软考中级-信息系统管理工程师复习笔记(干货)

信息系统管理管理师复习笔记

第一篇：信息系统基础

第一章：计算机硬件基础

重点：计算机硬件基础知识、计算机基本组成、中央处理、存储器、I/O设备等主要部件的性能和基本工作原理，以及计算机系统结构，计算机存储系统等。

1.1、计算机基本组成

1946年出现第一台计算机，按照冯.诺依曼-计算机设计思想，计算机硬件系统由：运算器、控制器、存储器、输入输出设备5大部分组成。运算器与控制器统称为中央处理器(CPU)，内存储器和中央处理器合称主机。不属于主机的设备统称外部设备，包括输入输出设备、外存储器。下图是计算机的基本组成：

1.1.1、中央处理器

1）运算器

a、运算器：进行算术和逻辑运算的部件，运算数据以二进制格式给出，可从存储器取出来或来自输入设备，运算结果写入存储器或输出设备。

b、运算器由算术逻辑运算部件(ALU)和寄存器(通用寄存器、特殊寄存器)组成。

c、算数运算按照算术规则运算，如加减乘除及它们的复合运算，逻辑运算一般泛指非算术性运算，如比较、移位、逻辑加或减、取反、异或等。现代计算机的运算器有8、16、32或更多，构成一个通用寄存器组，以减少访问存储器的次数，提高运算器的速度。

2）控制器

控制器是指挥、协调计算机各大部件工作的指挥中心。实质是解释、执行指令。CPU能够按正确的时序产生操作控制信号是控制器的主要任务。运算器组成部分如下图：

3）存储器

存储器以二进制形式存放数据和程序的部件，通过地址线和数据线与其他部件相连。各种类型的存储器：

a、高速缓冲存储器(Cache)：由双极型半导体组成，特点是高速、小容量，存取速度接近CPU的工作速度，用来临时存放指令和数据。

b、主存储器：是计算机系统中的重要部件、用来存放计算机运行时的大量程序和数据，用MOS半导体存储器构成。--CPU能直接访问的存储都叫内存储器，高速缓冲与主存都属于内存储器。

c、辅助存储器：又叫外存储器，特别点是容量大，主要由磁表面存储器组成，目前光存储器运用广泛。

4）输入输出设备(外围设备)

I/O设备是计算机与其他设备之间执行信息交换的装置，包括各类输入输出设备及相应的输入输出接口。

a、输入设备的功能是把数据、命令、字符、图形、图像、声音和电流等信息换算成计算机可以接收和识别的二进制数字代码，以便计算机处理。输出设备的功能是把计算机处理结果，变成人最终可以识别的数据、文字、图形、图像、声音等打印或显示出来。

b、输入设备举例：第一种是采用媒体输入的设备如纸带输入机、卡片输入机、光学字符阅读机等，第二种是交互式输入设备(可以建立人机之间的友好界面)有键盘、鼠标、光笔、触摸屏、跟踪球等。

c、输出设备举例：显示器、打印机、测绘仪、语音输出、卡片或纸带穿孔机。

d、输入输出设备举例：磁盘机、磁带、可读写光盘、CRT终端、通信设备。f、输入输出设备按功能划分有：用于人机接口、用于存储信息、机与机联系。

f、鼠标：分为机械式和光电式鼠标，通过总线接口或通信接口与主机连接，目前大部分鼠标接在串行通信口COM1或COM2上。键盘：触点式和非触点式。打印机：印字原理分为击打式和非击打印机(激光、热敏、喷墨打印机)，输出方式分为串行和并行打印机。

g、显示器：用来显示数字、字符、图形和图像的设备，由监视器和显示控制器组成，监视器由阴极射线管（Ｃ盯）、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）等部件构成。

在光栅扫描显示器中，为了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。这样固定分辨率的图形显示器其行频、水平扫描周期、每像素读出时间，均有一定要求。例如当分辨率为640×480时，且假定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％。

则行频为480线÷80／100×50帧／ｓ=30kHz

水平扫描周期HC≡１／30kHz＝33us

每一像素读出时间为33us×80%÷640＝40~50ns

若分辨率提高到1024×768，帧频为60帧／秒，则行频提高到57.6kHz，水平扫描周期HC＝17.4us，每像素读出时间减少到13.6us。从这里可以清楚看到，分辨率越高，为保证图像不闪烁，则时间要求越高（每－像素读出、显示的时间越短），成本也随之迅速上升。另外光栅扫描显示器的扫描方式还可以分成逐行扫描与隔行扫描方式两种。

1.2、计算机系统结构

围绕着如何提高指令的执行速度和计算机系统的性能价格比，出现了流水线处理机、并行处理机、多处理机、精简指令系统计算机。

1）并行处理的概念

并行处理的概念：并行性是指计算机系统具有同时运算或操作的特性，包括同时性、并发性两种含义。同时性是指两个或者两个以上的事件同一时间发生。并发性是指两个或者两个以上事件同一时间间隔发生。

计算机提高并行性的措施：时间重叠(引入时间因素)、资源重复(引入空间因素)、资源共享(软件方法)。

计算机的基本工作过程：执行一串指令、对一组数据进行处理。计算机执行的指令序称为“指令流”，指令流调用的数据序列称为“数据流”。根据指令流和数据流的多重性，把计算机系统分为4类：S-single 单一的、I-instruction 指令、M-multiple 多倍的、D-data 数据。

单指令流单数据流(SISD)：计算机的指令部件一次只对一条指令进行译码，并只对一个操作部件分配数据，传统的单处理机属于SISD计算机。

单指令流多数据流(SIMD)：这类计算机拥有多个处理单元，它们在同一个控制部件的管理下执行同一指令，向各个处理单元分配需要的不同数据，并行处理机属于SIMD计算机。

多指令流单数据流(MISD)：包含多个处理单元，按多条不同指令的要求对同一数据及中间结果进行不同的处理，这类计算机很少见。

多指令流多数据流(MIMD):包含多处理机、存储器和控制器、实际是几个SISD的集合，同时运行多个程序和处理各自的数据，多处理机属于这类计算机。

2）流水线处理机系统

流水线技术是一种时间并行技术，增加少量硬件就能提升几倍计算机的运算速度。是一种普遍使用的并行处理技术。

执行过程：取指令、指令分析、指令执行

若取指令、读指令、执行指令时间均为t，则完成n条指令的所需时间T1则为：

T1=n*3t=3nt,而运用流水线方式后，

则所需时间T2=3t+(n-1)t=(n+2)t。因此传统的串行执行方式优点是控制简单，节省设备。缺点是执行指令速度慢，功能部件利用率低。采用并行执行方式优点是程序执行时间缩短，功能利用率增高，相对控制复杂、需要更多硬件支撑。

3）并行处理机系统

基本概念：也成为阵列式计算机，处理单元(PE0…PEn-1)互连成阵列，是操作并行的SIMD计算机：

特点：以单指令流多数据流方式工作；采用资源重复利用方法引入空间因素；某一类算法的专用计算机；与并行算法密切结合；异构型多处理系统。

4）多处理机的系统

基本概念：若干台计算机组成，属于多指令流多数据流(MIMD)的方式：

特点：属于MIMD计算机，与SIMD相比，并行级别不同；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。

5）CISC/RISC指令系统

CISC：复杂指令指令集计算机

特点：多指令、多寻址方式

目的：优化目标程序、更好支持高级语言、提供操作系统支持

RISC：精简指令系统计算机

目的：复杂指令集计算机研制周期长、成本高；难保证正确性；降低系统性能；常用指令只有几十条、硬件资源浪费

特点：指令数目少；指令长度固定；大多数指令可在一个机器周期内完成；通用寄存器数量多；

两者差异：设计思想；

1.3、计算机存储系统

1）存储系统的层次结构

定义：把各种不同容量、不同存取速度按一定结构有机组织在一起，程序和数据按不同层次存放在各级存储器中，整个存储系统拥有较好的速度、容量和价格的综合性能指标：

高速缓存-主存：解决存储器的速度问题；

主存-辅存：解决容量问题

2）主存储器(RAM)的构成

构成：存储体(存储矩阵)、地址译码器、驱动器、I/O控制、片选控制、读写控制主要技术指标：存储容量(计算机处理能力的大小取决于存储容量的大小)、存取速度(访问时间、存储周期描述)、可靠性(存储器的可靠性用平均故障间隔时间描述，MTBF越大，可靠性越高)。

3）高速缓冲存储器

主存与高速缓存交换数据以页为单位，CPU访问的内容在高速缓存中称为“命中”，不在则为“不命中或失靶”

4）辅助存储器

定义：存放当前不立即使用的信息，常用辅存包括：磁带存储器、磁盘存储器、光盘存储器

特点：容量大、可靠性高、价格低

磁带磁盘存储器统称为磁表面存储器

1.4、计算机应用领域

发展阶段：第一阶段，20世纪50年代初到末，第二阶段，50年代末到70年代初，70年代到80年代的发展，使其进入到第三阶段，90年代以来，Internet发展，计算机应用方式向分布式和集群式发展。

计算机信息处理技术：对各种信息媒体的获取、表示、加工、表现方法和技术。

计算机应用领域包括：科学计算、信息管理、计算机图形学与多媒体技术、语言与文字处理、人工智能。

1）科学计算

最早的应用领域，例如天气预报、天文研究、水利设计、原子结构分析、生物分子结构分析、人造卫星轨道计算、宇宙飞船研制等。

2）信息管理

管理信息系统是由人、计算机和管理规则组成，以采集、加工、维护和使用信息为主要功能的人-机系统。

目前正经历从单项事务的电子处理系统，向以数据库为基础的管理信息系统、以数据库、模型库和方法库为基础的决策支持系统发展，呈现系统集成化、结构分布化、信息多元化、功能智能化、

3）计算机图形学与多媒体技术

CAD：计算机辅助设计

CAI：计算机辅助教学

多媒体技术是计算机对文本、图形、图像、声音、动画和视频信息进行综合处理。

4）语言与文字的处理

5）人工智能

1.5、相关题目

第二章、操作系统

重点：操作系统概念、作用、类型、处理机管理、存储管理、设备管理、文件管理、作业管理

2.1、操作系统简介

1）操作系统(OS)定义：管理软硬件资源、控制程序进行，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系统软件。

2）作用：通过资源管理，提高计算机系统效率；改善人机界面，向用户提供友好工作环境。

3）特征：并发性、共享性、异步性

4）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。

5）类型：批处理操作系统(特点是用户脱机工作、成批处理作业、多道程序运行、作业周期长)、分时操作系统(特征有同时性、独立性、及时性、交互性)、实时操作系统(组成有数据采集、加工处理、操作控制、反馈处理)

2.2、处理机管理

1）进程基本概念

目地：刻画动态系统的内在规律、有效管理和调度进入计算机系统主存储器运行的程序。

定义：是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动

属性：结构性、动态性、共享性、独立性、制约性、并发性

2）进程的状态与转换

生命周期：创建、运行、撤销、消亡

状态：运行(正在运行)、就绪(待系统分配以运行)、等待(不具备运行条件，等待某个事件完成)，以下是三态模型与五态模型：

3）进程描述

组成：进程程序块、进程数据块、系统/用户堆栈、进程控制块

进程控制块：标识信息、现场信息、控制信息

4）进程同步与互斥

两种基本关系：竞争(资源)关系与协作(完成同一任务时)关系

进程互斥：解决进程间的竞争关系，若干进程要使用同一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程去使用，其他则必须等待，直到占有资源被释放。临界区管理可解决互斥问题。

进程同步：解决进行间协作关系，一个进程的执行依赖于另一个进程的消息，需要等待

消息达到后才被唤醒。

同步机制：信号量、PV、管程

进程死锁：进程使用资源的过程：申请、使用、归还；产生死锁的条件：互斥条件、占有和等待条件、不剥夺条件、循环等待条件

2.3、存储管理

存储管理是操作系统的重要组成部分、因此存储管理直接影响系统性能。存储管理主要负责主存储器的管理。

主存储空间分为系统区和用户区。

存储管理功能：主存储空间的分配与回收、地址转换与存储保护、主存储空间的共享、主存储空间的扩充。

存储器的层次结构：寄存器、高速缓存、主存储器、磁盘存储、固定磁盘、可移动存储介质共7个存储层次

2.4、设备管理

设备管理功能：外围设备中断处理、缓冲区管理、缓冲设备的分配、外围设备驱动调度1）I/O硬件原理：输入输出系统、输入输出控制方式、询问方式、中断方式、DMA方式、通道方式、

2）I/O软件原理：层次分为I/O中断处理程序(底层)、设备驱动程序、与设备无关的操作系统I/O软件、用户层I/O软件

3）Spooling(假脱机)系统：设备虚拟技术

4）磁盘调度：移臂调度、旋转调度

2.5、文件管理

文件系统是操作系统中负责存取和管理信息的模块，包括管理用户和系统信息的存储、检索、更新、共享和维护。

1）文件：用途分类为系统文件、库文件和用户文件；按保护级别分为只读文件、读写文件、不保护文件；按信息流向可分为输入文件、输出文件、输入输出文件；

2）文件类型：普通文件、目录文件、块设备文件、字符设备文件，其中普通文件包括ASCII文件或二进制文件。

3）文件系统：对用户的功能：文件按名存取、目录建立与维护、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、提供一组适合用户使用的文件操作

4）文件存取方式：顺序存取、直接存取、索引存取。

2.6、作业管理

1）采取脱机和联机两种方式运行

2）作业是用户交给操作系统计算的一个独立任务。

3）作业调度：算法包括先来先服务算法、最短作业优先算法、响应比最高者算法(HRN)、优先数算法

4）多道程序设计：优点有提高了CPU利用率、提供内存和I/O设备利用率、改进了系统吞吐率、充分发挥了系统的并行性。主要缺点是作业周转时间长。

2.7、相关题目

第三章、程序设计语言

重点：基本概念、成分、汇编语言、编译原理、解释原理

3.1、程序设计语言基础

3.1、程序设计基本概念

1）概念：为了书写计算机程序而人为设计的符号语言，用于对计算过程进行描述、组织和辅导。始于1957年。

2）分为低级语言(机器语言、汇编语言—都是面向机器)和高级语言(面向过程和面向问题的语言)

3）机器语言：是用二进制代码表示的计算机能够直接识别和执行的一种机器指令的集合。

4）汇编语言：为了克服机器语言难读、难编、难记和易出错的缺点，人们用与代码指令与实际含义相近的英文缩写、字符、数字等符号来代替指令代码(例如add表示运算符号+的机器代码)。从而形成了汇编语言。因此汇编语言是一种用助记符表示的仍然面向机器的计算机语言。属于低级语言。

5）计算机不能直接识别汇编语言，因此需要先放入汇编程序的“加工”和“翻译”。用汇编语言等非机器语言书写好的符号程序称为“源程序”。运行汇编语言要将源程序翻译成目标程序，目标程序是机器语言。

6）汇编语言的优势：编制系统软件和过程控制软件，目标程序占用内存空间少，运行

速度快。

7）高级语言：与自然语言相近并为计算机接受和执行的计算机语言称为高级语言。3.2、程序设计语言的基本成分

1）包括数据成分、运算成分、控制成分、函数等

2）数据成分：常量(整型、实型、字符、符号常量)与变量(变量名、变量值)、全局量与局部量、数据类型(基本类型、构造类型、指针类型与空类型)

3）运算成分：算术运算、关系运算、逻辑运算。运算符号要规定优先级和结合性。

4）控制成分：顺序、选择、循环结构

5）函数：由函数说明与函数体构成，也可分为有返回值函数和无返回值函数。

3.3、编译、解释系统

1）程序的编译与解释

计算机不能识别高级语言编写的源程序，需要通过“翻译程序”翻译成机器语言形式

的目标程序,计算机才能识别和执行。

通常的翻译方式分为编译方式和解释方式；

编译方式：事先编写好一个称为编译程序的机器语言程序，作为系统软件放在机器内、当用户由高级语言编写的源程序输入计算机后，编译程序便把源程序整个的翻译成用机器

语言表示的与之等价的目标程序，然后再执行，得到结果。

解释方式：源程序进入计算机时，解释程序边扫描边解释，计算机一句一句执行，并

不产生目标程序。

Pascal、Fortran、Cobol等高级语言执行编译方式；Basic则以解释方式为主，而Pascal 和C语言是能书写编译程序的高级程序设计语言。

2）编译程序与解释程序的优缺点

编译程序可脱离语言环境执行，使用方便、效率高，可充分利用计算机资源；但修改不方便，现在大多数编程语言都是编译型，例如Visual C++、Visual Foxpro、Dephi等。

解释语言执行效率低、但执行方式灵活、可动态调整修改应用程序，解释程序不能重复利用计算机资源。实现简单，方便在不同平台移植，例如java、Power Builder、Visual Foxpro、Visual Basic等。解释语言识别代码目地困难，但源程序有爆露的危险。

3.4、相关题目

第四章、系统配置和方法

重点：系统架构、配置方式、处理模式等系统配置技术；性能定义和评估等系统性能；可靠性定义与设计；

4.1、系统配置技术

4.1.1、系统架构

1）系统架构：C/S结构、B/S结构、多层分布式系统

2）系统配置方法：目的是为了提高系统的可用性、鲁棒性(健壮)

3）常用的系统配置方法：双机互备(一台主机出现异常则另外一台主动接管工作)、双机热备(区分主机和备机，主机出现异常，备机才接管工作)、群集系统、容错服务器4）切换时机：系统软件或应用软件造成服务器宕机；服务器未宕机，但系统软件和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；

5）群集系统

群集与双机热备的区别：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。双机热备只在两台服务器实现的。

群集服务的优点：高可用性、修复返回、易管理性、可扩展性

6）容错服务器：高可靠性、可用性、硬件设备总成本(TCO)降低。

4.1.2、系统处理模式

1）集中式及分布式计算

集中式计算：一台主机可配备多个I/O设备的终端。

分布式计算：发展的三个阶段包括桌上计算、工作组计算、网络计算

2）批处理与实时处理：

3）web计算：优点包括统一的用户界面、经济性可维护性、鲁棒性、可伸缩性、兼容性、安全性、适应网络的异构和动态环境

4.1.3、系统事务管理

1）事务的概念

用户定义的数据库操作序列，是一个不可分割的单位。特点是要么不做，要么全做。一个程序可包含多个事务，但一个事务也可包含一条SQL或者整个程序。

定义事务：

Begin TRANSACTION --开始事务

COMMIT --提交事务

ROLLBACK—回滚事务

事务的特性：原子性、隔离性、一致性、持续性

2）事务的并发控制

并发控制机制是一个数据库管理系统性能的重要标志之一

封锁是并发控制的一项重要技术。

4.2、系统性能

4.2.1、系统性能定义与指标

计算机系统性能指标以系统响应时间和作业吞吐量为代表。其他常用指标还包括：MIPS=指令数*1000000、MFLOPS=浮点指令数*1000000

4.2.2、系统性能评估

1）计算机系统性能评价技术可用于开发中和开发后的系统评价。主要包括三种技术：分析技术、模拟技术和测量技术

2）常用的机器性能测试的基准测试程序有：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

1）可靠性定义和指标

计算机系统的硬件故障一般是由元器件的失效引起的。

可靠性指标：平均无故障时间(MTBF)

可维护性指标：平均维修时间(MTTR)

可用性定义：MTBF/(MTBF+MTTR)*100%

2）计算机可靠性模型：串联系统可靠性、并联系统可靠性、混联(串并联、并串联)系统。

3）提高计算机的可靠性的方法有：提高元器件质量、发展容错技术。

4.4、相关题目

第五章、数据结构与算法

5.1、数据结构与算法简介

1）计算机程序处理的一切数值的、非数值的信息，乃至程序统称为数据(Data)，而计算机是加工处理数据(信息)的工具。

2）数据的特性以及数据之间存在的关系称为数据结构(Data Structure)。

3）计算机算法与数据结构密切相关，算法依附于具体的数据结构，数据结构直接关系到算法的选择和效率。

4）数据结构的常用名词：数据(符号描述)、数据元素(数据的基本单位)、数据记录、关键项、数据处理、数据结构、数据类型、数据对象、算法、线性结构、集合、图、树等。

5）算法描述：特性包含有穷性、确定性、可行性、输入、输出。

算法是可以用自然语言、数字语言、约定符号来表示、也可以用计算机高级语言描述，

例如流程图、Pascal、C语言、伪代码或决策表。

6）算法评价：好的算法评价的特性包含正确性、可读性、健壮性。效率和低存储量需求。

5.2、线性表

1）线性表：最常用最简单的一种数据结构。一个线性表是N个数据元素的有限序列。一个数据元素可以有若干个数据项组成。

2）线性表的存储结构有顺序、链接、散列等方式，注意顺序和链式存储结构的分别。

5.3、栈和队列

1）栈是一种特殊的线性表，是限定在表尾进行插入或者删除操作的线性表。进行插入和删除的那一端为栈顶，另一端为栈底。栈的插入和删除操作分别简称进栈和出栈。

2）栈分为顺序存储和链式存储。

3）栈后进先出，队列先进先出---同样是在线性表中 "按顺序" 插入1,2,3,4

对于栈,只允许在尾部删除,所以先出栈的将会是4,即后进先出

对于队列,只允许在头部删除,所以先出队的是1,即先进后出

4）表达式求值：表达式由运算符、操作数、界限符组成。结束符是#号。

5）表达式分为中缀表达式(算法与算数运算一致)和后缀表达式(算法为顺序运算) 5.4、数组与广义表

1）数组分为动态数组(声音没有下标的数组名，使用时再声明下标)与静态数据(使用数值常量、符号常量定义下标)

2）多维数组的顺序存储的两种形式：以列序为主序，以行序为主序。

3）行优先序列是低下标优先或左边下标优先于右下标，Basic、Pascal、C都是采用行优先顺序

4）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

1）树的表示方法：常用方法（树型）、括号、嵌套集合、凹入。

2）树的存储结构：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。

3）二叉树的特点是每个节点最多2个子数，不能大于2，且左右次序不能任意颠倒。

4）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）树的遍历方式分为三种：前序、后序、层次

前序：先访问根节点，再一次按前序遍历的方式访问根节点的每一个子树，ABCEFHIGD；后序：先按后续遍历的方式访问根节点的每一个子树，再访问根节点，BEHIFGCDA。层次：首先访问第一层上的根节点，然后从左到右访问第二层所有节点，最后访问最低一层的所有节点，ABCDEFGHI。

5.6、图

1）图的定义：由一个非空的顶点集合和一个描述顶点之间多对多的边集合组成的一种数据结构。

2）图分为有向图和无向图。

3）图的存储结构：邻接矩阵表示法的空间复杂度为S（n）=O（n2）

4）图的遍历：深度优先遍历、广度优先遍历。

第六章、多媒体基础知识

6.1、多媒体概论

1）多媒体就是多种媒体的综合，多媒体技术出现在20世纪80年代初期，将计算机技术、声像处理技术、通信技术、出版技术结合，综合处理“图、文、声、像”多种信息。

2）多媒体计算机技术的特性：集成性、交互性、实时性、数字化。

3）多媒体计算机硬件主要包括：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）。

4）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。

5）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。

6.2、多媒体关键技术应用

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

6.3 多媒体压缩编码技术

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）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。

6.3.1、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。

6.3.2、编码的国际标准

1）通用的压缩编码国际标准：JPEG、MPEG、H.261、DVI。

2）JPEG（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。

3）MPEG（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MPEG—1、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。

6.4 多媒体技术应用

6.4.1 、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、CMYK彩色空间、YUV

彩色空间。

8）HIS 用H（色调）S（饱和度）I（光强度）三个参数描述颜色特性。

9）CMYK 用青、紫红、黄、黑四种颜色来组合出彩色图像。

10）YUV在PAL彩色电视制式中采用的彩色空间。

11）常用的矢量图形文件有：3DS，DXF（CAD），WMF（用于桌面出版）。

12）图像文件格式分两大类：静态图像文件格式、动态图像文件格式。

13）静态图像文件格式有：GIF、TIF、BMP、PCX、JPG、PCD。

14）动态图像文件格式有：AVI、MPEG。

15）常用的数字图像处理技术：改善图像的像质（锐化、增强、平滑、校正）、将图像复原、识别和分析图像、重建图像、编辑图像、图像数据的压缩编码。

16）图像分析技术包括：高频增强、检测边缘与线条、抽取轮廓、分割图像区域、测量形状特征、纹理分析、图像匹配。

17）图像重建包括：二维和三维；典型的图像重建应用包括：测绘、工业检测、医学CT投影图像重建。

18）图像编辑包括：图像的剪裁、缩放、旋转、修改、插入文字或图片。

19）目前世界上流行的彩色电视制式：PAL、NTSC、SECAM、HDTV。

6.4.2、数字音频处理技术

1)影响数字视频质量的因素有：帧速、分辨率、颜色数、压缩比、关键帧。

2)视频图像文件的解压缩有硬件和软件两种。

3)视频卡分类：视频叠加卡、视频捕捉卡、电视编码卡、电视选台卡、压缩/解压缩卡。

4)声音类型：波形声音、语音、音乐。

5)声音三要素：音调、音强、音色。

6)数字音频处理技术：音频采集、语音编码/解码、文语转换、音乐合成、语音识别与理解、音频视频同步、音频效果与编辑。

7)数字音频的转换过程是选择采样频率进行采样；选择合适的量化精度进行量化；编码。

8)数字音频信息质量受3个因素影响：采样频率、量化精度、频率数。

9)音频文件大小的计算公式：文件的字节数／每秒＝采样频率（Hz）X分辨率（位）X 声道数／8

10)实现计算机语音输入的方法：录音／重放、文语转换。

11)音频冗余重要表现为：时域冗余度和频域冗余度。

12)音频信号的编码：波形编码（PCM，脉冲编码调制；DPCM，差值脉冲编码调制；ADPCM，自适应差值编码调制）、参数编码（这类编码技术成为声码器，有通道声码期、同态声码器、线性预测声码器，适合于语信号的编码）、混合编码（码本激励线性预测编码、多脉冲激励线性预测编码）。

13)电子乐器数字接口（MIDI）系统。

6.4.3、多媒体应用系统的创作

1）多媒体创作工具的功能主要有：优异的面向对象的编程环境；具有较强的多媒体数据I／O能力；动画处理能力；超级连接能力；应用程序的连接能力；模块化和面向对象；友好的界面和易学易用。

2）常用的多媒体创作工具有：文字处理软件（word）、简报处理软件（Powerpoint）、图像处理软件（Photoshop）、动画制作软件（3DS MAX）。

3）多媒体创作系统大致可分为：素材库、编辑、播放。主要功能包括：视频图像的制作；动画制作、交互式演示系统、展示系统、交互式查询系统、交互式的训练、仿真原形和技术的可视化。

4）根据多媒体创作工具的创作方法和结构特点的不同，多媒体创作系统可分为：基于时间创作的工具；基于图表或流线的创作工具、基于卡片或页面的工具、以传统程序语言为基础的工具。

5）多媒体开发工具特征：编辑特性、组织特性、编程特性、交互式特性、性能精确特性、播放特性、提交特性。

6）较常用的多媒体开发工具有Visual Basic和Authorware。

7）Authorware特点：基于流程度图表创作方式、具有文字、图形、动画、声音的直接创作处理能力、外部接口形式多样、具有多种交互方式、多媒体集成能力高效、多平台支持、网络支持

第七章、网络基础知识

1）网络就是一些结点和链路的集合，它提供两个或多个规定点的连接，以便于在这些点建立通信。

2）计算机网络就是互相连接、彼此独立的计算机系统集合。

3）计算机网络涉及三方面的问题：至少两台计算机互连、通信设备与线路介质、网络软件、通信协议以及NOS

4）网络拓扑结构分类：总线状、环状、树状、网状、星状、混合状

5）按照网络覆盖分为：局域网、城域网、广域网、互联网。

6）计算机网络组成：结点、线路、链路

7）计算机网络体系结构：1983年提出的ISO 7498，我国相应标准是GB 9387，记成OSI/RM。

8）OSI采用三级抽象：参考模型(即体系结构)、服务定义、协议规范(即协议规格)。OSI采用了7层模型，如图：

8）TCP/IP协议：国际互联网工业标准。TCP是网络传输控制协议、IP为互连网络协议。TCP/IP包括的协议有远程登陆协议(telnet)、文件传输协议(FTP)、简单邮件传输协议(SMTP)。

9）数据通信分类为：单工通信、半双工通信、全双工通信。

10）数据通信主要技术指标：波特率(单位时间内传输信号个数，单位为Baud)、比特率(单位时间内传输的二进制数，单位为bps)、带宽、信道容量、误码率、信道延迟。

11）数据通信编码：基带方式、4B/5B方式

12）网络传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆

13）多路复用技术：在同一介质上，同时传输多个有限带宽信号的方法，主要有频分多路复用(FDM)、时多分路复用(TDM)。

14）数据交换技术包括：线路交换、报文交换、分组交换。

15）差错控制与流量控制：差错控制编码是为了提高数字通信系统的可靠性和容错性，差错控制编码有奇偶检验码、循环冗余码；流量控制是一种协调发送站和接收站工作步调的技术，主要有X-ON/X-OFF、DTE-DCE流控和滑动窗口协议三种方式。

16）计算机局域网按拓扑结构分：总线状、树状、环状、星状。

17）按使用介质分：有线网和无限网

18）局域网的介质访问控制方式：载波侦听多路访问/冲突检测法、令牌环访问控制方式、令牌总线访问控制方式。

19）局域网组网技术：以太网、快速以太网、、千兆位以太网、令牌环网络、FDDI光纤环网、ATM局域网。

20）以太网是局域网工业标准，1983年IEEE802委员会提出的局域网协议(CSMA/CD)

21)以太网主要技术规范：拓扑结构为总线型、介质访问控制方式：CSMA/CD，传输速率为10Mbps (100Mbps为快速以太网)，传输介质为同轴电缆(50欧)-或双绞线，最大工作站数为1024个，最大传输距离为2.5km(使用中继器)，报文长度为64-1518byte。

22）网络管理与管理软件

网络管理：通过某种方式对网络状态进行调整，使网络能正常、高效的运行。

网络管理分为5部分：网络性能管理、网络设备和应用配置管理、网络利用和计费管理、网络设备和应用故障管理、安全管理。

网络管理软件功能：体系结构、核心服务、应用程序

23）网络安全包括：系统不被侵入、数据不丢失、网络中的计算机不被病毒感染

24）网络安全要求：运行系统安全、网络上系统信息安全、网络上信息传播的安全、网络上信息内容的安全。

25）网络安全具有保密性、完整性、可用性、可控性和可审查性。

26）网络安全层次为：物理安全、控制安全、服务安全、协议安全。

27）防火墙分类：数据包过滤防火墙、应用级网关型防火墙、代理服务器防火墙、复合型防火墙

28）网络安全协议：SSH(传输数据加密，基于密码密匙安全验证)、PKI(SET与SSL)。

29）网络性能与评估：

网络性能分析主要涉及网络的服务质量(QoS)、服务等级协议(SLA)和网络流量性能测评

30）网络性能评价指标体系

31）因特网常用的网络连接设备有：网卡、网桥、生成树网桥、源路由网桥、路由器、中继器、交换机等。

32）IP地址和子网掩码：IP地址分类A、B、C三类

33）DNS与代理服务器

34）万维网服务

35）因特网其他服务：电子邮件、搜索引擎、文件传输服务FTP、新闻组服务(Newsgroup)。

第八章、数据库技术

8.1、数据库技术基础

1）数据管理：指对数据进行分类、组织、编码、存储、检索和维护。

2）数据管理技术经历了三个阶段：人工管理、文件系统、数据库系统

3）数据（data）：描述事务的符号记录。

4）数据库（database，DB）：长期储存在计算机内的、有组织的、可共享的数据集合。

5）数据库的特征：数据库中的数据按一定的数据模型组织、描述和储存，具有较小的

冗余度、较高的数据独立性和易扩展性，并可为各种用户共享。

6）数据库系统（DBS）构成：数据库、数据库管理系统（DBMS）及开发工具、应用系统、数据库管理员和用户。

7）与人工管理和文件系统相比，数据库系统的特点：①数据结构化；②数据的共享高，冗余度低，易扩展；③数据独立性高；④数据由DBMS统一管理和控制。

8.1.1、数据模型

1）根据模型应用的不同目的，可将模型划分为2类：概念模型（信息模型）和数据模型。

2）概念模型(E-R图)是按用户的观点来对用户和信息建模，主要用于数据库设计。

3）数据模型是按计算机系统的观点对数据建模，主要用于DBMS的实现，包括：网状模型、层次模型、关系模型。

4）数据模型的组成要素：数据结构、数据操作和数据的约束条件。

5）对象包括2类：与数据类型、内容、性质有关的对象；与数据之间联系有关的对象。

6）常用的数据模型：层次模型、网状模型、关系模型和面向对象模型。层次和网状模型也称为非关系模型。

8.1.2、数据库系统结构

1）数据库系统内部架构分为三层模式结构：外模式、模式、内模式三种。

2）数据库系统外部机构分为：集中式、分布式、客户/服务器和并行结构

3）关系数据库

关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。

关系模型常用的操作有：选择、投影、连接、除、并、交、差等查询操作和增加、删除、修改两大部分。

关系数据库结构定义:域、笛卡尔积、关系。

关系的完整性：实体完整性、参照完整性。

关系运算：传统集合运算包括并、差、交、广义笛卡尔积；专门的关系运算包括选择、投影、连接、除。

4）关系数据库的标准语言-SQL语言

SQL是介于关系代数与关系运算之间的结构化查询语言，功能包括数据查询、数据操作、数据定义和数据控制。

SQL数据定义功能包括定义表、定义视图、定义序列

SQL的数据操作：查询(单表、连接、集合查询)、数据更新等

SQL数据控制功能包括：事务管理功能、数据保护功能，即数据库恢复、并发控制、数据库的安全性完整性控制。

嵌入式SQL：SQL嵌入到高级语言中称为嵌入式SQL。

8.2、数据库管理系统(DBMS)

1）DBMS实现对共享数据的有效组织、管理和存取。

2）DBMS满足系统目标：用户界面友好、功能完备、效率高、结构清晰、开放性。

3）DBMS的基本功能：数据库定义、数据存取、数据库运行管理、数据组织存储和管理、数据库的建立与维护、其他功能(通信功能)。

4）Web数据库优点：无需开发数据库前端、标准统一、开发过程简单、交叉平台支持。

5）Web数据库环境有硬件元素和软件元素组成。

6）Web数据库常见产品有：Microsoft SQL Server、Oracle Universal Server、DB2