管理信息系統(tǒng)第五章

1、 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括許多組成部件，這些部件其中之一就是計(jì)算機(jī)硬件。硬件這個(gè)術(shù)語(yǔ)，指的就是計(jì)算機(jī)設(shè)備，它由中央處理器、主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備和通信設(shè)備組成。 通信設(shè)備 輔助存儲(chǔ)器 磁盤(pán) 光盤(pán) 磁帶 輸入設(shè)備 鍵盤(pán) 計(jì)算機(jī)鼠標(biāo) 觸摸屏 源數(shù)據(jù)自動(dòng)化 輸出設(shè)備 打印機(jī) 視頻顯示終端 繪圖儀 音頻輸出中央處理單元（CPU）主存儲(chǔ)器總線(xiàn) 中央處理器中央處理器（central processing unit，CPU）是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)處理符號(hào)、數(shù)值和字母的部件，它控制著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件。 主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器（primary storage），臨時(shí)存儲(chǔ)處理過(guò)程中的數(shù)據(jù)和程序指令。 算術(shù)邏輯單元算術(shù)

2、邏輯單元（arithmetic-logic unit，ALU）處理那些在控制單元控制下從內(nèi)存中得到的數(shù)據(jù)。它執(zhí)行加、減、乘、除，并且決定一個(gè)數(shù)值是正的還是負(fù)的或者是零；它判定一個(gè)數(shù)量是大于還是小于另一個(gè)數(shù)量，或者是相等。 控制單元控制單元（control unit）協(xié)調(diào)和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部件。它從計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存中提取指令，解釋這些指令并通知系統(tǒng)中其他的相應(yīng)部件執(zhí)行。輸入設(shè)備輸出設(shè)備輔助存儲(chǔ)器算術(shù)邏輯單元22+11=33910控制單元中央處理單元（CPU）主存儲(chǔ)器T#U184數(shù)據(jù)總線(xiàn)地址總線(xiàn)控制總線(xiàn)解碼器指令寄存器地址寄存器存儲(chǔ)寄存器累加器中央處理單元7.算術(shù)邏輯單元執(zhí)行所期望的運(yùn)算6.命

3、令算術(shù)邏輯單元執(zhí)行所期望的運(yùn)算5.從主存儲(chǔ)器把數(shù)據(jù)送到存儲(chǔ)寄存器4.放入地址寄存器3.放入指令寄存器2.指令解碼1.取指令8.把結(jié)果送到累加器指令周期執(zhí)行周期 主存儲(chǔ)器（primary storage）具有三個(gè)功能：（1）它存儲(chǔ)正在執(zhí)行的全部或者部分程序。（2）它存儲(chǔ)管理計(jì)算機(jī)操作的操作系統(tǒng)程序。（3）它存儲(chǔ)程序正在使用的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)和程序在處理之前、在處理步驟之間被存放在主存儲(chǔ)器中，在處理完成之后，被返回到輔助存儲(chǔ)器或者被輸出。 主存儲(chǔ)器是由半導(dǎo)體構(gòu)成的。其中一部分內(nèi)部存儲(chǔ)器稱(chēng)為只讀存儲(chǔ)器（read-only memory，ROM），它只能被讀出，而不能被寫(xiě)入。其內(nèi)部保存著計(jì)算機(jī)制造商輸入的一

4、段固定的控制程序，它也可以存放計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)。 把控制程序存儲(chǔ)在ROM中，可以使計(jì)算機(jī)“讀取”執(zhí)行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本操作所需的指令，同時(shí)防止用戶(hù)意外地將控制程序改動(dòng)或刪除。 主存儲(chǔ)器的另一部分稱(chēng)為隨機(jī)存儲(chǔ)器隨機(jī)存儲(chǔ)器（random access memory，RAM），它被用來(lái)臨時(shí)保存用戶(hù)正在處理的程序和數(shù)據(jù)。由于存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的數(shù)據(jù)可以被用戶(hù)訪(fǎng)問(wèn)和修改，所以RAM也經(jīng)常被稱(chēng)為讀/寫(xiě)（read/write）存儲(chǔ)器。RAM是揮發(fā)性的，當(dāng)計(jì)算機(jī)由于供電中斷或者關(guān)閉電源，隨機(jī)存儲(chǔ)器的內(nèi)容會(huì)丟失。因?yàn)檫@個(gè)原因，RAM又被稱(chēng)為易失性存儲(chǔ)器。 字節(jié) （byte） 千字節(jié)（KB） 兆字節(jié)（MB） 吉字節(jié)（GB

5、） 太字節(jié)（TB） 8位的串 1000字節(jié)* 1 000 000字節(jié) 1 000 000 000字節(jié)1 000 000 000 000字節(jié)*實(shí)際上是1024個(gè)存儲(chǔ)位置。 現(xiàn)代的中央處理單元使用的是一種被稱(chēng)為微處理器微處理器（microprocessor）的半導(dǎo)體，它把整個(gè)中央處理單元所用的所有的存儲(chǔ)、邏輯和控制電路都集成在一個(gè)單一的芯片上。微處理器的速度和性能決定著計(jì)算機(jī)的處理能力。 微處理器的主要性能指標(biāo)有三個(gè)：字長(zhǎng)、時(shí)鐘速度及數(shù)據(jù)總線(xiàn)寬度。 字長(zhǎng)是計(jì)算機(jī)在某一時(shí)刻可以處理的位的個(gè)數(shù)。如一個(gè)32位的芯片在一個(gè)單一的機(jī)器周期內(nèi)可以處理32個(gè)位，即4個(gè)字節(jié)。 時(shí)鐘速度以兆赫茲（megahertz

6、）（縮寫(xiě)為MHz，代表每秒百萬(wàn)個(gè)周期）來(lái)度量。 數(shù)據(jù)總線(xiàn)作為中央處理器、主存儲(chǔ)器和其他設(shè)備的干線(xiàn)，決定了同一時(shí)刻可以移動(dòng)多少數(shù)據(jù)。 微處理器微處理器 字長(zhǎng)字長(zhǎng) 時(shí)鐘速度時(shí)鐘速度 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)名稱(chēng)名稱(chēng) 制造商制造商 （兆赫茲）兆赫茲） 總線(xiàn)寬總線(xiàn)寬奔騰 英特爾 32 75200 64奔騰 英特爾 32 233450 64奔騰 英特爾 32 800+ 64PowerPC 摩托羅拉 32 100400 64 IBM，蘋(píng)果 阿爾法 康柏 64 1000+ 64（Alpha）2134ADM公司毒龍 高級(jí)微設(shè)備 64 6001000 64（AMD Athlon） 許多計(jì)算機(jī)使用多處理器執(zhí)行它們的處理任務(wù)。例如

7、，個(gè)人計(jì)算機(jī)時(shí)常使用一個(gè)協(xié)同處理器（coprocessor）來(lái)加快處理速度，協(xié)助處理器執(zhí)行諸如數(shù)學(xué)計(jì)算或者圖形處理等特定任務(wù)，使中央處理器能夠處理其他任務(wù)。 通過(guò)將若干個(gè)處理器連接起來(lái)對(duì)同一任務(wù)同時(shí)工作也可以加快處理速度。在并行處理并行處理（parallel processing）中，多個(gè)處理器把一個(gè)問(wèn)題分解成若干個(gè)小部分，同時(shí)對(duì)其工作。 程 序CPU程 序CPU程 序CPU任務(wù)2CPU任務(wù)3CPU任務(wù)4CPU任務(wù)5結(jié)果串行處理串行處理任務(wù)1結(jié)果任務(wù)2結(jié)果CPU任務(wù)1并行處理并行處理 輔助存儲(chǔ)器（secondary storage）又稱(chēng)為二級(jí)存儲(chǔ)器，用來(lái)保存數(shù)據(jù)和CPU所訪(fǎng)問(wèn)的程序。輔助存儲(chǔ)器

8、是非揮發(fā)性的，即使計(jì)算機(jī)在斷電的情況下依然可以保存數(shù)據(jù)。 當(dāng)今，使用最為廣泛的輔助存儲(chǔ)介質(zhì)是磁盤(pán)（magnetic disk）。有兩種磁盤(pán)：軟盤(pán)（用于個(gè)人計(jì)算機(jī)）和硬盤(pán)（用于商用驅(qū)動(dòng)器和個(gè)人計(jì)算機(jī)）。 軟盤(pán)（floppy disk），是一種流行的外部存儲(chǔ)設(shè)備，它一般用于將數(shù)據(jù)或程序從一處轉(zhuǎn)移到另一處。 軟盤(pán)的表面被劃分為呈同心圓分布的不可見(jiàn)的磁性軌道。每個(gè)磁道上包含著許多扇區(qū)。磁道和扇區(qū)被編號(hào)，使計(jì)算機(jī)可以在磁盤(pán)上的特定位置存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。一張磁盤(pán)上的磁道和扇區(qū)的數(shù)量主要取決于計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)進(jìn)行的格式化（也叫初始化）操作。格式化（formatting）操作可以創(chuàng)建出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠讀寫(xiě)信息的磁道和扇區(qū)

9、。一旦格式化后，高密度的3.5英寸軟盤(pán)大約可以存儲(chǔ)1,440,000字節(jié)（1.44Mb）的信息，大致相當(dāng)于720頁(yè)用的打字機(jī)打出的材料。 硬盤(pán)（hard disk）是一種使用速度比軟盤(pán)更快、信息存儲(chǔ)量大得多的外部存儲(chǔ)設(shè)備。硬盤(pán)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中是永久在線(xiàn)的。 為了數(shù)據(jù)保護(hù)和安全，用戶(hù)要把硬盤(pán)上的內(nèi)容拷貝到軟盤(pán)、磁帶或CD-ROM上。由于硬盤(pán)的容量大大超過(guò)軟盤(pán)，拷貝上的內(nèi)容會(huì)需要很多磁盤(pán)并很費(fèi)時(shí)。由于這個(gè)原因磁帶機(jī)成為流行的信息備份設(shè)備?？梢苿?dòng)硬盤(pán)也是一個(gè)理想的選擇。存在硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)屬于非易失性數(shù)據(jù)。 光盤(pán)也被稱(chēng)為壓縮盤(pán)或者激光光盤(pán)，它存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的密度要比磁盤(pán)大許多倍，而且對(duì)于個(gè)人計(jì)算機(jī)和大型計(jì)算機(jī)都

10、適用。光盤(pán)以高密度壓縮的形式可以存儲(chǔ)巨大量的數(shù)據(jù)，不僅包括文本，而且還包括圖像、聲音以及全運(yùn)動(dòng)視頻。光盤(pán)通過(guò)讓來(lái)自于光頭的低功率激光束掃描光盤(pán)來(lái)讀取數(shù)據(jù)。 個(gè)人計(jì)算機(jī)最常用的光盤(pán)系統(tǒng)叫做只讀光盤(pán)存儲(chǔ)器（compact disk read-only memory，CDROM），是一張存儲(chǔ)數(shù)據(jù)可以被快速讀取的大容量盤(pán)片。一個(gè)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)的4.75英寸的光盤(pán)可以存儲(chǔ)多達(dá)660MB字節(jié)的信息，幾乎是高密度軟盤(pán)的300多倍。當(dāng)大量的不變化的數(shù)據(jù)必須被壓縮以便于檢索或者存儲(chǔ)圖形圖像和聲音時(shí)，CDROM存儲(chǔ)器是最合適的。CDROM和軟盤(pán)相比，不容易受到磁、塵?；蛘唪斆У牟僮鞯钠茐?。 現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展已允許用

11、戶(hù)生產(chǎn)可重寫(xiě)光盤(pán)（CDRW），然而在實(shí)際應(yīng)用中，可重寫(xiě)光盤(pán)存儲(chǔ)設(shè)備與磁盤(pán)存儲(chǔ)器相比并沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。它的存取速度要比磁盤(pán)慢，而且要比磁性介質(zhì)貴?？芍貙?xiě)光盤(pán)主要用于信息只是偶爾更新或者對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行備份需要大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的應(yīng)用。 數(shù)字視頻盤(pán)（Digital vides disks，DVDS）也被稱(chēng)為數(shù)字多用途盤(pán)，是和CDROM大小一樣但是具有更高性能的光盤(pán)。它可以容納最少為4.7G字節(jié)的數(shù)據(jù)，相當(dāng)于133分鐘的電影，其中包括視頻、多聲道和字幕說(shuō)明。它的儲(chǔ)存容量大約是CDROM光盤(pán)的7倍，與當(dāng)前的CDROM技術(shù)相比，它使多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)具有更廣泛的應(yīng)用。 磁帶（magnetic tape）是仍

12、然被用來(lái)作為輔助存儲(chǔ)設(shè)備存儲(chǔ)大量信息的一種比較老的技術(shù)。它仍然被用于大型計(jì)算機(jī)的批處理應(yīng)用和存檔數(shù)據(jù)。但是，越來(lái)越多的組織正在從使用老式的卷輪式磁帶轉(zhuǎn)向使用大容量的盒式磁帶。盒式磁帶的存儲(chǔ)量要比老式磁帶的存儲(chǔ)量大得多（高達(dá)35G字節(jié)）。而且，在今天，這種盒式磁帶已經(jīng)成為存儲(chǔ)了數(shù)百個(gè)這種盒式磁帶的自動(dòng)化系統(tǒng)的部分。 人和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間的交互大都是通過(guò)輸入和輸出設(shè)備。信息系統(tǒng)的速度不僅僅依賴(lài)于中央處理器的速度和性能，而且還依賴(lài)于輸入和輸出設(shè)備的速度、性能和設(shè)計(jì)。輸入/輸出設(shè)備常常被稱(chēng)為外圍設(shè)備（peripheral devices）。 鍵盤(pán)是向計(jì)算機(jī)錄入文本和數(shù)值型數(shù)據(jù)的主要錄入手段。但是在今天高

13、度圖形化的計(jì)算機(jī)環(huán)境下，在發(fā)出命令和進(jìn)行選擇上，諸如計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)和觸摸屏等指示設(shè)備越來(lái)越流行。 計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)（computer mouse）的點(diǎn)擊操作方式使它日益成為鍵盤(pán)和基于文本命令的替代方式。通過(guò)它用戶(hù)可以選擇命令，移動(dòng)文本和圖標(biāo)，或進(jìn)行其他一系列操作。在平坦的表面上移動(dòng)鼠標(biāo)，就可以相應(yīng)地在屏幕上移動(dòng)一個(gè)指針，等同于以前閃爍的光標(biāo)。指針是一個(gè)小小的圖像標(biāo)記，指示用戶(hù)下一個(gè)輸入字符出現(xiàn)的位置。鼠標(biāo)指針的形狀通常像一個(gè)箭頭，但在執(zhí)行特定任務(wù)時(shí)可能改變形狀。 觸摸屏（touch-screen ）使用起來(lái)很方便，對(duì)那些使用傳統(tǒng)鍵盤(pán)有困難的人或?qū)?jiǎn)單輸入過(guò)程感興趣的人特別有用。用戶(hù)可以用手指或者一個(gè)指示

14、物來(lái)觸摸敏感的視頻顯示器來(lái)輸入有限量的數(shù)據(jù)。具有彩色圖形，聲音和簡(jiǎn)單的菜單的觸摸屏，常常在零售商店、飯館和商店區(qū)的信息廳里使用。 源數(shù)據(jù)自動(dòng)化（source data automation）技術(shù)以計(jì)算機(jī)可讀形式在產(chǎn)生數(shù)據(jù)的同一時(shí)刻和同一地點(diǎn)來(lái)捕捉數(shù)據(jù)。它的優(yōu)點(diǎn)之一是人們利用鍵盤(pán)輸入數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生許多錯(cuò)誤的情況幾乎不存在了。主要的源數(shù)據(jù)自動(dòng)化技術(shù)有光符識(shí)別、磁墨水字符識(shí)別、筆輸入、數(shù)字掃描儀、聲音錄入和傳感器。 光符識(shí)別（optical character recognition，OCR）設(shè)備把專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的標(biāo)記、符號(hào)和編碼譯成數(shù)字形式。使用最為廣泛的光碼是條形碼（bar code），它被用在超級(jí)市場(chǎng)和

15、零售商店的銷(xiāo)售點(diǎn)系統(tǒng)。條形碼還在圖書(shū)館、倉(cāng)庫(kù)和運(yùn)輸設(shè)施中被使用。這些碼除了包括唯一的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)外，還包括時(shí)間、日期和地點(diǎn)等數(shù)據(jù)。這些信息在物品的生產(chǎn)和其他處理過(guò)程中，對(duì)分析物品的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和判定這些物品發(fā)生的狀況很有用。 磁墨水字符識(shí)別（magnetic ink character recognition，MICR）技術(shù)主要用于銀行業(yè)的支票處理。典型的支票的底端部分包含著標(biāo)志著該銀行檢查帳戶(hù)的字符和專(zhuān)用磁墨水事先印制好的支票號(hào)。磁墨水字符識(shí)別機(jī)把這些字符譯成計(jì)算機(jī)可以識(shí)別的數(shù)字形式。 掃描儀（digital scanner）是一種能將頁(yè)面文本翻譯成計(jì)算機(jī)可讀格式的輸入設(shè)備，用于將文本和圖形圖像輸入

16、到計(jì)算機(jī)里。它將紙上的圖片轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別的數(shù)字化信息。 語(yǔ)音輸入設(shè)備（voice input devices）能對(duì)人聲發(fā)出的指令作出反應(yīng)。這些系統(tǒng)將語(yǔ)音數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成適合輸入計(jì)算機(jī)的電子化形式。這方面的研究正在深入，以后用戶(hù)即使只擁有一個(gè)按鍵式電話(huà)、一個(gè)聽(tīng)筒、一臺(tái)顯示器，也可以充分地利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 傳感器（censors）是直接從所處環(huán)境收集數(shù)據(jù)并向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)輸入的設(shè)備。 顯示器（monitor）又叫顯示屏或簡(jiǎn)稱(chēng)屏幕，是最常用的輸出設(shè)備。顯示器的類(lèi)型由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的種類(lèi)和個(gè)人需求決定。微機(jī)系統(tǒng)上大部分顯示器可以同時(shí)顯示文本和圖形。許多顯示器配備了控制鈕，用來(lái)調(diào)節(jié)亮度和對(duì)比度，部分部件可以

17、傾斜以獲得最佳可視效果。顯示器的典型應(yīng)用是作為高分辨率的彩色顯示設(shè)備。在使用各種類(lèi)型的應(yīng)用軟件時(shí)，可以設(shè)計(jì)各種前景和背景的色彩混合效果，并通過(guò)高分辨率的色彩產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的圖像顯示。 打印機(jī)（printer）產(chǎn)生的輸出信息是硬拷貝（hard copy）。打印機(jī)包括撞針式打印機(jī)，例如點(diǎn)陣式打印機(jī)和菊花輪打印機(jī)，采用逐字和逐行方式打印。非撞針式打印機(jī)包括熱感、噴墨、激光打印機(jī)。 高質(zhì)量的圖形文檔可以用繪圖儀（plotters）產(chǎn)生，繪圖儀使用多色彩筆畫(huà)出（而不是印刷）計(jì)算機(jī)的輸出。繪圖儀比打印機(jī)慢得多，但是在輸出大幅圖形、地圖或者圖畫(huà)時(shí)有用。 語(yǔ)音輸出設(shè)備（voice output device）把數(shù)字

18、輸出數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為人們可以理解的語(yǔ)言。例如，當(dāng)你通過(guò)電話(huà)詢(xún)問(wèn)信息時(shí)，你也許會(huì)聽(tīng)到一個(gè)計(jì)算機(jī)語(yǔ)音回答你所詢(xún)問(wèn)的電話(huà)號(hào)碼。 諸如音樂(lè)和其他聲音等聲頻輸出可以通過(guò)和計(jì)算機(jī)連接的揚(yáng)聲器來(lái)傳送。除了聲頻輸出，包括在Web網(wǎng)上的那些應(yīng)用的多媒體應(yīng)用，也可以產(chǎn)生圖形或者視頻作為可視輸出。 計(jì)算機(jī)表示和處理數(shù)據(jù)的方式是一樣的，但是，計(jì)算機(jī)具有不同的類(lèi)型。我們可以根據(jù)所用的計(jì)算機(jī)的大小和處理速度把現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)分為巨型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、小型計(jì)算機(jī)和微型計(jì)算機(jī)。管理者需要了解每一種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)性能，了解為什么其中的一些類(lèi)型要比其他的類(lèi)型對(duì)于某個(gè)特定的處理更為適合。他們還需要和信息系統(tǒng)專(zhuān)家一起工作，規(guī)劃硬件性能以確保

19、公司具有足夠的滿(mǎn)足當(dāng)前和將來(lái)需要的計(jì)算機(jī)能力。 巨型計(jì)算機(jī)（supercomputer）是一個(gè)極為復(fù)雜的和功能強(qiáng)大的機(jī)器，它被用于處理具有成百上千個(gè)變量因素、需要極其快速處理和極為復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。巨型計(jì)算機(jī)傳統(tǒng)上被用于科學(xué)和軍事工作，例如保密武器研究、天氣預(yù)報(bào)以及石油工程應(yīng)用，所有這些都要用到復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型和模擬。他們還被用于數(shù)據(jù)挖掘和具有巨大量數(shù)據(jù)處理的業(yè)務(wù)。巨型計(jì)算機(jī)每秒鐘執(zhí)行幾千億次的計(jì)算比最大的大型計(jì)算機(jī)要快許多倍。 大型計(jì)算機(jī)（mainframe）是最大的計(jì)算機(jī)，具有擴(kuò)充的內(nèi)存和極其快速的處理功率。大型計(jì)算機(jī)被用于非常大的商業(yè)、科學(xué)或者軍事應(yīng)用，在這些地方計(jì)算機(jī)必須處理巨大量的數(shù)據(jù)和許多復(fù)雜的處理。 中型計(jì)算機(jī)（midrange computer）和大型計(jì)算機(jī)相比功能較弱、沒(méi)有那么昂貴，體積也小，但是它足以支持較小組織的計(jì)算或者其他計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的管理需求。中型計(jì)算機(jī)可以作為小型計(jì)算機(jī)（minicomputers）用于大學(xué)、工廠(chǎng)或者研究實(shí)驗(yàn)室等系統(tǒng)，或者作為服務(wù)器（servers）用于管理內(nèi)部公司網(wǎng)絡(luò)或者網(wǎng)站。 微型計(jì)算機(jī)（micocomputer）有時(shí)侯也稱(chēng)為個(gè)人計(jì)算機(jī)（personal