簡述計算機系統(tǒng)的主要組成及其主要功能

1、實驗五 管理信息系統(tǒng)技術(shù)基礎書面報告 班級：2009級公共事業(yè)管理2012年4月9日星期一簡述計算機系統(tǒng)的主要組成及其主要功能中央處理器 主要功能是根據(jù)存儲器內(nèi)的程序，中央處理器逐條地執(zhí)行程序所指定的操作。中央處理器的主要組成部分 是：數(shù)據(jù)寄存器、指令寄存器、指令譯碼器、算術(shù)邏輯部件、操作控制器、程序計數(shù)器（指令地址計數(shù)器）、地址寄存器等。存儲器 主要功能是存放程序和數(shù)據(jù)，程序是計算機操作的依據(jù)，數(shù)據(jù)是計算機操作的對象。存儲器是由存儲體、地址譯碼器 、讀寫控制電路、地址總線和數(shù)據(jù)總線組成。能由中央處理器直接隨機存取指令和數(shù)據(jù)的存儲設備稱為主存儲器。內(nèi)存儲器，磁盤、磁帶、光盤等不能直接被中央處理

2、器讀的存儲設備取稱為外存儲器（或輔助存儲器）。主存儲器、外部存儲器和相應的軟件，組成計算機的存儲系統(tǒng)。外部設備 主要功能是用戶與機器之間的橋梁。輸入設備的任務是把用戶要求計算機處理的數(shù)據(jù)、字符、文字、圖形和程序等各種形式的信息轉(zhuǎn)換為計算機所能接受的編碼形式存入到計算機內(nèi)。輸出設備的任務是把計算機的處理結(jié)果以用戶需要的形式（如屏幕顯示、文字打印、圖形圖表、語言音響等）輸出。輸入輸出接口是外部設備與中央處理器之間的緩沖裝置，負責電氣性能的匹配和信息格式的轉(zhuǎn)換。什么是計算機網(wǎng)絡？簡述計算機網(wǎng)絡的功能與分類。局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)有哪些區(qū)別？什么是計算機網(wǎng)絡: 是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其

3、外部設備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡管理軟件及網(wǎng)絡通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡的功能與分類: 網(wǎng)絡分類1. 局域網(wǎng)(LAN) 局域網(wǎng)(Local Area Network)是一種小范圍內(nèi)的網(wǎng)絡,一般在幾公里以內(nèi),以一個單位或一個部門為限,如在一個建筑物、一個工廠、一個校園內(nèi)等。 可用多種介質(zhì)通信,傳輸延遲低,出錯率低，具有較高的傳輸速率。 2、城域網(wǎng)(MAN) 城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network)是較大范圍內(nèi)的一種網(wǎng)絡。城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡3、廣域網(wǎng)(WAN) 廣域網(wǎng)(Wide Area

4、Network)不受地區(qū)的限制，廣域網(wǎng)也稱為遠程網(wǎng)。它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。4、互聯(lián)網(wǎng)即廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)及單機按照一定的通訊協(xié)議組成的國際計算機網(wǎng)絡?；ヂ?lián)網(wǎng)是指將兩臺計算機或者是兩臺以上的計算機終端、客戶端、服務端通過計算機信息技術(shù)的手段互相聯(lián)系起來的結(jié)果，人們可以與遠在千里之外的朋友相互發(fā)送郵件、共同完成一項工作、共同娛樂。功能主要表現(xiàn)在硬件資源共享、軟件資源共享和用戶間信息交換三個方面。 （1）硬件資源共享?？梢栽谌W(wǎng)范圍內(nèi)提供對處理資源、存儲資源、輸入輸出資源等昂貴設備的共享，使用戶節(jié)省投資，也便于集中管理和均衡分擔負荷。 （2）軟件資源共享。允許互聯(lián)網(wǎng)上的用戶遠程訪問各類

5、大弄數(shù)據(jù)庫，可以得到網(wǎng)絡文件傳送服務、遠地進程管理服務和遠程文件訪問服務，從而避免軟件研制上的重復勞動以及數(shù)據(jù)資源的重復存貯，也便于集中管理。 （3）用戶間信息交換。計算機網(wǎng)絡為分布在各地的用戶提供了強有力的通信手段。用戶可以通過計算機網(wǎng)絡傳送電子郵件、發(fā)布新聞消息和進行電子商務活動。什么是通信協(xié)議？計算機網(wǎng)絡中的通信協(xié)議有哪些？通信協(xié)議是指雙方實體完成通信或服務所必須遵循的規(guī)則和約定。協(xié)議定義了數(shù)據(jù)單元使用的格式，信息單元應該包含的信息與含義，連接方式，信息發(fā)送和接收的時序，從而確保網(wǎng)絡中數(shù)據(jù)順利地傳送到確定的地方。計算機網(wǎng)絡中的通信協(xié)議有：一：NETBEUI NETBEUI是為IBM開發(fā)的

6、非路由協(xié)議，用于攜帶NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和網(wǎng)絡 層尋址功能，既是其最大的優(yōu)點，也是其最大的缺點。因為它不需要附加的網(wǎng)絡地址和網(wǎng) 絡層頭尾，所以很快并很有效且適用于只有單個網(wǎng)絡或整個環(huán)境都橋接起來的小工作組環(huán)境。 因為不支持路由，所以NETBEUI永遠不會成為企業(yè)網(wǎng)絡的主要協(xié)議。NETBEUI幀中唯一 的地址是數(shù)據(jù)鏈路層媒體訪問控制（MAC）地址，該地址標識了網(wǎng)卡但沒有標識網(wǎng)絡。路由 器靠網(wǎng)絡地址將幀轉(zhuǎn)發(fā)到最終目的地，而NETBEUI幀完全缺乏該信息。 網(wǎng)橋負責按照數(shù)據(jù)鏈路層地址在網(wǎng)絡之間轉(zhuǎn)發(fā)通信，但是有很多缺點。因為所有的廣 播通信都必須轉(zhuǎn)發(fā)到每個網(wǎng)絡中，所以網(wǎng)橋的擴展性

7、不好。NETBEUI特別包括了廣播通信的記數(shù)并依賴它解決命名沖突。一般而言，橋接NETBEUI網(wǎng)絡很少超過100臺主機。 近年來依賴于第二層交換器的網(wǎng)絡變得更為普遍。完全的轉(zhuǎn)換環(huán)境降低了網(wǎng)絡的利用 率，盡管廣播仍然轉(zhuǎn)發(fā)到網(wǎng)絡中的每臺主機。事實上，聯(lián)合使用100-BASE-T Ethernet,允許轉(zhuǎn)換NetBIOS網(wǎng)絡擴展到350臺主機，才能避免廣播通信成為嚴重的問題。 二：IPX/SPX IPX是NOVELL用于NETWARE客戶端/服務器的協(xié)議群組，避免了NETBEUI的弱點。但是， 帶來了新的不同弱點。 IPX具有完全的路由能力，可用于大型企業(yè)網(wǎng)。它包括32位網(wǎng)絡地址，在單個環(huán)境中允 許

8、有許多路由網(wǎng)絡。 IPX的可擴展性受到其高層廣播通信和高開銷的限制。服務廣告協(xié)議（Service Adver tising Protocol,SAP)將路由網(wǎng)絡中的主機數(shù)限制為幾千。盡管SAP的局限性已經(jīng)被智能路由器和服務器配置所克服，但是，大規(guī)模IPX網(wǎng)絡的管理員仍是非常困難的工作。 三：TCP/IP 每種網(wǎng)絡協(xié)議都有自己的優(yōu)點，但是只有TCP/IP允許與Internet完全的連接。TCP/IP 是在60年代由麻省理工學院和一些商業(yè)組織為美國國防部開發(fā)的，即便遭到核攻擊而破壞了大部分網(wǎng)絡，TCP/IP仍然能夠維持有效的通信。ARPANET就是由基于協(xié)議開發(fā)的，并發(fā)展 成為作為科學家和工程師交

9、流媒體Internet。 TCP/IP同時具備了可擴展性和可靠性的需求。不幸的是犧牲了速度和效率（可是：TCP /IP的開發(fā)受到了政府的資助）。 Internet公用化以后，人們開始發(fā)現(xiàn)全球網(wǎng)的強大功能。Internet的普遍性是TCP/IP 至今仍然使用的原因。常常在沒有意識到的情況下，用戶就在自己的PC上安裝了TCP/IP棧 ，從而使該網(wǎng)絡協(xié)議在全球應用最廣。 TCP/IP的32位尋址功能方案不足以支持即將加入Internet的主機和網(wǎng)絡數(shù)。因而可能 代替當前實現(xiàn)的標準是IPv6。常見的網(wǎng)絡接入方式有哪些？各有何優(yōu)缺點？在接入網(wǎng)中，目前可供選擇的接入方式主要有PSTN、ISDN、DDN、L

10、AN、ADSL、VDSL、Cable-Modem、PON和LMDS9種，它們各有各的優(yōu)缺點。 PSTN撥號: 使用最廣泛 PSTN（Published Switched Telephone Network，公用電話交換網(wǎng)）技術(shù)是利用PSTN通過調(diào)制解調(diào)器撥號實現(xiàn)用戶接入的方式。這種接入方式是大家非常熟悉的一種接入方式，已經(jīng)達到仙農(nóng)定理確定的信道容量極限，這種速率遠遠不能夠滿足寬帶多媒體信息的傳輸需求; 但由于電話網(wǎng)非常普及，用戶終端設備Modem很便宜，大約在100500元之間，而且不用申請就可開戶，只要家里有電腦，把電話線接入Modem就可以直接上網(wǎng)。 ISDN(Integrated Ser

11、vice Digital Network，綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng))接入技術(shù)俗稱“一線通”，它采用數(shù)字傳輸和數(shù)字交換技術(shù)，將電話、傳真、數(shù)據(jù)、圖像等多種業(yè)務綜合在一個統(tǒng)一的數(shù)字網(wǎng)絡中進行傳輸和處理。用戶利用一條ISDN用戶線路，可以在上網(wǎng)的同時撥打電話、收發(fā)傳真，就像兩條電話線一樣。ISDN基本速率接口有兩條64kbps的信息通路和一條16kbps的信令通路，簡稱2B+D，當有電話撥入時，它會自動釋放一個B信道來進行電話接聽。就像普通撥號上網(wǎng)要使用Modem一樣，用戶使用ISDN也需要專用的終端設備，主要由網(wǎng)絡終端NT1和ISDN適配器組成。網(wǎng)絡終端NT1好像有線電視上的用戶接入盒一樣必不可少，它為IS

12、DN適配器提供接口和接入方式。ISDN適配器和Modem一樣又分為內(nèi)置和外置兩類，內(nèi)置的一般稱為ISDN內(nèi)置卡或ISDN適配卡；外置的ISDN適配器則稱之為TA。ISDN內(nèi)置卡價格在300400元左右，而TA則在1000元左右。 ISDN接入技術(shù)示意如圖3所示。用戶采用ISDN撥號方式接入需要申請開戶，初裝費根據(jù)地區(qū)不同而會不同，一般開銷在幾百至1000元不等。ISDN的極限帶寬為128kbps，各種測試數(shù)據(jù)表明，雙線上網(wǎng)速度并不能翻番，從發(fā)展趨勢來看，窄帶ISDN也不能滿足高質(zhì)量的VOD等寬帶應用。 DDN專線: 面向集團企業(yè) DDN是英文Digital Data Network的

13、縮寫，這是隨著數(shù)據(jù)通信業(yè)務發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種新型網(wǎng)絡。DDN的主干網(wǎng)傳輸媒介有光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星信道等，用戶端多使用普通電纜和雙絞線。DDN將數(shù)字通信技術(shù)、計算機技術(shù)、光纖通信技術(shù)以及數(shù)字交*連接技術(shù)有機地結(jié)合在一起，提供了高速度、高質(zhì)量的通信環(huán)境，可以向用戶提供點對點、點對多點透明傳輸?shù)臄?shù)據(jù)專線出租電路，為用戶傳輸數(shù)據(jù)、圖像、聲音等信息。DDN的通信速率可根據(jù)用戶需要在N×64kbps(N=132)之間進行選擇，當然速度越快租用費用也越高。用戶租用DDN業(yè)務需要申請開戶。DDN的收費一般可以采用包月制和計流量制，這與一般用戶撥號上網(wǎng)的按時計費方式不同。ADSL: 個人寬帶流

14、行風 ADSL(Asymmetrical Digital Subscriber Line，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路)是一種能夠通過普通電話線提供寬帶數(shù)據(jù)業(yè)務的技術(shù)，也是目前極具發(fā)展前景的一種接入技術(shù)。ADSL素有“網(wǎng)絡快車”之美譽，因其下行速率高、頻帶寬、性能優(yōu)、安裝方便、不需交納電話費等特點而深受廣大用戶喜愛，成為繼Modem、ISDN之后的又一種全新的高效接入方式。ADSL方案的最大特點是不需要改造信號傳輸線路，完全可以利用普通銅質(zhì)電話線作為傳輸介質(zhì)，配上專用的Modem即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速傳輸。其有效的傳輸距離在35公里范圍以內(nèi)。在ADSL接入方案中，每個用戶都有單獨的一條線路與ADSL局端相連，

15、它的結(jié)構(gòu)可以看作是星形結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)傳輸帶寬是由每一個用戶獨享的。 VDSL: 更高速的寬帶接入 VDSL比ADSL還要快。使用VDSL，短距離內(nèi)的最大下傳速率可達55Mbps，上傳速率可達2.3Mbps（將來可達19.2Mbps，甚至更高）。VDSL使用的介質(zhì)是一對銅線，有效傳輸距離可超過1000米。但VDSL技術(shù)仍處于發(fā)展初期，長距離應用仍需測試，端點設備的普及也需要時間。目前有一種基于以太網(wǎng)方式的VDSL，接入技術(shù)使用QAM調(diào)制方式，它的傳輸介質(zhì)也是一對銅線，在1.5公里的范圍之內(nèi)能夠達到雙向?qū)ΨQ的10Mbps傳輸，即達到以太網(wǎng)的速率。如果這種技術(shù)用于寬帶運營商社區(qū)的接入，可以大大降低成本。

16、這樣做的原因是: 近兩年寬帶建設牽引的社區(qū)用戶上網(wǎng)率較低，一般在5%10%左右，為了節(jié)省接入設備和提高端口利用率，故采用此方案我們分別測算過采用VDSL技術(shù)與LAN技術(shù)的社區(qū)建設成本，發(fā)現(xiàn)對于一個1000戶的社區(qū)而言，如果上網(wǎng)率為8%，采用VDSL方案要比LAN方案節(jié)省5萬元左右投資。雖然表面上看VDSL方案增加了VDSL用戶端和局端設備，但它比LAN方案省去了光電模塊，并用室外雙絞線替代光纜，從而減少了建設成本。 Cable-modem: 用于有線網(wǎng)絡 Cable-Modem(線纜調(diào)制解調(diào)器)是近兩年開始試用的一種超高速Modem，它利用現(xiàn)成的有線電視(CATV)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，已是比較成熟

17、的一種技術(shù)。隨著有線電視網(wǎng)的發(fā)展壯大和人們生活質(zhì)量的不斷提高，通過Cable Modem利用有線電視網(wǎng)訪問Internet已成為越來越受業(yè)界關注的一種高速接入方式。由于有線電視網(wǎng)采用的是模擬傳輸協(xié)議，因此網(wǎng)絡需要用一個Modem來協(xié)助完成數(shù)字數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化。Cable-Modem與以往的Modem在原理上都是將數(shù)據(jù)進行調(diào)制后在Cable(電纜)的一個頻率范圍內(nèi)傳輸，接收時進行解調(diào)，傳輸機理與普通Modem相同，不同之處在于它是通過有線電視CATV的某個傳輸頻帶進行調(diào)制解調(diào)的。Cable Modem連接方式可分為兩種：即對稱速率型和非對稱速率型。前者的Data Upload(數(shù)據(jù)上傳)速率和Data

18、 Download(數(shù)據(jù)下載)速率相同，都在500kbps2Mbps之間；后者的數(shù)據(jù)上傳速率在500kbps10Mbps之間，數(shù)據(jù)下載速率為2Mbps40Mbps。 采用Cable-Modem上網(wǎng)的缺點是由于Cable Modem模式采用的是相對落后的總線型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，這就意味著網(wǎng)絡用戶共同分享有限帶寬; 另外，購買Cable-Modem和初裝費也都不算很便宜，這些都阻礙了Cable-Modem接入方式在國內(nèi)的普及。但是，它的市場潛力是很大的，畢竟中國CATV網(wǎng)已成為世界第一大有線電視網(wǎng)，其用戶已達到8000多萬。另外，Cable-Modem技術(shù)主要是在廣電部門原有線電視線路上進行改造時采用，此

19、種方案與新興寬帶運營商的社區(qū)建設進行成本比較沒有意義。 無源光網(wǎng)絡接入: 光纖入戶 PON（無源光網(wǎng)絡）技術(shù)是一種點對多點的光纖傳輸和接入技術(shù)，下行采用廣播方式，上行采用時分多址方式，可以靈活地組成樹形、星形、總線形等拓撲結(jié)構(gòu)，在光分支點不需要節(jié)點設備，只需要安裝一個簡單的光分支器即可，具有節(jié)省光纜資源、帶寬資源共享、節(jié)省機房投資、設備安全性高、建網(wǎng)速度快、綜合建網(wǎng)成本低等優(yōu)點。 PON包括ATM-PON（APON，即基于ATM的無源光網(wǎng)絡）和Ethernet-PON（EPON，即基于以太網(wǎng)的無源光網(wǎng)絡）兩種。APON技術(shù)發(fā)展得比較早，它還具有綜合業(yè)務接入、QoS服務質(zhì)量保證等獨有的

20、特點，ITU-T的G.983建議規(guī)范了ATM-PON的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)、基本組成和物理層接口，我國信息產(chǎn)業(yè)部也已制定了完善的APON技術(shù)標準。PON接入設備主要由OLT、ONT、ONU組成，由無源光分路器件將OLT的光信號分到樹形網(wǎng)絡的各個ONU。一個OLT可接32個ONT或ONU，一個ONT可接8個用戶，而ONU可接32個用戶，因此，一個OLT最大可負載1024個用戶。PON技術(shù)的傳輸介質(zhì)采用單芯光纖，局端到用戶端最大距離為20公里，接入系統(tǒng)總的傳輸容量為上行和下行各155Mbps，每個用戶使用的帶寬可以從64kbps到155Mbps靈活劃分，一個OLT上所接的用戶共享155Mbps帶寬。例如富士通

21、EPON產(chǎn)品OLT設備有A550，ONT設備有A501、A550最大有12個PON口，每個PON中下行至每個A501是100M帶寬; 而每個PON口上所接的A501上行帶寬是共享的。PON接入技術(shù)見圖7所示。我們分別測算過采用EPON技術(shù)與LAN技術(shù)的社區(qū)成本投入，發(fā)現(xiàn)對于一個1000戶的社區(qū)，如果上網(wǎng)率為8%，采用EPON方案相比LAN方案（室內(nèi)布線進行了優(yōu)化）在成本上沒有優(yōu)勢，但在以后的維護上會節(jié)省維護費用。而室內(nèi)布線采用優(yōu)化和沒有采用優(yōu)化的兩種LAN方案在建設成本上差距較大。出現(xiàn)這種差距的原因是: 優(yōu)化方案節(jié)省了室內(nèi)布線的材料，相對施工費也降低了，另外，由于采用集中管理方式，交換機的端口利用率大大增加，從而減少了樓道交換機的數(shù)量，相應也就降低了在設備上的投資。 LMDS接入: 無線通信 這是目前可用于社區(qū)寬帶接入的一種無線接入技術(shù)，在該接入方式中，一個基站可以覆蓋直徑20公里的區(qū)域，每個基站可以負載2.4萬用戶，每個終端用戶的帶寬可達到25Mbps。但是，它的帶寬總?cè)萘繛?00Mbps，每基站下的用戶共享帶寬，因此一個基站如果負載用戶較多，那么每個用戶所分到帶寬就很