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信息系统管理工程师教程简编第一章计算机硬件基础1.1 计算机基本组成1一个完整的计算机系统由:控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备5部分组成。2运算器和控制器合称为中央处理器。内存储器和中央处理器合称为主机。3控制器包括：指令寄存器、指令译码器、时序控制.1.1。1 中央处理器1运算器通常由算术运算部件（ALU）和一些寄存器组成。2累加器除了存放参加运算的操作数外，在连续运算中，还用于存放中间结果和最终结果。3为了使计算机能够正确执行指令，CPU必须能够按正确的时序产生操作控制信号，这使控制器的主要任务.4控制器组成：程序计数器（PC)指令寄存器（IR）指令译码器脉冲源及启停控制线路时序信号产生部件操作控制信号形成部件中断机构总线控制逻辑1.1。2 存储器1按存储器在计算机中的功能分类：高速缓冲存储器（Cache），由双极型半导体；主存储器,由MOS半导体存储器构成;辅助存储器，又称为外存储器。1.1。3 常用I/O设备1按信息的传输方向来分可分为：输入、输出与输入输出设备.2输入设备:键盘、鼠标、光标、触摸屏、跟踪球、控制杆、数字化仪、语言输入、手写汉字识别、光学字符阅读机（OCK）。分为两类:媒体输入设备和交互式输入设备。媒体输入设备:纸带输入机、卡片输入机、光学字符阅读机；交互式输入设备：键盘、鼠标、触屏、光屏、跟踪球。3输出设备：显示器、打印机、绘图仪、语音输出设备、卡片穿孔机、纸带穿孔机、数模转换设备.4输入输出设备：磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT显示器、通信设备。5输入输出设备按功能分为三类：用于人机接口、用于存储信息、机机联系。6键盘:按键开关可分为两类：触点式、非触点式。7键盘控制器的构成方式不同,可分为编码键盘和非编码键盘两类.8根据鼠标器锁采用的传感技术的不同，鼠标器可分为两类：机械式与光电式。9鼠标与主机相连有两种方式：总线接口和通信接口.10目前大部分计算机把鼠标接在串行通信口:COM1和COM2上。11打印机以印字原理可分为：击打式打印机和非击打式打印机;以输出方式可分为串行打印机和并行打印机。12击打式打印机按字锤或字模的构成方式来分，可分为整字形击打印设备（按字模载体的形态分为:球形、菊花瓣形、轮式、鼓式）和点阵打印设备两类。13非击打式打印机类型:激光印字机、喷墨打印机、热敏打印机.14显示器由监视器和显示控制器组成。监视器由阴极射线管（CRT）、亮度控制电路（控制栅）、扫描偏转电路(水平/垂直扫描偏转线圈）组成。15为保证屏幕上显示的图像不产生闪烁，图像必须以50帧/秒至70帧/秒的速度进行刷新。16计算题举例:如当分辨率为640480，帧频为50帧/秒，且水平回扫期和垂直回扫期各占水平扫描周期和垂直扫描周期的20%，则行频=480线80%50帧/s=30kHz水平扫描周期=130kHz=33s每一像素读出的时间=33s80640线=4050ns若分辨率提高到1024768,帧频为60帧/秒,则行频提高到57.6kHz,水平扫描周期（HC）为17.4s，每像素读出时间减少到13.6ns。分辨率要求越高，为保证图像不闪烁，则时间要求越高（每一像素读出显示的时间越短）。光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描和隔行扫描方式两种.1。2 计算机的系统结构1.2.1 并行处理的概念1并行性包括同时性和并发性两种含义。2计算机中提高并行性的措施:时间重叠（时间并行技术）;资源重复(空间并行技术）；资源共享（一种软件方法）.3指令流：计算机执行的指令序列；数据流:指令流调用的数据序列；多重性：计算机同时可处理的指令或数据的个数。4（S-single、单一的,Iinstruction、指令，Mmultiple、多倍的，D-dat、数据）根据指令流和数据流的多重性，可以把计算机分为4类： 单指令流单数据流（SISD）单指令流多数据流(SIMD)多指令流单数据流（MISD)多指令流多数据流（MIMD）。1。2。2 流水线处理机系统若假定图中取指令、分析指令、执行指令的时间相同，均为t，则完成n条指令的时间T分别为T=3nt；T=（n+2）t。1.2。3 并行处理机系统1并行处理机也称为阵列式计算机，是操作并行的SMID计算机，采用资源重复的措施开发并行性。并行处理机通常有一个控制器CU，N个处理单元(PE）(包括处理器和存储模块），以及一个互联网络部件（IN）组成.2并行处理机的主要特点：以单指令流多数据流方式工作；采用资源重复方法引用空间因素;是以某一类算法为背景的专用计算机；并行处理机的研究必须与并行算法的研究密切结合；处理单元结构相同是同构型并行机,同时是异构型多处理机系统。1。2.4 多处理机系统1多处理机属于MIMD计算机。和SIMD计算机的区别：多处理机实现任务或作业一级的并行，而并行处理机只实现指令一级的并行。2多处理机的特点:结构灵活性、程序并行性、并行任务派生、进程同步、资源分配和进程调度。1。2。5 CISC/RISC指令系统RISC与CISC比较，指令系统的主要特点：指令数目少；指令长度固定、指令格式种类少、寻址方式种类少；大多数指令可在一个机器周期内完成；通用寄存器数量多。1。3 计算机存储系统1.3。1 存储系统概述及分类1.3。2 存储器层次结构1。3.3 主存储器1半导体读写存储器简称RWM,习惯上称为RAM,按工艺不同可分为:双极型RAM和MOS型RAM.2静态MOS存储芯片由:存储体、读写电路、地址译码、控制电路（存储体、地址译码器、驱动器、I/O控制、片选控制、读/写控制）组成。3存储器主要技术指标:存储容量、存取速度、可靠性。4存储器的速度可用访问时间、存储周期和频宽来描述。Tm（存储周期）Ta（读出时间)，TmTw（写入时间)。1.3。4 高速缓冲存储器1访问高速缓冲存储器的时间一般为访问主存时间的1/41/10.1.3。5 辅助存储器1常用的辅助存储器包括：磁带、磁盘、光盘。2磁表面存储器的存储原理：磁层由非矩形剩磁特性的导磁材料（氧化铁、镍钴合金）构成；磁层材料的剩磁要大（读出信息大），矫顽力HC要合适，才有足够的抗干扰能力和使用较小写电流，磁层厚度要薄，才能提高记录密度。3磁头由高导磁率的软磁材料（如坡莫合金和具有高频特性的帖氧体）做铁心，在铁心上开有缝隙并绕有线圈.4在磁表面存储器中一般都是磁头固定.5磁盘存储器由磁记录介质、磁盘存储器、磁盘控制器3部分组成；磁盘控制器包括控制逻辑、时序电路、“并串”转换和“串并转换电路；磁盘驱动器包括：读写电路、读写转换开关、读写磁头和磁头定位伺服系统。6按读写类型，光盘可分为：之都型、一次性写入型和可重写型。781.4 计算机应用领域1计算机应用领域包括： 1 科学计算2 信息管理3 计算机图形学与多媒体技术4 语言与文字的处理5 人工智能1。4.1 科学计算1。4。2 信息管理1.4.3 计算机图形学与多媒体技术1.4.4 语言与文字的处理1.4。5 人工智能第二章 操作系统知识2。1 操作系统简介2。1.1 操作系统的定义与作用1操作系统是管理软硬件资源，控制程序执行、改善人机界面、合理组织计算机工作流程和为用户使用计算机提供良好运行环境的一种系统软件。2操作系统2个重要的作用：通过资源管理,提高计算机系统的效率；改善人机界面，向用户提供友好的工作环境。3资源：在计算机系统中，能分配给用户使用的各种硬件和软件设施.包括2大类：硬件资源和信息资源。2.1.2 操作系统的功能特征1操作系统的主要特性:并发性、共享性和异步性.并发性：指两个或两个以上的运行程序在同一时间间隔内同时执行.共享性：指操作系统中的资源，可被多个并发的程序使用.异步性：又称为随机性。2从资源管理的观点来了解操作系统的6个主要功能：处理器管理存储管理设备管理文件管理作业管理网络与通信管理.2。1。3 操作系统的类型1操作系统的类型：批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统。2批处理系统的主要特征：用户脱机工作、成批处理作业、多道程序设计、作业周转时间长。3分时操作系统特性：同时性、独立性、及时性、交互性。4实时操作系统组成：数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理。2.2 处理机管理2.2.1 进程的基本概念1进程：一个具有独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。2进程属性：结构性、共享性、动态性、独立性、制约性、并发性。2.2.2 进程的状态和转换1 3种不同的进程状态：运行态（running)、就绪态（ready）、等待态（wait）（又称为阻塞态，blocked；或睡眠态，sleep）。2.2。3 进程的描述1进程上下文：操作系统中把进程物理实体和支持进程运行的环境合称为上下文（context）.2一个进程映像包括：进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块(PCB)。3进程控制块包括3类信息：标示信息、现场信息、控制信息。4常用的现场信息包括:通用寄存器的内容、控制寄存器（PSW）的内容、用户堆栈指针、系统堆栈指针.5常用的控制信息包括：进程的调度相关信息、进程组成信息、进程间通信相关信息、进程在二级存储器内的地址、CPU资源的占用和使用信息、进程特权信息、资源清单。2。2。4 进程的同步与互斥1进程之间存在两种基本关系:竞争关系和协作关系。2进程的互斥是解决进程间竞争关系的手段；进程的同步是解决进程间协作关系的手段.进程的互斥是一种特殊的进程同步关系,即逐次使用互斥共享资源。3典型的进程间同步问题：生产者消费者问题.4最常用的同步机制：信号量即PV，管程。5原语是操作系统中执行时不可中断的过程，即原子操作两个同步原语：P（测试)操作和V(增量）操作。2.2.5 死锁1死锁：两个进程分别等待对方占用的一个资源，于是两者都不能执行而处于永远等待。2死锁产生的条件：互斥的条件占有和等待条件不剥夺条件循环等待条件。2。3 存储管理1存储管理的功能:主存空间的分配与回收地址转换和存储保护主存空间的共享主存空间的扩充。2.3。1 存储器的层次1计算机系统的存储器可分为：寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘缓存、固定磁盘、可移动磁盘介质6个层次结构.2逻辑地址转化为物理地址，称为地址转换或重定位。2。3.2 地址转换与存储保护1存储管理类型：分区存储管理、分段存储管理、分页存储管理、虚拟存储管理.2。3.3 分区存储管理1分区存储管理分为：固定和可变分区管理。2可变分区管理的分配算法:最先适用分配算法、最优适用分配算法、最坏适用分配算法。2。3。4 分页式存储管理2。3。5 分段式存储管理的基本原理2。3.6 虚拟存储管理基本概念以上3部分需要理解记忆，见书中P3842。2.4 设备管理1外围设备分类：存储型设备、输入输出型设备.2设备管理应具有以下功能：外围设备中断处理；缓冲区处理；外围设备的分配；外围设备驱动调度。2。4.1 I/O硬件原理1按照输入输出特性,I/O设备可划分为：输入型外围设备、输出型外围设备和存储型外围设备。2按I/O控制器功能的强弱以及和CPU之间联系方式的不同，I/O设备控制方式可分为：询问方式、中断方式、DMA方式、通道方式。3访问方式又称为程序直接控制方式。4DMA，直接存储器存取方式。5通道又称为输入输出处理器.2。4.2 I/O软件原理1操作系统通常把I/O软件组织成4个层次：I/O中断处理程序（底层）、设备驱动程序、与硬件无关的操作系统I/O软件、用户层的I/O软件.2输入输出中断的类型和功能：通知用户程序输入输出操作延链推进的程度；通知用户程序输入输出正常结束；通知用户程序发现的输入输出操作异常；通知程序外围设备上重要的异步信号。3由设备无关软件完成的功能：对设备驱动程序的统一接口；设备命名;设备保护；提供独立于设备的块大小；缓冲区管理；块设备的存储分配；独占性外围设备的分配和释放;错误报告。2.4。3 Spooling系统1外围设备联机操作，简称为Spooling系统或假脱机操作系统，是用一类物理设备模拟另一类物理设备的的技术，是使独占使用的设备变成多台虚拟设备的一种技术,也是一种速度匹配技术。2“井管理程序”控制作业和辅助存储器缓冲区域之间交换信息.3“井”是用做缓冲的存储区域，采用井的技术能调节供求之间的矛盾，消除人工干预带来的损失。4预输入程序的主要任务是控制信息从输入设备输入到输入井存放,并填写好输入表以便在作业执行中要求输入信息量,可以随时找到它们的存放位置.5系统拥有一张作业表用来登记进入系统的所用作业的作业名、状态、预输入表位置等信息。6输入井中的作业有4种状态:输入状态、收容状态、执行状态、完成状态。7作业表是作业调度程序进行作业调度的依据,是Spooling系统和作业调度程序共享的数据结构.2。4.4 磁盘调度1操作系统采用一种适当的调度算法，使各进程对磁盘的平均访问（主要是寻道）时间最小，磁盘调度分为:移臂调度、旋转调度.2移臂调度算法：电梯调度算法。3当有若干等待进程请求访问磁盘上的信息时,旋转调度应考虑如下情况：进程请求访问的是同一磁道上的不同编号的扇区；进程请求访问的是不同磁道上的不同编号的扇区；进程请求访问的是不同磁道上的相同编号的扇区。情况情况,旋转调度总是让首先到达读写磁头位置下的扇区先进行传送操作；情况旋转调度可以任选一个读写磁头位置下的扇区先进行传送操作。2.5 文件管理2.5。1 文件与文件系统1文件是由文件名字标示的一组相关信息的集合,文件名是字母和数字组成的字母数字串，格式和长度因系统而异。2文件可以按各种方法进行分类,按用途分成：系统文件、库文件、和用户文件；按保护级别可分为：只读文件、读写文件和不保护文件；按信息流向可分为输入文件、输出文件和输入输出文件。3操作系统支持以下4种不同类型的文件：普通文件、目录文件、块设备文件、字符设备文件。4普通文件：ASCII文件和二进制文件5ASCII文件由多行正文组成，在dos，windows中每一行以回车换行结束，整个文件以ctrl+z结束；在unix中每一行以换行结束；整个文件以ctrl+d结束.最大优点是可以原样打印和显示，也可以用通常的文本编辑器进行编辑。6二进制文件由一定数据结构，组织成字节的流，可执行文件是指令和数据的流，记录式文件是逻辑记录的流。7文件系统面向用户的功能是:文件的换名存取;文件目录建立和维护；实现从逻辑文件到物理文件的转换；文件存储空间的分配和管理；提供合适的文件存取方法；实现文件的共享保护和保密;提供一组可供用户使用的文件操作.8存取方式是操作系统为用户程序提供的使用文件的技术和手段。9存取方式：顺序存取（用于磁带文件机磁盘上的顺序文件);直接存取(通常用于磁盘文件）；索引存取。2。5.2 文件目录1文件目录项一般应包括以下内容:有关文件存取控制的信息；有关文件结构的信息;有关文件管理的信息。2目录结构：一级目录结构（单用户微型机操作系统CP/M）；二级目录结构;树型目录结构3多级目录结构通常采用树型目录结构2。5.3 文件的结构和组织1文件的结构:文件的逻辑结构、文件的物理结构2文件的逻辑结构：流式文件、记录式文件。3记录根据长度可分为定长(格式F）和不定长（格式V)记录.4文件的物理结构：顺序结构、连续结构、索引结果。5连接结构的特点是使用连接字指针来表示文件中各个记录之间的关系。6连接文件串联文件。7索引文件在文件存储上分为两个区：索引区、数据区.2.5。4 文件的共享和保护1 文件保护是指防止文件被破坏,它包括2个方面：一是防止系统崩溃所造成的文件破坏，二是防止其他用户的非法操作所造成的文件破坏。2 为了防止系统崩溃造成文件破坏,定期转储是一种经常采用的方法。3 防止其他用户的非法操作所造成的文件损坏,是通过操作系统的安全策略实现，基本思想是建立三元组:用户(每一个操作系统使用者的标示）、对象(在操作系统中一般是文件，操作系统把对资源的统一到文件层次，通过设备文件使用设备、通过socket关联文件使用进程通信）、存取权限（定义了用户对文件的访问权）。4 文件保密的主要方法有：设置密码和使用密码。密码分为两种:文件密码和终端密码。2.6 作业管理2.6。1 作业及作业管理的概念1 作业(Job）是用户提交给操作系统计算的一个独立任务.一般每个作业必须经过若干个相对独立又相互关联的顺序加工步骤才能得到结果，每一个加工步骤称为一个作业步（Job Step）。2 作业由用户组织，作业步由用户指定，一个作业从提交给系统,直到运行结束获得结果，要经过提交、收容、执行和完成4个阶段。3 作业管理可以采用脱机和联机两种方式。2。6.2 作业调度1 作业调度算法包括：先来先服务算法、最短作业优先算法、响应比最高者优先(HRN)算法、优先数算法。2 相应比=已等待时间/估计计算时间3 优先数算法分为：静态和动态优先数算法。2.6.3 多道程序设计1 操作系统引入多道程序设计的好处：一是提高了CPU的利用率；二是提高了内存和I/O设备的利用率；三是改进了系统的吞吐量；四是充分发挥了系统的并行性.主要缺点是作业周转时间长。第三章 程序设计语言3。1 程序设计语言基础知识3.1。1 程序设计语言基本概念1程序设计语言分为低级语言和高级语言两大类，低级语言包括机器语言和汇编语言，高级语言包括面向过程的语言和面向问题的语言。3。1。2 程序设计语言的基本成分1程序设计语言的基本成分：数据成分、运算成分、控制成分、函数.2数据是程序操作的对象,具有存储类别、类型、作用域和生存周期等属性，使用时要为它分配内存空间；数据名称由用户通过标示符命名，标示符是由字母、数字和称为下划线的特殊符号“_”组成的标记；类型说明数据占用内存大小和存放形式；存储类别说明数据在内存中的位置和生存期;作用域说明可以使用数据的代码范围；生存期说明数据占用内存的时间范围。3数据类型分类：按程序运行过程中数据的值能否改变,常量（整型常量、实型常量、字符常量、符号常量）变量按数据的作用域范围全局量局部量按数据组织形式的不同基本类型（整型、实型、字符型、枚举型)构造类型(数组、结构、公用）指针类型空类型。4大多数程序设计语言的基本运算可分为算术运算、关系运算、逻辑运算。为了确保运算结果的唯一性，运算符号规定优先级和结合性。5控制结构:顺序、选择、循环。6任何函数都是由函数说明和函数体两部分组成。7函数定义的一般格式返回值的类型 函数名（形式参数表） /注释 函数体8函数调用的一般形式为：函数名（实参表）；9传值的好处是传值调用不会改变调用函数实参变量的内容。10函数体若调用自身则称为递归调用。3。2 程序编译、解释系统3.2。1 程序的编译和解释1编译方式和解释方式解释方式:Visual Basic、Visual Foxpro、Power Builder、Java编译方式:Visual C/C+、Delphi3.2。2 编译程序基本原理编译程序大致分为6个阶段，如图编译过程图3。2.3 解释程序基本原理第四章 系统配置和方法4.1 系统配置技术4。1。1 系统架构1系统架构：客户机/服务器系统浏览器/服务器系统多层分布式系统2在多层分布式系统中,各层次按照以下方式划分:瘦客户业务服务数据服务3业务服务层完成业务逻辑，实现分布式管理、负载均衡、Fail/Recover、安全隔离.4多层系统主要特点：安全性稳定性易维护快速相应系统扩展灵活5目前最为流行的2类多层应用架构:Sun的J2EEMicrosoft。Net6 Sun的J2EE：客户层Web层业务层企业信息系统层7基于J2EE的客户端可以是基于Web的，也可以是不基于Web的独立(Stand Alone）应用程序.在基于Web的J2EE客户端应用中,用户在客户端启动浏览器后,从Web服务器中下载Web层中的静态HTML页面或由JSP或Servlets动态生成的HTML页面；不基于Web的J2EE客户端应用程序可以在不经过Web层的情况下直接访问部署在EJB容器（EJB Container）中的EJB组件。8 J2EE规范定义的Web层由JSP页面基于Web JavaApplets用于动态生成HTML页面的Servlets构成。9运行在Web层中的Web组件依赖Web容器来支持诸如响应客户请求以及查询EJB组件等功能。10EJB组件可以完成从客户端应用程序中接受数据、按照商务规则对数据进行处理、将处理结果发送到企业信息系统层进行存储、从存储系统中检索数据以及将客户发送回客户端等功能。11部署和运行在业务层中的EJB组件依赖于EJB容器来管理诸如事务、生命期、状态转换、多线程及资源存储等。12企业信息系统层通常包括：企业资源规划（ERP)系统、大型机事务处理(Mainframe Transaction Prossing）系统、关系数据库系统（RDMS）及相关企业信息管理软件。4.1。2 系统配置方法1常用的系统配置方法：双机互备、双机热备、群集系统、容错服务器。2双机互备、双机热备系统切换时机：系统软件或应用软件造成服务器宕机；服务器没有宕机,但系统软件或应用软件工作不正常； SCSI卡损坏，造成服务器与磁盘阵列无法存取数据；服务器内硬件损坏，造成服务器宕机；服务器不正常关机。3群集技术与双机热备技术的本质区别是能否实现并行处理和某节点失效后的应用程序的平滑接管，双机热备技术只是在两台服务器上实现的。4群集服务优点:高可用性修复返回易管理性可扩展性。5容错服务器通过CPU时钟锁频，系统中所用硬件的备份，系统中所有冗余部件的同步运行，实现容错。可靠性和可用性可实现99。999%。4.1.3 系统处理模式1集中式计算模式最典型的特征是通过主机系统形成大部分的通信流程，构成系统的所用通信协议都是系统专有的，大型主机在系统中占据着绝对的支配作用，所有控制和管理功能都由主机来完成.2一般认为，从80年代到今天，分布式计算经历了3个阶段：桌上计算(Desktop Computing）工作组计算（Wordgroup Computing）网络计算（Network Computing）.3实时处理也叫做联机处理（Online Transaction,OLTP）.批处理与实时处理对比特性 批处理 实时处理业务处理 记录业务数据累计成批，排序周期处理 数据产生立即处理文件更新 批处理时 业务处理时相应时间(周转时间） 几小时或几天 几秒钟4基于网络浏览器的分布式计算方式称为Web计算,分布式对象和网络技术的集成称为对象Web。5Web计算的优点：统一的用户界面经济性、可维护性鲁棒性可伸缩性兼容性安全性适应网络的异构、动态环境。4.1。4 系统事务管理1事务是用户定义的一个数据库操作序列,这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。2在SQL语言中，定义事务的语句有三条：BEGIN TRANSACTIONCOMMITROLLBACK3事务具有4个特性：原子性（atomicity）一致性(consystency）隔离性（isolation）持续性或称永久性（durability）。4事务是恢复和并发控制的基本单位。5在单处理机系统中,事务的并行执行实际上是这些并行事务的并行操作轮流交叉运行，称为交叉并行方式（Interleaved Concurrency）.6并发操作带来的数据不一致性包括3类：丢失修改不可重复读读“脏数据。7封锁是实现并发控制的重要技术，确切的控制由封锁的类型决定，基本的封锁类型有2种：排它锁（Exclusive Locks， X锁,写锁）共享锁（Share Locks,S锁，读锁)。4。2 系统性能4。2.1 系统性能定义和指标1响应时间（Elapsed Time）：计算机完成某一任务所花费的时间.吞吐量和相应时间成反比，相应时间越短,吞吐量越大。2计算机性能常用的指标：MIPS、MFLOPSMIPS=指令数/（执行时间1000000），通常用VAX11/780机处理能力为1MIPS。MFLOPS=浮点指令书（执行时间1000000），MFLOPSMIPS4。2。2 系统性能评估系统性能评估技术：分析技术、模拟技术、测量技术。分析技术主要是利用排队论模型进行分析.测量技术的评估层次包括：实际应用程序、核心程序、合成测试程序。2国际认可的用来测量机器性能的基准测试程序（准确性递减）：实际的应用程序方法核心基准程序方法简单基准测试程序综合基准测试程序.4.3 系统可靠性4.3.1 可靠性定义和指标1计算机硬件故障通常是由元器件失效引起的，元器件可靠性分为3个阶段：器件处于不稳定期,失效率较高器件进入正常工作期,失效率最低，基本保持常数元器件开始老化,失效率又重新提高（“浴盆模型”）2衡量计算机系统的3个重要指标：可靠性可维护性可用性。3、计算机的可靠性用平均无故障时间(MTTF）来度量，可维护性用平均维修时间（MTTR）来度量，可用性定义：MTTF/(MTTF+MTTR)100%4.3.2 计算机可靠性模型1常见的3种系统可靠性数学模型：串联系统并联系统可靠性混联系统可靠性。 n串联系统可靠性Ra= Ri(i=1，2,n)i=1 n n并联系统可靠性Ra= 1（Fi）= 1（1-Ri） i=1 i=1（i=1,2,，n） n mj串并联系统可靠性Rs= 1（1 Rij)，当各单元可靠j=1 i-1度都相等，均为Rij=R，且m1=m2=mn=m，则Rs= 1-(1 R)mn m nj并串联系统可靠性Rs= 11Rij，当各单元可靠j=1 i-1度都相等，均为Rij=R,且n1=n2=nm=n，则 i1 j1Rs=1(1- Rn)m2提高计算机可靠性采取的措施:提高元器件质量、发展容错技术。第五章 数据结构与算法5.1 数据结构与算法简介5。1。1 什么是数据结构5.1.2 数据结构基本术语5.1.3 算法描述1 描述一个算法可以采用文字描述，也可以采用传统流程图、NS图或PAD图。2 算法特性：有穷性、确定性、可行性、输入、输出。3 算法可以用自然语言、数字语言或约定的符号来描述,也可以用计算机高级程序语言来描述，如流程图、Pascal语言、C语言、伪代码或决策表.5。1。4 算法评价4一个“好”的算法应满足正确性、可读性、健壮性、效率和低存储量需求。5 算法评价：时间复杂度和空间复杂度。5.1。5 算法与数据结构的关系5。2 线性表5。2。1 线性表的定义和逻辑结构6 线性表表示：A=（a1 ，a2，,ai-1,ai，ai+1， an)linear_list=（A,R）7 线性表的抽象数据类型包括数据对象和数据关系2部分。5.2.2 线性表的顺序存储结构8 线性表的存储结构有顺序、链接、散列.5.2.3 线性表的链式存储结构5。3 栈和队列5.3。1 栈的定义和实现9 栈的主要操作是初始化、插入、删除、判断是否空、读取栈顶结点值。5.3。2 表达式求值10 表达式是由操作数(operand）、运算符(operator）、界限符(delimiter）组成11 表达式一般分为中缀表达式和后缀表达式.5.3.3 队列12 队列分为链队列和循环队列。5.4 数组和广义表5.4.1 数组13 数组一般采用顺序存储结构表示，多维数组的顺序存储有两种形式：以列序为主序、以行序为主序.14 行优先顺序又称为低下标优先或左下标优先于右下标.Basic、Pascal、C都是采用行优先顺序.5.4。2 广义表的定义和存储结构15 广义表有两种结构的结点：表结点，表示列表;原子结点，表示原子。表结点可以由标志域、指示表头的指针域、指示表尾的指针域,原子结点由标志域和值域组成。5.5 树和二叉树5。5。1 树的定义16 树的表示方法:常用方法（树型）、括号、嵌套集合、凹入。5。5.2 树的存储结构17 常用的树存储结构主要有三种：双亲表示法、孩子表示法、孩子兄弟表示法。5.5。3 树的遍历18 树的遍历方式分为三种：前序遍历、后序遍历、层次遍历。19 如下图进行三种遍历的结果：前序遍历ABCEFHIGD；后序遍历-BEHIFGCDA;层次遍历ABCDEFGHI。5。6 图5.6。1 图的定义和术语5.6。2 图的存储结构20 邻接矩阵表示法的空间复杂度为S（n）=O（n2)。5.6。3 图的遍历21 图的遍历方法深度优先遍历、广度优先遍历.第六章 对媒体基础知识6.1 对媒体技术概论6。1.1 多媒体技术基础概念1多媒体计算机技术的特性：集成性、交互性、实时性、数字化。2多媒体计算机硬件主要包括一下几部分：对媒体主机（个人机、工作站)、多媒体输入设备（摄像机、麦克风、扫描仪）、多媒体输出设备（打印机、绘图仪、音响）、多媒体存储设备（硬盘、光盘）、多媒体功能卡（视频卡、声音卡）、操纵控制设备（鼠标、键盘、触摸屏）.3多媒体计算机软件系统包括:操作系统、多媒体数据库管理系统、多媒体压缩/解压缩软件、多媒体声像同步软件、多媒体通信软件以及多媒体开发和创作工具。4多媒体开发软件包提供了图形、色彩板、声音、动画、图像及各种媒体文件的转换与编辑软件。6。1.2 多媒体关键技术和应用1多媒体技术的主要组成归纳为以下几个方面：各种媒体信息的处理技术和压缩技术、多媒体计算机技术、多媒体网络通信技术、多媒体数据库技术。2多媒体计算机系统的关键技术：视频和音频数据的压缩和解压缩技术、多媒体专用芯片技术、多媒体系统软件技术、大容量信息存储技术、多媒体网路通信技术、超文本与超媒体技术.3在研究和选用编码时，主要有两个问题:编码方法能用计算机软件或集成电路芯片快速实现;符合压缩编码和解压缩编码的国际标准。4多媒体专用芯片基于大规模集成电路（VLSI）技术，除专用处理器芯片外,多媒体系统还需要其他集成电路芯片支持：数模和模数转换器、音频视频芯片、彩色空间变换器及时钟信号产生器.5多媒体系统软件技术主要包括：多媒体操作系统、媒体编辑系统、多媒体数据库管理技术、多媒体信息和混合于重叠技术.6多媒体数据库的关键技术是解决：多媒体数据的模型、表示方式；多媒体数据的压缩及解压缩；多媒体数据的存储管理和存储方法。7多媒体网络通信的关键技术是多媒体数据的压缩技术和高速的数据通信技术.8超媒体技术是超文本多媒体.9多媒体计算机技术的应用：教育与培训、桌面出版与办公自动化、多媒体电子出版物、多媒体通信、多媒体声光艺术品的创作。10桌面出版物主要包括：印刷品、表格、布告、广告、宣传品、海报、市场图表、蓝图及商品图.11多媒体电子出版物的内容可分为：电子图书、文档资料、报刊杂志、教育培训、娱乐游戏、宣传广告、信息咨询。12电子出版无的特点是：具有集成性和交互性、表现力强。13多媒体通信的特点:分布性、同步性、交互性。6.2 多媒体压缩编码技术6.2。1 多媒体数据压缩的基本原理1信息压缩比是指压缩前后所需的多媒体数字信息存储量之比，压缩比越大,数据减少的就越多,压缩技术越复杂。2可用如下指标衡量一种数据压缩技术的好坏：压缩比、压缩后多媒体信息的质量、压缩和解压缩速度、压缩所需的软硬件开销。3多媒体数据压缩处理包括:编码（压缩）过程和解码（解压缩）过程。4一般来说,压缩的计算量比解压缩的计算量大.6。2。2 多媒体数据压缩的基本编码方法1数据压缩方法：无损压缩法（冗余压缩法)和有损压缩法（熵压缩法).2无损压缩的压缩率一般为2：1到5：1.3常用的无损压缩方法有:哈夫曼编码、算术编码、行程编码、使用统计的方法或字典查找的方法进行压缩。4常用的有损压缩方法有：预测编码、变换编码、子带编码、矢量量化编码、混合编码、小波编码.5哈夫曼编码是对独立信源达到最小平均码长的编码方法，具有唯一可译性。6算术方法是一种二元码的编码方法。7预测编码常用的是差分脉冲编码调制法（DPCM）和自适应的差分脉冲编码调制法（ADPCM）。8变换编码种类：傅立叶变换、离散余弦变换、离散正弦变换。6.2。3 编码的国际标准1通用的压缩编码国际标准：JPEG、MPEG、H.261、DVI。2JPEG（联合照片专家组)，静止图像压缩和解压缩算法。由ISO和CCITT（国际电报电话咨询委员会）共同制定。一般来说，JPEG图像压缩比大于20：1时，图像质量开始变坏。3MPEG(动态图像专家组）,提供的压缩比可高达200：1，通常有三个版本MPEG1、MPEG-2、MPEG-3。优点：兼容性好、压缩比高、数据失真小。4H.261也称PX64标准.6。3 多媒体技术应用6。3。1 数字图像处理技术1数字图像的优点是：精度高、数字图像不会被电源的波动电磁场辐射等环境干扰所影响、不会因为存储传输操作产生信息失真、不论来自哪种信息源数字化后的图像都可以用计算机处理.2数字化过程包括：采样(抽样）和量化2个步骤。、3常见的数字图像类型：二值图像，如文字、图像、指纹;黑白灰度图像，如黑白照片；彩色图像，如彩色照片；活动图像,如动画.4色彩数和图形灰度用bit来表示，一般写成2的n次方，n代表位数,当图像达到24位时，可表现1677万种颜色（真彩）.5彩色可用亮度、色调、饱和度来表示。6色调和饱和度通称为色度.7常用的几种彩色表示空间是：RGB彩色空间、HIS彩色空间、CMY