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第8章 新传媒技术要素(2)

(1)操作系统

操作系统(operating system)在软件系统中居于核心地位,是计算机系统中最重要的系统软件,它的主要功能是负责管理计算机系统中的硬件资源和软件资源,提高资源利用率,同时为计算机用户提供各种强有力的使用功能和方便的服务界面。只有在操作系统的支持下,计算机系统才能正常运行,如果操作系统遭到破坏,计算机系统就无法正常工作。

操作系统通过内部命令和外部命令提供5种主要功能:任务管理、存储管理、文件管理、设备管理和作业管理。

任务管理:操作系统提供的任务管理有三种不同的方式:进程管理、分时和并行处理。

进程是CPU调度和资源分配的基本单位,它可以反映程序的一次执行过程。进程管理主要是对CPU资源进行管理。由于CPU是计算机系统中最宝贵的资源,为了提高CPU的利用率,一般采用多进程技术。操作系统的进程管理就是按照一定的调度策略,协调多道程序之间的关系,解决CPU资源的分配和回收等问题,以使CPU资源得到最充分的利用。

在较大的计算机系统中,如有多个用户同时执行存取操作,操作系统就会采用分时的策略进行处理。分时的基本思想是把CPU时间划分为多个“时间片”,轮流为多个用户服务。如果一个程序在一个时间片内没有完成,它将挂起,到下一次轮到时间片时继续处理。由于CPU速度很快,用户并不会感觉到与他人分享CPU,好像个人独占CPU一样。

在某些多处理器系统中,操作系统可以把没有关联的多个任务分配给多个处理器同时运行,以提高处理效率。显然,实现并行处理需要操作系统合理的分析和调度。

存储管理:存储管理的基本任务是为程序运行提供良好的环境,方便用户使用存储器,提高存储器的利用率。

尽管内存容量不断增加,但是受到价格、CPU寻址能力等因素的制约,内存的容量终究是有限的。尤其是多个程序共享内存时,就需合理分配它们的内存空间,既要互不干扰,又要实现必要的共享。内存不够时,还要实现内存的扩充。操作系统就是通过存储管理来完成内存分配、内存保护、内存回收、地址映射和内存扩充等功能。

文件管理:计算机中的信息多以文件的形式存放在外存储器中,需要时才载入内存。文件管理的任务就是有效地支持文件的存储、检索、修改等操作,解决文件的共享、保密和保护功能,使用户能够安全、方便地访问他所需要的文件。

设备管理:设备管理是指计算机系统中除了CPU和内存以外的所有I/O设备的管理。从内部看,设备管理就是按照一定的算法、策略,分配、管理I/O设备,以保证设备高效地、有条不紊地工作。从外部看,设备管理要提供良好的操作界面,使用户在不涉及设备物理特性的前提下方便、灵活地使用这些设备。

作业管理:作业是指用户在一次计算或一个事务处理中,要求计算机系统所做全部工作的集合,即计算机完成的某项任务。作业管理包括作业调度和作业控制,目的就是为用户使用系统提供良好的环境,让用户有效组织作业的工作流程。

常见的操作系统有Windows 操作系统、UNIX 操作系统、LINUX 操作系统等。

(2)程序设计语言

程序设计语言是供程序员编制软件,实现数据处理的特殊语言,语言处理程序提供对程序进行编辑、解释、编译、连接的功能。程序设计语言按其级别可以分为机器语言、汇编语言和高级语言三大类。

机器语言采用二进制代码形式,是计算机可以直接识别、直接运行的语言。机器语言依赖于计算机的指令系统,因此不同型号的计算机,其机器语言是不同的,存在互不兼容的问题。机器语言的执行效率高,但是不易记忆和理解,编写的程序难以修改和维护,所以很少直接用机器语言编写程序。

为了提高编程效率,人们设计了汇编语言。汇编语言用助记符来代替机器语言的操作数、操作码,比如ADD 表示加法。相对机器语言,汇编语言更加直观,容易记忆。但是汇编语言和机器语言存在对应关系,所以仍然依赖于计算机的指令系统,兼容性问题依然存在。同时汇编程序代码的结构不清晰,仍然较难理解。

为了进一步提高效率,人们设计了接近自然语言的程序设计语言,这就是高级语言,因为它可以描述具体的算法,又称算法语言。用高级语言编写代码接近于解决问题的表示方法,具有通用性,在一定程度上与机器无关。由此可见,高级语言易学、易用、易维护,对软件开发的效率和普及都起到了重要的作用。

高级语言尽管接近于自然语言,但都有极为严格的语法规范,对采用的符号、语句格式等都有专门的规定。常见的高级语言有C、BASIC、Pascal、C+ +、C #、Java 等。还有一类语言,本质上仍然是高级语言,但在语句格式等方面的限制比较少,显得更加“智能化”,如SQL(结构化查询语言)等。

3.应用软件

应用软件是指为解决某一领域的具体问题而编制的软件产品,比如办公软件、图像处理程序、各类信息管理系统等。应用软件因其应用领域的不同而丰富多彩。

2.1.3 主要技术指标

一台微型计算机功能的强弱或性能的好坏,不是由某项指标单独决定的,而是由它的系统结构、指令系统、硬件组成、软件配置等多方面的因素综合决定的。对于不同用途的计算机,其对不同部件的性能指标要求有所不同。例如:对于用作科学计算为主的计算机,其对主机的运算速度要求很高;对于用作大型数据库处理为主的计算机,其对主机的内存容量、存取速度和外存储器的读写速度要求较高;对于用作网络传输的计算机,则要求有很高的I/O速度,因此应当有高速的I/O总线和相应的I/O接口。一般来说,可以从以下几个指标来大体评价计算机的性能。

1.字长

字长又称“数据宽度”,一般由一个以上字节组成,是计算机进行数据处理时一次存取、加工和传送的数据长度。在计算机其他指标固定的情况下,字长越长,计算机一次所能处理信息的实际位数就越多,最终表现为计算机的运算速度越快。字长的长短直接影响计算机的功能强弱、精度高低和速度的快慢。

随着芯片制造技术的不断进步,各类计算机的字长都有加长的趋势。常用的字长有8位、16位、32位和64位。

2.时钟周期和主频

计算机的中央处理机对每条指令的执行是通过若干个微操作来完成的。

这些微操作是按时钟周期的节拍来“动作”的。时钟周期的微秒数反映出计算机的运算速度。有时也用时钟周期的倒数——时钟频率(兆频),即我们习惯所说的主频来表示。

3.运算速度

计算机的运算速度是衡量计算机水平的一项主要指标,它取决于指令执行时间。运算速度的计算方法多种多样,目前常用单位时间内执行多少条指令来表示。而计算机执行各种指令所需时间不同,因此常根据在一些典型题目计算中,各种指令执行的频度以及每种指令执行时间来折算出计算机的等效速度。

4.内存容量

存储器的容量反映计算机记忆信息的能力。它常以字节为单位表示。一个字节为八个二进制位,即1byte=8bit。

210=1024=1Kbytes,220=1Mbytes,230=1Gbytes

5.数据输入输出最高速率

主机与外部设备之间交换数据的速率也是影响计算机系统工作速度的重要因素。由于各种外部设备本身工作的速度不同,常用主机所能支持的数据输入输出最大速率来表示。

2.2 网络技术

计算机网络不仅以其技术内涵渗透融合到传媒技术之中,引领了一场网络化的“风暴”,而且因其在传播新闻和信息方面具有媒体的性质和功能,从而以新媒介的状态出现在人们视野之中,对现代传媒产生着极大的影响。

2.2.1 计算机网络的基本概念

计算机网络是一群具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互连起来,在通信软件的支持下,实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作的系统。给出了一个简单网络系统的示意图。图中使用以太网交换机和集线器将多个计算机互连起来,实际上,网络中经常还有一些外部设备,例如打印机等资源,以实现打印机等外部设备的共享使用。

计算机网络涉及通信与计算机两个领域。通信技术与计算机技术的结合是产生计算机网络的基本条件。一方面,通信网络为计算机之间的数据传送和交换提供了必要手段;另一方面,数字计算技术的发展渗透到通信技术中,又提高了通信网络的各种性能。

1.计算机网络的发展历史

20世纪50年代,简单计算机网络诞生。其特点是除主计算机具有独立的数据处理能力外,系统中所连接的终端设备均无独立处理数据的功能。

20世纪60年代,出现了将若干台计算机互连起来的系统。这些计算机之间不但可以彼此通信,还可以实现与其他计算机之间的资源共享,这就产生了所谓的多处理中心。

第三代计算机网络是从20世纪70年代开始的。它的主要特点是计算机网络体系结构的标准化。

20世纪80年代末期以来,Internet 诞生并飞速发展。网络互连和以异步传输模式技术(Asynchronous Transfer Mode,ATM)为代表的高速计算机网络技术的发展,使我们的计算机网络进入到第四代。

2.计算机网络的组成和功能

(1)计算机网络系统的组成

计算机网络是一个非常复杂的系统,是计算机应用的高级形式,是信息传输、信息分配、信息处理技术的综合体现。从用户角度看,计算机网络可看成一个透明的数据传输机构,网上的用户在访问网络中的资源时不必考虑网络的存在。从网络逻辑功能角度看,可以将计算机网络分成通信子网和资源子网两部分。

通信子网为中心由网络中的通信控制处理机、其他通信设备、通信线路和只用作信息交换的计算机组成,负责完成网络数据传输和转发等通信处理任务。因特网的通信子网一般由路由器、交换机和通信线路组成。

资源子网处于通信子网的外围,由主机系统、外设、各种软件资源和信息资源等组成,负责全网的数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源和网络服务。主机系统是资源子网的主要组成部分,它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通计算机用户可通过主机系统连接入网。

(2)计算机网络的功能

信息交换:信息交换是计算机网络基本功能之一,用以实现计算机之间各种数据信息的最快捷的传输。利用这一功能,地理位置分散的生产单位或业务部门可通过计算机网络连接起来进行集中的控制和管理。

资源共享:资源共享包括硬件、软件和数据资源的共享。

分布式处理:分布式处理是指网络系统中的若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。或者说,一个较大的计算机任务可以分成若干个子任务,由网络中的几台计算机进行并行处理。这样可缩短计算机时间,并可提高系统的可靠性,使整个系统的性能大为增强。

3.计算机网络的分类

(1)按网络的分布范围的大小可分为进行分类。分为局域网(Local AreaNetwork,LAN)、城域网(Metropolis Area Network,MAN)、广域网(WideArea Network,WAN)。

(2)根据网络的拓扑结构分类。分为星型、环型和总线型。

(3)按信道的带宽进行分类。分为宽带网与窄带网。

(4)按网络的使用范围进行分类。分为公用网和专用网两种。

(5)按传输技术进行分类。分为广播网和点-点网广播式网络(Broadcastnetwork)。

(6)按连接网络的传输介质的类型进行分类。分为有线网络和无线网络。

4.计算机网络的体系结构

(1)计算机网络协议。计算机网络协议一般至少包括以下3个要素。

语义:用来说明通信双方进行数据交换时所规定的符号含义,这些符号包括控制信息、动作信息和响应信息等。

语法:用来规定数据与控制信息的结构或格式,例如,中文语法。

同步或规则:用来说明事件实现顺序。

例如,是一个分组结构示意图,从图中可看出,其中的每一部分的符号及其含义属于网络协议语义范畴,而分组的格式属于语法范畴。

而同步或规则是指通信双方按什么顺序进行数据交换,每次交换自然是一个分组。

(2)计算机网络的体系结构

计算机网络的各个层和各层上使用的全部协议统称为网络系统的体系结构。

为了实现计算机网络的标准化,国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)于1984年制定了“开放系统互连参考模型” (ISO/OSI参考模型),它将计算机网络的体系结构分成7层,从低到高依次为:物理层、数据链路层、网络层、运输层、对话层、表示层和应用层。

现在采用比较普遍的几种协议是:TCP/IP、IPX/SPX、NetBIOS 和NetBEUI。

2.2.2 计算机网络的构成

1.硬件系统

组成计算机网络的硬件系统一般包括计算机(包括服务器和客户机)、传输介质和网络互联设备等。

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