管理信息系统硬件与软件技术基础

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1、第四章第四章 管理信息系统硬管理信息系统硬 件与软件技术基础件与软件技术基础第一节第一节 计算机硬件技术计算机硬件技术v一、计算机系统v计算机系统是对计算机主机设备、与主机相连的外围设备、系统软件 和应用软件的总称。v计算机系统按其规模、处理速度和存储容量等进行划分，一般可分为 超级计算机、大型机、小型机、工作站和微型机等几类。v1. 超级计算机(Supercomputer)v超级计算机有时也称巨型机，它是一种极为复杂而功能强大的计算机 ，用于处理具有数十万个变量、需要快速与极为复杂运算的工作，特 别适合于进行复杂数学模型的求解和大型系统仿真研究，主要用于航 空航天工业、气象分析和预报、石油勘

2、探和其他大型工程计算，现在 也已开始走向金融和商业应用领域。v2. 大型计算机(Mainframe)v大型计算机是专门为适应高速计算和大容量存储器的要求而设计的， 其运算速度可达每秒几百万次，主存储容量可达几百兆字节甚至数千 兆字节。v大型机的处理方式以批处理为主，适用于集中、成批地处理数据。由于大 型机极强的数据综合处理能力，因此主要应用于具有大量信息处理要求的 大型公司、金融机构、政府部门和制造企业等，可进行企业资源的协调与 管理、企业内部信息管理等大型事务处理业务。同时，在大型数据库管理 、大型工程和科学计算领域中也得到应用。v3. 小型机(Minicomputer)v小型机具有较强的集

3、中处理能力，系统软件采用交互式、分时、多用户操 作系统，数据处理方式既可以是批处理，也可以是交互式处理，可支持数 十个本地及远程用户同时进行联机数据处理。小型机还具有很强的通信处 理能力，加之与大型机相比，体积小、价格低，对运行环境要求不高，因 此在科学研究、工业过程控制、数据库管理、情报检索、咨询、办公自动 化以及管理信息系统等领域的应用十分广泛。v4. 工作站(Workstation)v一些技术和专业人员使用的高性能的微机系统通常被称作工作站。工作站 一般采用UNIX操作系统，具有多任务、多用户的功能，适合于分布式处 理等。工作站不仅数据处理速度快，存储量大，并且具有突出的网络互联 功能、

4、快速的数据运算和强大的图形、图像处理功能，可用于企业管理、 工程设计、科学研究和图形处理等应用以及CAD(计算机辅助设计)设备的 图形实时仿真、动画处理、多媒体处理和模拟管理等。v5. 微型计算机(Microcomputer)v微型计算机是利用大规模集成电路技术，将计算机的一些主要功能部 件，如运算器、控制器、存储器以及外部设备的控制电路等组合在若 干块集成电路芯片上，将这些芯片组装成一台功能完整的微型计算机 。由于微型机体积小、结构简单、使用方便，很适合个人应用，因此 也称为个人计算机(Personal Computer)，简称PC。v二、CPUv中央处理单元(Central Process

5、ing Unit)简称 CPU。它是计算机硬件 系统的指挥中心，由控制器和运算器两部分组成。控制器的功能是指 挥和控制整个计算机系统中各功能部件的系统动作以及程序的执行， 它发出控制各部件运行所需的全部控制信号。运算器是对数据进行运 算的功能部件，可对数据进行算术运算和逻辑运算。v按照CPU能够识别和执行的程序命令的不同，可以将其分为精简指令 集计算机(RISC)和复杂指令集计算机(CISC)。随着多媒体技术的普及 ，人们又开发出了具有多媒体扩展指令集(MultiMedia eXtension， MMX)的CPU。v许多计算机系统不仅仅使用一个中央处理器来完成工作，还需要使用 协处理器辅助中央

6、处理器。v三、存储器v存储器是计算机的重要组成部分之一，用来存储程序和数据，表征了 计算机的“记忆”功能。根据存储器在计算机中所处的不同位置，可以将 其分为主存储器和辅助存储器。v直接与CPU交换信息的存储器称为主存储器或内部存储器(简称内存) 。内部存储器提供快速数据存放区域，其作用是在慢速的外部存储器 设备和高速的处理器之间承担中间角色。内部存储器按照存储特性的 不同，可以分为随机存储器RAM和只读存储器ROM。v磁盘、光盘、磁带等存储器被称为辅助存储器，或者称为外存，它们 存取速度慢、容量大、价格低。外存中的数据必须送到内存后才能由 CPU进行处理。v在微型计算机中目前最常用的外存是硬盘

7、。v用于计算机系统的光盘主要有3类：只读性光盘(CD-ROM)、一次写入 性光盘(CD-R)与可擦写性光盘(CD-RW)。vU盘也称为闪存盘。它是采用USB接口技术与计算机相连接的。v磁带也是一种常用的辅助存储设备，因为它具有容量大、价格便宜的 特点，所以常被大的组织用来进行大量数据的备份、归档。v为了满足多媒体、Web和其他服务增长的需求，许多公司需要存储的 数据量正在以每年75%150%的速度增长。这些公司正在寻求新的 存储方式来处理它们迅速增长的存储需求，并降低管理大量数据的难 度。存储局域网(Storage Area Networks ，SAN)和存储服务( Storage Servi

8、ce Providers，SSP)就是两种新的解决方式。v四、与计算机性能相关的几项硬件指标v影响计算机系统性能的一个因素是CPU的字长(Word Length)，即 CPU一次能够处理的二进制位数。v另一个因素是CPU的时钟频率。时钟频率也叫主频，是衡量内部时钟 推进速度的指标，其含义为时钟在一秒内所发出的周期数，单位为 MHz，即每秒钟的百万周期数，它在很大程度上决定了计算机的运行 速度。v第三个因素是数据总线的宽度。数据总线作为CPU、主存和其他设备 之间的高速通道，决定着每次能够传输多少数据。v还有一种衡量计算机系统性能的标准就是CPU在给定的时间内所能处 理的指令数量。v计算机的真正

9、性能是用生产能力即完成作业所花费的时间来衡量的。v五、输入输出设备v(一)输入设备v计算机系统输入设备的任务是将程序和原始信息提供给计算机，并将 其转换成计算机可识别和存储的形式。输入设备主要有以下几种。v1. 键盘v这里的键盘指国际标准通用键盘，键盘上除具有字母、数字和符号键 外，还有一些特殊的功能键。v2. 鼠标器v按照工作原理鼠标器可以分为两大类：一类是机械式鼠标，其特点是 使用方便灵活，且价格便宜；另一类是光电式鼠标器，其特点是灵敏 度和精度比较高，且使用寿命长。v3. 图文扫描仪v图文扫描仪利用光电感应原理将静态的图形、图像和字符的点阵信息 通过扫描的方式输入计算机，是静态图形、图像

10、信息输入计算机的主 要设备，可输入多级灰度的黑白图像和多种色彩的彩色图像。光学字 符阅读器(OCR)是在通过扫描仪获得的字符图形文件的基础上，通过 软件的方法实现印刷体字符的识别。v4. 条形码阅读器v条形码是由一组宽度不同、平行相间的色条和空白条，按照预先规定 的编码规则组合起来的一组符号，这组符号可能是数字、字母或其他 字符的代码。条形码阅读器通过光学原理将条码扫描出来，并翻译成 相应的信息输入计算机。v5. 触摸屏v触摸屏通过感应装置将用户手指触摸的位置转换成坐标，与屏幕上相 应位置的选择项相对应，以执行特定的操作。v6. 语音输入设备v语音输入设备通过将人发出的字词、短语的声音转换为电

11、波信号，然 后将电波信号转换成一定的编码，利用基于人工智能的软件方法进行 分析和识别，将识别出的字符(串)输入计算机。v7. 视频输入设备v视频输入设备通过特殊的硬件设备将来自视频输入设备(电视机、摄像 机、录像机)的动态视频信号(如动画、活动影像)数字化，输入到计算 机内部，一方面可以将其还原，实时地在显示器上播放，另一方面按 照特定的压缩算法将活动图像信息压缩存储在辅助存储器中，在需要 的时候可以通过解压缩算法实现动态图像的还原播放。v8. 手写体输入设备v用户使用特殊的笔在书写板或屏幕上书写字母、数字和汉字等符号， 通过感应技术将书写过程输入计算机，计算机借助人工智能技术，根 据书写的笔

12、序、笔画、偏旁部首和字体结构的功能特征用软件的方法 自动识别所书写的字符。v(二)输出设备v输出设备的作用是将计算机信息处理得到的二进制代码信息转换成人 们能够直观地理解和使用的形式。 (1)显示器v大多数显示器采用的是阴极射线管(CRT)技术。分辨率是显示器的一 个重要指标，其含义是显示器所能表示的像素个数，像素越密，分辨 率越高，图像越清晰。常见的分辨率如640480、800600、 1024768等。显示器还可以按照颜色分为单色和彩色两种。 (2)打印机v打印机又可分为针式打印机、激光打印机和喷墨打印机等。针式打印 机采用打印针头撞击色带，将颜色印在纸上实现字符的打印。针式打 印机结构简

13、单，技术成熟，具有中等程度的分辨率和速度，价格和打 印成本低。v激光打印机综合利用激光、电子照相和机电控制技术，实现高质量的 字符印刷。它具有噪音低、速度快、分辨率高、功能强等优点，在轻 印刷、激光照排、办公自动化等要求高质量输出的领域得到广泛应用 。v喷墨打印机通过喷墨机构、驱动电路和控制器将油墨从喷嘴喷到纸上 ，产生优质的印刷效果。其印字质量可以与激光打印机媲美，而处理 过程比激光机简单，同时还具备噪音低、体积小、价格和印刷成本低 的特点。 (3)绘图仪v绘图仪可以在软件控制下，通过机电控制绘图笔在绘图板上绘出所要 求的任何图形，是输出图形的专用输出设备，在工程设计、地理信息 系统等专业领

14、域中被普遍采用。 (4)语音合成与输出设备v可将字符、词语、句子通过软件与计算机内存储的一些语音合成元素 以人工智能的方法进行合成，然后通过转换成电信号驱动扬声器发声 ，从而使计算机的处理结果以音频的形式输出，这种设备在自动文稿 校对、各种查询的语音输出、语音辞典、自动报时等多媒体系统中得 到广泛应用。第二节第二节 计算机软件技术计算机软件技术v计算机软件可以分为三个主要类别：系统软件、应用软件和开发软件 。系统软件管理计算机的硬件，应用软件按照用户要求的方式处理数 据。这两类软件对计算机系统来说是必需的。开发软件用于开发各种 类型的软件。v一、系统软件v一个计算机系统代表一定数量需要管理的资

15、源。这些资源包括系统的 硬件组成：中央处理器、存储器和外部设备(如辅助存储器和打印机) 等。为了管理这些硬件资源，协调各部件，使它们一起有效地工作， 需要增加指令来监视和管理计算机系统。这一组指令通常称为系统软 件。系统软件在计算机系统和用户要运行的应用程序之间起连接的作 用。v系统软件包括多种不同类型的程序，诸如操作系统软件、通信软件和 系统实用软件等。v操作系统(Operating System，简称 OS)传统上是负责对计算机硬件 直接控制及管理的系统软件。这些硬件资源包括中央处理器、外部设 备、主存储器和辅助存储器等。v操作系统通过下列活动来协调硬件：计划运行作业、作业排队、为各 类作

16、业分配存储空间、向计算机操作人员传送作业和计算机系统的状 态信息。v操作系统包括监控程序、作业管理程序、输入/输出(I/O)管理程序。v监控程序是操作系统的核心，主要负责监控计算机的资源。v作业管理程序用来选择、启动和终止作业，安排需要处理的作业。vI/O管理程序用来为程序分配输入和输出设备，管理主存和其他设备如 磁盘机、磁带机和打印机之间的数据传递，当需要磁盘中的数据或需 要把数据传到打印机上时，监控程序把管理权交给I/O管理程序。v操作系统管理计算机资源的一个重要途径就是通过多道程序设计使系 统同时运行多个程序。操作系统允许多个程序及相关数据同时驻留内 存完成多道程序运行，操作系统把主存储器分成若干个分区，并把程 序和数据放在不同的分区中。多道程序能够实现利用I/O设备和CPU 处理速度的差异，当CPU等待某一应用程序的数据从硬盘中传输过来 的时候，它可以为别的程序完成计算或其他操作。v支持多个程序并行运行的另一个基础是分时系统，即系统为每一个程 序分配一小段计算机时间来处理数据。v分时系统与多道程序系统的区别在于分时系统为每一个程序分配一个 固定的时间