采用與令牌環(huán)相似的訪問(wèn)控制方法。該技術(shù)令牌的傳遞不依總線上的物理順序，而按結(jié)點(diǎn)的地址上下構(gòu)成的邏輯環(huán)形順序。IEEE802.4規(guī)范采用令牌總線訪問(wèn)控制技術(shù)。除了共享介質(zhì)式局域網(wǎng)，如今常用的為交流式局域網(wǎng)，中心設(shè)備是交流機(jī)，其各個(gè)端口都與一個(gè)結(jié)點(diǎn)相連，多個(gè)端口之間樹(shù)立并發(fā)式銜接而可以獨(dú)享交流機(jī)的帶寬，添加了網(wǎng)絡(luò)帶寬。㈥Internet基礎(chǔ)⒈InternetInternet是一個(gè)全球性的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是眾多計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相互銜接組成的一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)。TCP/IP協(xié)議族就是Internet上的常用通訊協(xié)議。⒉IP地址和域名系統(tǒng)在Internet上，一切的計(jì)算機(jī)都有一個(gè)Internet上獨(dú)一的數(shù)字編號(hào)作為其在Internet的標(biāo)識(shí)，這個(gè)編號(hào)稱(chēng)為IP地址。IP地址包括兩個(gè)重要的標(biāo)識(shí)符：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。IP地址用32位二進(jìn)制數(shù)碼表示，每8位用圓點(diǎn)聯(lián)系，常用4個(gè)用圓點(diǎn)隔開(kāi)的十進(jìn)制數(shù)表示IP地址。IP地址分為A、B、C、D、E五類(lèi)，適用于不同規(guī)模的子網(wǎng)。子網(wǎng)掩碼也稱(chēng)為屏蔽碼，是一個(gè)32bit的值，可以用來(lái)區(qū)分IP地址中網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址。為記憶方便，TCP/IP協(xié)議專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種層次結(jié)構(gòu)的字符型主機(jī)命名機(jī)制：域名，這種管理機(jī)制被稱(chēng)為域名系統(tǒng)〔DNS〕。Internet上IP地址和域名都是獨(dú)一的，域名地址與IP地址之間存在逐一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。⒊TCP/IP協(xié)議族它是一組數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，下面復(fù)雜引見(jiàn)這些協(xié)議的作用。傳輸控制協(xié)議TCP樹(shù)立主機(jī)間牢靠的銜接，將數(shù)據(jù)包按正確的順序發(fā)送，假設(shè)數(shù)據(jù)喪失了，TCP擔(dān)任自動(dòng)重傳喪失的數(shù)據(jù)。用戶(hù)數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP在傳輸前不需樹(shù)立銜接，用于傳送一次性數(shù)據(jù)較小的運(yùn)用，或?qū)慰啃砸蟛桓叩膶?shí)時(shí)語(yǔ)音視頻傳送。IP數(shù)據(jù)包是一個(gè)獨(dú)立的信息包，由路由器經(jīng)過(guò)包中的地址信息停止尋址和路由選擇以停止數(shù)據(jù)傳輸，IP協(xié)議是提供這種數(shù)據(jù)包傳輸效勞的通訊協(xié)議。TCP和IP協(xié)同任務(wù)，IP協(xié)議用來(lái)給傳輸信息包編址并將它們以盡能夠最正確的路由途徑發(fā)送到目的地址。而TCP協(xié)議擔(dān)任數(shù)據(jù)包的正確抵達(dá)。Internet控制信息協(xié)議ICMP擔(dān)任傳送各種信息、錯(cuò)誤報(bào)告。WWW上每個(gè)Web頁(yè)面由超文本標(biāo)志言語(yǔ)HTML來(lái)編寫(xiě)，頁(yè)面中包括指向其他頁(yè)面鏈接地址，萬(wàn)維網(wǎng)實(shí)踐上是一個(gè)由千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)頁(yè)面組成的信息網(wǎng)。寄存Web頁(yè)面的計(jì)算機(jī)稱(chēng)為Web站點(diǎn)或WWW效勞器。討取頁(yè)面、閱讀信息的順序稱(chēng)為閱讀器〔browser〕。超文本傳輸協(xié)議就是用來(lái)在閱讀器和WWW效勞器之間傳送超文本的協(xié)議，協(xié)議由兩個(gè)局部組成：從閱讀器到效勞器的央求和從效勞器到閱讀器的應(yīng)對(duì)。文件傳輸協(xié)議FTP樹(shù)立在TCP協(xié)議上，用于完成文件傳輸。網(wǎng)絡(luò)上存在著少量的共享文件，取得這些文件的主要方式就是FTP，可以完成文件的下載download〔從遠(yuǎn)程主機(jī)向本地主機(jī)復(fù)制文件〕和上傳upload〔從本地主機(jī)向遠(yuǎn)程主機(jī)復(fù)制文件〕。假想象獲取FTP效勞器的資源，需求擁有該主機(jī)的IP地址〔主機(jī)域名〕、賬號(hào)、密碼。但許多FTP效勞器允許用戶(hù)用匿名用戶(hù)名anonymous登錄，口令恣意，普通為電子郵件地址。在Internet上收發(fā)電子郵件時(shí)常用復(fù)雜郵件傳輸協(xié)議SMTP和郵局〔postofficeprotocol〕POP3協(xié)議。SMTP是基于TCP協(xié)議的復(fù)雜的基于文本的電子郵件傳輸協(xié)議，用于郵件效勞器之間交流郵件的協(xié)議。POP3是可以從郵件效勞器將郵件下載到本地計(jì)算機(jī)，在自己的客戶(hù)端閱讀郵件。POP3協(xié)議是用于接納郵件的協(xié)議，SMTP協(xié)議為用于發(fā)送郵件的協(xié)議。DNS域名系統(tǒng)完成域名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)域名不能直接找到主機(jī)，需求從域名查找IP地址，這個(gè)進(jìn)程就是域名解析。大局部域名系統(tǒng)都維護(hù)著一個(gè)大型的數(shù)據(jù)庫(kù)，它描畫(huà)了域名與IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)庫(kù)被活期地更新，DNS即經(jīng)過(guò)查找這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)完成域名和IP地址之間的相互轉(zhuǎn)換。遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Telnet用來(lái)將一臺(tái)計(jì)算機(jī)銜接到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上，使之相當(dāng)于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的一個(gè)終端。Telnet完成虛擬或仿真終端的效勞，運(yùn)用戶(hù)經(jīng)過(guò)TCP銜接注冊(cè)到遠(yuǎn)地的另一個(gè)主機(jī)上，將用戶(hù)的鍵盤(pán)操作傳到遠(yuǎn)地主機(jī)，將遠(yuǎn)地主機(jī)的輸入經(jīng)過(guò)TCP銜接前往到用戶(hù)屏幕。第三節(jié)數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)一、數(shù)據(jù)庫(kù)概述㈠數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)生在20世紀(jì)50年代中期以前沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)管理的軟件，操作系統(tǒng)出現(xiàn)以后可以經(jīng)過(guò)操作系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)。但是操作系統(tǒng)是以文件為單位停止管理的，文件之間沒(méi)有聯(lián)絡(luò)，很難處置數(shù)據(jù)在多個(gè)文件中重復(fù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)不分歧的效果。為此，20世紀(jì)60年代前期出現(xiàn)了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，如圖3-7所示。數(shù)據(jù)庫(kù)的發(fā)生使得信息系統(tǒng)的研制圍繞共享的數(shù)據(jù)庫(kù)為中心來(lái)停止，完成了數(shù)據(jù)的集中管理，提高了數(shù)據(jù)的應(yīng)用率和分歧性，從而能更好地為決策效勞。圖3-7數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)與順序的關(guān)系㈡數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)基本概念主要有數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)四個(gè)概念。數(shù)據(jù)〔data〕是描畫(huà)事物的符號(hào)記載，是數(shù)據(jù)庫(kù)中存貯的基本對(duì)象。數(shù)據(jù)庫(kù)〔database，DB〕是臨時(shí)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)內(nèi)、有組織的、一致管理的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。DB能為各種用戶(hù)共享，具有較小冗余度、數(shù)據(jù)間聯(lián)絡(luò)嚴(yán)密而又有較高的數(shù)據(jù)獨(dú)立性等。數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)〔databasemanagementsystem，DBMS〕是位于用戶(hù)與操作系統(tǒng)之間的一層數(shù)據(jù)管理軟件，它為用戶(hù)或運(yùn)用順序提供訪問(wèn)DB的方法，包括DB的樹(shù)立、查詢(xún)、更新及各種數(shù)據(jù)控制，并可以保證數(shù)據(jù)的平安性、完整性。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)〔databasesystem，DBS〕是完成有組織地、靜態(tài)地存儲(chǔ)少量關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，方便多用戶(hù)訪問(wèn)的計(jì)算機(jī)硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源組成的系統(tǒng)，即它是采用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。普通由數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)、運(yùn)用系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理員和用戶(hù)構(gòu)成。二、數(shù)據(jù)庫(kù)的三級(jí)形式在數(shù)據(jù)模型中有型〔type〕和值〔value〕的概念。型是指對(duì)某一類(lèi)數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)和屬性的說(shuō)明，值是型的一個(gè)詳細(xì)賦值。例如：先生記載的型為〔學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，年齡，籍貫〕，該記載型的一個(gè)記載值為〔900201，李明，男，計(jì)算機(jī)，22，江蘇〕。㈠三級(jí)形式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)采用外形式、形式和內(nèi)形式三級(jí)形式結(jié)構(gòu)，如圖3-8所示。

圖3-8數(shù)據(jù)庫(kù)三級(jí)形式內(nèi)形式〔internalschema〕又叫物理形式、存儲(chǔ)形式。內(nèi)形式是數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的外部表示，即對(duì)數(shù)據(jù)的物理結(jié)構(gòu)/存儲(chǔ)方式的描畫(huà)。形式〔schema〕又叫邏輯形式、概念形式。形式是數(shù)據(jù)庫(kù)中全體數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)和特性的描畫(huà)，是一切用戶(hù)的公共數(shù)據(jù)視圖。DBMS提供數(shù)據(jù)定義言語(yǔ)DDL來(lái)描畫(huà)邏輯形式，嚴(yán)厲定義數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)〔數(shù)據(jù)項(xiàng)的名字、類(lèi)型、取值范圍等〕以及數(shù)據(jù)間的相互關(guān)系和數(shù)據(jù)的約束等。形式僅僅觸及到型的描畫(huà)，不觸及到詳細(xì)的值。形式的一個(gè)詳細(xì)值稱(chēng)為形式的一個(gè)實(shí)例。同一個(gè)形式可以有很多實(shí)例。形式是相對(duì)動(dòng)搖的，而實(shí)例是相對(duì)變化的。形式反映的是數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)及其關(guān)系，而實(shí)例反映的是數(shù)據(jù)庫(kù)某一時(shí)辰的形狀。數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)經(jīng)常變化，而數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)在一定時(shí)間范圍內(nèi)不會(huì)改動(dòng)。外形式〔externalschema〕又叫用戶(hù)形式、子形式。外形式是形式的子集，是與某一運(yùn)用有關(guān)的數(shù)據(jù)的邏輯表示。留意一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)只要一個(gè)形式，一個(gè)內(nèi)形式，但可以有多個(gè)外形式。㈡兩級(jí)映象在三級(jí)形式中提供了兩級(jí)映象，這不只在三級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)形式之間樹(shù)立了聯(lián)絡(luò)，也保證了數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獨(dú)立性。如圖3-8所示。外形式/形式映象定義并保證了外形式和形式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)投入運(yùn)用后，能夠有必要修正形式〔如添加新關(guān)系、屬性、改動(dòng)類(lèi)型〕，這時(shí)可以重新定義外形式/形式映象，而使現(xiàn)存外形式和運(yùn)用順序堅(jiān)持不變，保證了數(shù)據(jù)的邏輯獨(dú)立性。這些映象定義通常包括在各自外形式的描畫(huà)中。形式/內(nèi)形式映象定義并保證了形式和內(nèi)形式之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)內(nèi)形式發(fā)作變化時(shí)，重新定義形式/內(nèi)形式映象，從而使形式和外形式堅(jiān)持不變，樹(shù)立在外形式上的運(yùn)用順序也堅(jiān)持不變，保證了數(shù)據(jù)的物理獨(dú)立性。該映象定義通常包括在形式描畫(huà)中。三、數(shù)據(jù)模型〔datamodel〕㈠概述模型是理想世界事物特征的模擬和籠統(tǒng)。如航模飛機(jī)是對(duì)實(shí)踐飛機(jī)的模擬和籠統(tǒng)，它不是真正的飛機(jī)，但又真實(shí)的反映了實(shí)踐飛機(jī)的屬性和特征。為便于人和計(jì)算機(jī)都能了解，信息籠統(tǒng)采用逐漸籠統(tǒng)的方法，把數(shù)據(jù)模型分紅兩個(gè)不同的層次：按用戶(hù)的觀念來(lái)對(duì)理想世界的籠統(tǒng)稱(chēng)為概念模型〔也稱(chēng)信息模型〕；以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的觀念模擬理想世界的模型叫做數(shù)據(jù)模型。也就是說(shuō)，首先按人們的看法觀念將理想世界籠統(tǒng)為信息世界的概念模型，然后再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)模型將信息世界轉(zhuǎn)換為機(jī)器〔計(jì)算機(jī)〕世界。數(shù)據(jù)模型又可進(jìn)一步細(xì)分為邏輯〔數(shù)據(jù)〕模型和物理〔數(shù)據(jù)〕模型兩個(gè)分層次。如圖3-9所示。圖3-9模型的轉(zhuǎn)換⒈概念模型〔conceptualdatamodel，CDM〕概念模型就是概念層次的數(shù)據(jù)模型，簡(jiǎn)稱(chēng)為概念模型。是理想世界的事物經(jīng)過(guò)人腦的籠統(tǒng)加工，提取出對(duì)用戶(hù)有用的信息，經(jīng)過(guò)組織整理加工構(gòu)成的。概念模型按用戶(hù)的觀念來(lái)對(duì)理想世界停止建模，這種建模方法是缺乏計(jì)算機(jī)知識(shí)的用戶(hù)最容易了解的，并便于和數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)人員停止交流，是系統(tǒng)剖析員、順序設(shè)計(jì)員、維護(hù)人員、用戶(hù)之間相互了解的共同言語(yǔ)；概念模型必需轉(zhuǎn)換成邏輯模型，才干在DBMS中完成。⒉邏輯模型〔logicaldatamodel，LDM〕邏輯數(shù)據(jù)模型是用戶(hù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)看到的理想世界，它描畫(huà)了數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的全體結(jié)構(gòu)。是詳細(xì)的DBMS所支持的數(shù)據(jù)模型，不同的DBMS提供了不同的邏輯數(shù)據(jù)模型，如層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷?。⒊物理模型〔physicaldatamodel，PDM〕物理數(shù)據(jù)模型用來(lái)描畫(huà)數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)和存儲(chǔ)方法，面向詳細(xì)的DBMS，面向操作系統(tǒng)和機(jī)器。PDM不只與詳細(xì)的DBMS有關(guān)，還與操作系統(tǒng)和硬件有關(guān)。每一種邏輯模型在完成時(shí)都有其對(duì)應(yīng)的物理模型。DBMS為保證其獨(dú)立性和可以執(zhí)行，大局部PDM的完成任務(wù)由系統(tǒng)自動(dòng)完成，而設(shè)計(jì)者只設(shè)計(jì)某些特殊結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，普通用戶(hù)看不到物理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，所以無(wú)須過(guò)多了解。㈡概念模型⒈基本術(shù)語(yǔ)首先引見(jiàn)E-R模型中常用的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)，應(yīng)用它們可結(jié)構(gòu)出概念模型。實(shí)體、實(shí)體型、實(shí)體集：實(shí)體〔entity〕是客觀存在并能相互區(qū)分的事物。實(shí)體可以是詳細(xì)的人、事、物，也可以是籠統(tǒng)的概念或聯(lián)絡(luò)。如：人、數(shù)據(jù)庫(kù)課程、計(jì)算機(jī)，正如幾何中〝點(diǎn)〞、〝線〞一樣。關(guān)鍵之處是一個(gè)實(shí)體能和別的實(shí)體區(qū)分開(kāi)，一場(chǎng)足球賽不能?chē)?yán)厲地定義實(shí)體。實(shí)體型〔entitytype〕是用實(shí)體名及屬性名集合來(lái)籠統(tǒng)描寫(xiě)同類(lèi)實(shí)體。實(shí)體集〔entityset〕為同型的實(shí)體組成的集合。屬性〔attribute〕、域〔domain〕、碼〔key〕：屬性指實(shí)體所具有的某一方面的特性，一個(gè)實(shí)體可由假定干個(gè)屬性來(lái)描寫(xiě)。屬性取值在一定的范圍，稱(chēng)為該屬性的值域/域。其類(lèi)型可以是整數(shù)型、實(shí)數(shù)型、字符串型等。獨(dú)一標(biāo)識(shí)實(shí)體的屬性集稱(chēng)為碼，也稱(chēng)為實(shí)體標(biāo)識(shí)符。聯(lián)絡(luò)〔relationship〕是實(shí)體集合之間的相互關(guān)系。理想世界中事物外部以及事物之間的聯(lián)絡(luò)在信息世界中反映為實(shí)體外部的聯(lián)絡(luò)和實(shí)體之間的聯(lián)絡(luò)。⒉聯(lián)絡(luò)的類(lèi)型為了樹(shù)立理想世界的完整模型，經(jīng)常需求對(duì)聯(lián)絡(luò)分類(lèi)，依據(jù)一個(gè)實(shí)體集合的實(shí)體可以和多少個(gè)另一類(lèi)實(shí)體集合的實(shí)體相聯(lián)絡(luò)，可將聯(lián)絡(luò)分為三種：一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)多。假設(shè)關(guān)于實(shí)體集E1中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集E2中至少有一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)絡(luò)，反之亦然，那么稱(chēng)實(shí)體集E1與實(shí)體集E2具有一對(duì)一聯(lián)絡(luò)。記為1：1，如座位—乘客。假設(shè)關(guān)于實(shí)體集E1中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集E2中有n個(gè)實(shí)體〔n≥0〕與之聯(lián)絡(luò)，反之，關(guān)于實(shí)體集E2中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集E1中至少只要一個(gè)實(shí)體與之聯(lián)絡(luò)，那么稱(chēng)實(shí)體集E1與實(shí)體E2有一對(duì)多聯(lián)絡(luò)。記為1：n，如車(chē)間—工人。假設(shè)關(guān)于實(shí)體集E1中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集E2中有n個(gè)實(shí)體〔n≥0〕與之聯(lián)絡(luò)，反之，關(guān)于實(shí)體集E2中的每一個(gè)實(shí)體，實(shí)體集E1中也有m個(gè)實(shí)體〔m≥0〕與之聯(lián)絡(luò)，那么稱(chēng)實(shí)體集E1與實(shí)體E2具有多對(duì)多聯(lián)絡(luò)。記為m：n，如先生—課程。三種聯(lián)絡(luò)表示圖如圖3－10所示。圖3-10實(shí)體聯(lián)絡(luò)表示圖⒊概念模型的表示方法最常用的概念模型表示方法是實(shí)體—聯(lián)絡(luò)方法，該方法用E-R圖來(lái)描畫(huà)某一組織的概念模型。E-R圖用矩形方框表示實(shí)體集合，方框內(nèi)標(biāo)明實(shí)體集合稱(chēng)號(hào)；用橢圓框表示屬性，經(jīng)過(guò)無(wú)向邊銜接到實(shí)體集。只要一個(gè)屬性的實(shí)體集可用屬性替代，附加到它參與的聯(lián)絡(luò)上；如某屬性為實(shí)體的關(guān)鍵字，用下劃線在屬性名上標(biāo)明；用菱形框表示聯(lián)絡(luò)，框內(nèi)標(biāo)明聯(lián)絡(luò)的稱(chēng)號(hào)，經(jīng)過(guò)無(wú)向邊銜接到參與聯(lián)絡(luò)的每個(gè)實(shí)體集合；在用無(wú)向邊銜接聯(lián)絡(luò)到實(shí)體集時(shí)，在邊上注明1或n〔多〕來(lái)標(biāo)明聯(lián)絡(luò)的類(lèi)型。假定實(shí)體之間聯(lián)絡(luò)也具有屬性，那么把屬性和菱形代表的實(shí)體聯(lián)絡(luò)也用無(wú)向邊銜接上。例如，一個(gè)先生可選多門(mén)課程，而一門(mén)課程又有多個(gè)先生選修，一個(gè)教員至少可講三門(mén)課程，一門(mén)課程至少只要一個(gè)教員教授，該教學(xué)組織的E-R圖如圖3-11所示。圖3-11教學(xué)E-R模型㈢〔邏輯〕數(shù)據(jù)模型⒈數(shù)據(jù)模型三要素邏輯數(shù)據(jù)模型是數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的中心和基礎(chǔ)，常簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)據(jù)模型。邏輯數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和數(shù)據(jù)完整性約束三個(gè)局部，稱(chēng)為數(shù)據(jù)模型三要素。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)描畫(huà)數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征，是指對(duì)實(shí)體類(lèi)型和實(shí)體間聯(lián)絡(luò)的描畫(huà)。數(shù)據(jù)操作描畫(huà)數(shù)據(jù)的靜態(tài)特征，是指對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中各種數(shù)據(jù)對(duì)象允許執(zhí)行的操作的集合。數(shù)據(jù)約束條件是一組數(shù)據(jù)完整性規(guī)那么的集合，給出數(shù)據(jù)及其聯(lián)絡(luò)應(yīng)具有的制約和依賴(lài)規(guī)那么，數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)必需滿(mǎn)足這組規(guī)那么。⒉罕見(jiàn)數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)模型主要有層次模型、網(wǎng)狀模型、關(guān)系模型、面向?qū)ο竽Ｐ偷人姆N。層次模型〔hierarchicalmodel〕用樹(shù)形結(jié)構(gòu)來(lái)表示各類(lèi)實(shí)體以及實(shí)體間的聯(lián)絡(luò)。記載類(lèi)型描畫(huà)的是實(shí)體，對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，字段描畫(huà)實(shí)體的屬性。下層節(jié)點(diǎn)叫父節(jié)點(diǎn)，下層節(jié)點(diǎn)叫子節(jié)點(diǎn)，同一雙親的節(jié)點(diǎn)叫兄弟節(jié)點(diǎn)。只要一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)有雙親節(jié)點(diǎn)，稱(chēng)之為根節(jié)點(diǎn)。根以外的其它節(jié)點(diǎn)有且只要一個(gè)雙親節(jié)點(diǎn)。網(wǎng)狀模型〔networkmodel〕用有向圖結(jié)構(gòu)表示實(shí)體類(lèi)型及實(shí)體間聯(lián)絡(luò)的數(shù)據(jù)模型。與層次模型一樣每個(gè)節(jié)點(diǎn)表示一個(gè)記載類(lèi)型，每個(gè)記載類(lèi)型可包括假定干個(gè)字段，節(jié)點(diǎn)之間的連線表示記載類(lèi)型間的聯(lián)絡(luò)。關(guān)系模型〔relationalmodel〕用二維表表示實(shí)體和實(shí)體之間的聯(lián)絡(luò)。將面向?qū)ο箜樞蛟O(shè)計(jì)方法和面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)相結(jié)合就發(fā)生了面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。面向?qū)ο竽Ｐ汀瞣bject-orientedmodel〕將實(shí)體視為對(duì)象，對(duì)象是理想世界中實(shí)體的模型化。㈣關(guān)系模型和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)關(guān)系模型中數(shù)據(jù)的邏輯結(jié)構(gòu)是一張二維表。關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)是支持關(guān)系模型的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。例如，表3-2的先生數(shù)據(jù)表表示了一個(gè)先生關(guān)系模型。表3-2先生數(shù)據(jù)表學(xué)號(hào)姓名性別系別年齡政治相貌2005001王華女計(jì)算機(jī)20團(tuán)員2005002李大明男計(jì)算機(jī)19團(tuán)員2005003吳綱男物理18團(tuán)員2005004吳珊女物理19團(tuán)員2005005馮繼文男英語(yǔ)19團(tuán)員⒈關(guān)系常用術(shù)語(yǔ)通常由行和列組成的二維表就是關(guān)系〔relation〕；表中的一行即為一個(gè)元組〔tuple〕；表中的一列即為一個(gè)屬性〔attribute〕，屬性有名與值的區(qū)別；由屬性名組成的表頭為框架〔framework〕〔關(guān)系的型〕；元組中的一個(gè)屬性值〔字段值〕稱(chēng)重量〔component〕；屬性的取值范圍是域〔domain〕；可以獨(dú)一確定一個(gè)元組的一個(gè)屬性或?qū)傩越M為候選碼〔candidatekey，可簡(jiǎn)稱(chēng)為碼〕；一個(gè)關(guān)系中常有多個(gè)候選碼，可指定一個(gè)為主碼；對(duì)關(guān)系的描畫(huà)是關(guān)系形式〔relationmodel〕，普通表示為：關(guān)系名〔屬性1，屬性2，…，屬性n〕。其中關(guān)系的主碼用下劃線指明，如：先生〔學(xué)號(hào)，姓名，性別，系別，年齡，政治相貌〕。關(guān)系模型要求關(guān)系必需是規(guī)范化的，也就是要求每個(gè)關(guān)系必需滿(mǎn)足一定的條件或具有一些性質(zhì)?；娟P(guān)系具有以下六條性質(zhì)：①列是同質(zhì)的，即每一列中的重量是同一類(lèi)型的數(shù)據(jù)，來(lái)自同一個(gè)域。②不同的列可出自同一個(gè)域，稱(chēng)其中的每一列為一個(gè)屬性，不同的屬性要給予不同的屬性名。③列的順序無(wú)所謂，即列的次第可以恣意交流。④恣意兩個(gè)元組不能完全相反，即一個(gè)表格中不允許有完全相反的行出現(xiàn)。⑤行的順序無(wú)所謂，即行的次第可以恣意交流。⑥重量必需取原子值，即每一個(gè)重量都必需是不可分的數(shù)據(jù)項(xiàng)。換句話說(shuō)就是在一張表中不能嵌套另一張表。⒉關(guān)系操作關(guān)系數(shù)據(jù)模型的實(shí)際基礎(chǔ)是集合