計(jì)算機(jī)英語（第4版）課文翻譯與課后答案《計(jì)算機(jī)英語》參考譯文第一單元：計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)科學(xué)課文A：計(jì)算機(jī)概覽一、引言計(jì)算機(jī)是一種電子設(shè)備，它能接收一套指令或一個(gè)程序，然后通過對數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算或?qū)ζ渌问降男畔⑦M(jìn)行處理來執(zhí)行該程序。要不是由于計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)代的高科技世界是不可能產(chǎn)生的。不同類型和大小的計(jì)算機(jī)在整個(gè)社會(huì)被用于存儲(chǔ)和處理各種數(shù)據(jù)，從保密政府文件、銀行交易到私人家庭賬目。計(jì)算機(jī)通過自動(dòng)化技術(shù)開辟了制造業(yè)的新紀(jì)元，而且它們也增強(qiáng)了現(xiàn)代通信系統(tǒng)的性能。在幾乎每一個(gè)研究和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，從構(gòu)建宇宙模型到產(chǎn)生明天的氣象報(bào)告，計(jì)算機(jī)都是必要的工具，并且它們的應(yīng)用本身就開辟了人們推測的新領(lǐng)域。數(shù)據(jù)庫服務(wù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使各種各樣的信息源可供使用。同樣的先進(jìn)技術(shù)也使侵犯個(gè)人隱私和商業(yè)秘密成為可能。計(jì)算機(jī)犯罪已經(jīng)成為作為現(xiàn)代技術(shù)代價(jià)組成部分的許多風(fēng)險(xiǎn)之一。二、歷史第一臺(tái)加法機(jī)是法國科學(xué)家、數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家布萊斯?帕斯卡于1642年設(shè)計(jì)的，它是數(shù)字計(jì)算機(jī)的先驅(qū)。這個(gè)裝置使用了一系列帶有10個(gè)齒的輪子，每個(gè)齒代表從0到9的一個(gè)數(shù)字。輪子互相連接，從而通過按照正確的齒數(shù)向前轉(zhuǎn)動(dòng)輪子，就可以將數(shù)字彼此相加。17世紀(jì)70年代，德國哲學(xué)家和數(shù)學(xué)家戈特弗里德?威廉?萊布尼茲對這臺(tái)機(jī)器進(jìn)行了改良，設(shè)計(jì)了一臺(tái)也能做乘法的機(jī)器。法國發(fā)明家約瑟夫一瑪麗?雅卡爾，在設(shè)計(jì)自動(dòng)織機(jī)時(shí)，使用了穿孔的薄木板來控制復(fù)雜圖案的編織。在19世紀(jì)80年代期間，美國統(tǒng)計(jì)學(xué)家赫爾曼?何勒里斯，想出了使用類似雅卡爾的木板那樣的穿孔卡片來處理數(shù)據(jù)的主意。通過使用一種將穿孔卡片從電觸點(diǎn)上移過的系統(tǒng)，他得以為1890年的美國人口普查匯編統(tǒng)計(jì)信息。1、分析機(jī)也是在19世紀(jì)，英國數(shù)學(xué)家和發(fā)明家查爾斯？巴比奇，提出了現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)的原理。他構(gòu)想出旨在處理復(fù)雜數(shù)學(xué)題的若干機(jī)器，如差分機(jī)。許多歷史學(xué)家認(rèn)為，巴比奇及其合伙人，數(shù)學(xué)家奧古斯塔?埃達(dá)?拜倫，是現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)的真正先驅(qū)。巴比奇的設(shè)計(jì)之一，分析機(jī)，具有現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的許多特征。它有一個(gè)以一疊穿孔卡片的形式存在的輸入流、一個(gè)保存數(shù)據(jù)的“倉庫”、一個(gè)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算的“工廠”和一個(gè)產(chǎn)生永久性紀(jì)錄的打印機(jī)。巴比奇未能將這個(gè)想法付諸實(shí)踐，盡管在那個(gè)時(shí)代它在技術(shù)上很可能是可行的。2、早期的計(jì)算機(jī)模擬計(jì)算機(jī)是19世紀(jì)末開始制造的。早期型號(hào)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)的軸和齒輪來進(jìn)行計(jì)算的。用任何其他方法都難以計(jì)算的方程近似數(shù)值，可以用這樣的機(jī)器來求得。開爾文勛爵制造了一臺(tái)機(jī)械潮汐預(yù)報(bào)器，這實(shí)際上就是一臺(tái)專用模擬計(jì)算機(jī)。第一次和第二次世界大戰(zhàn)期間，機(jī)械模擬計(jì)算系統(tǒng)，以及后來的電動(dòng)模擬計(jì)算系統(tǒng)，在潛艇上被用作魚雷航線預(yù)測器，在飛機(jī)上被用作轟炸瞄準(zhǔn)具的控制器。有人還設(shè)計(jì)了另一個(gè)系統(tǒng)，用于預(yù)測密西西比河流域春天的洪水。3、電子計(jì)算機(jī)第二次世界大戰(zhàn)期間，以倫敦北面的布萊切利公園為工作地點(diǎn)的一組科學(xué)家和數(shù)學(xué)家，制造了最早的全電子數(shù)字計(jì)算機(jī)之一：“巨人”。到1943年12月，這個(gè)包含了1500個(gè)真空管1的“巨人”開始運(yùn)轉(zhuǎn)了。它被以艾倫？圖靈為首的小組用于破譯德國用恩尼格碼加密的無線電報(bào)，他們的嘗試大部分是成功的。除此而外，在美國，約翰?阿塔納索夫和克利福德？貝里早在1939年就在艾奧瓦州立學(xué)院制造了一臺(tái)原型電子機(jī)。這臺(tái)原型機(jī)和后來的研究工作都是悄悄完成的，而且后來因1945年電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)（ENIAC）的研制而顯得相形見細(xì)。ENIAC被授予了專利。但是，數(shù)十年后，在1973年，當(dāng)該機(jī)被揭露吸收了在阿塔納索夫一貝里計(jì)算機(jī)中首次使用的原理后，這項(xiàng)專利被廢除了。圖1A-1：ENIAC是最早的全電子數(shù)字計(jì)算機(jī)之一。ENIAC（見圖1A-1）含有18,000個(gè)真空管，具有每分鐘幾百次的乘法運(yùn)算速度，但是，其程序最初是通過導(dǎo)線傳送到處理器內(nèi)的，必須由人工更改。根據(jù)美籍匈牙利數(shù)學(xué)家約翰?馮?諾伊曼的想法，后來制造的機(jī)器帶有一個(gè)程序存儲(chǔ)器。指令像數(shù)據(jù)一樣存儲(chǔ)在“存儲(chǔ)器”中，使計(jì)算機(jī)在執(zhí)行過程中擺脫了紙帶閱讀器的速度限制，并使問題在不給計(jì)算機(jī)重新接線的情況下得以解決。20世紀(jì)50年代末，晶體管在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用，標(biāo)志著比在真空管機(jī)器情況下體積小、速度快、用途廣的邏輯元件的出現(xiàn)。由于晶體管使用的功率小得多，壽命也長得多，僅這項(xiàng)發(fā)展本身就導(dǎo)致了被稱之為第二代計(jì)算機(jī)的改良機(jī)器的產(chǎn)生。元件變小了，元件的間距也變小了，而且系統(tǒng)的制造成本也變得低得多。4、集成電路20世紀(jì)60年代末，集成電路（見圖1A-2）得到采用，從而有可能將許多晶體管制作在一塊硅襯底上，晶體管之間用覆鍍在適當(dāng)位置的導(dǎo)線相連接。集成電路導(dǎo)致價(jià)格、尺寸和故障率的進(jìn)一步降低。20世紀(jì)70年代中期，隨著大規(guī)模集成電路利后來的超大規(guī)模集成電路（微芯片）的采用，成千上萬個(gè)彼此相連的晶體管被蝕刻在一塊硅襯底上，于是微處理器成為現(xiàn)實(shí)。圖1A-2：集成電路那么，再回過頭來看看現(xiàn)代計(jì)算機(jī)處理開關(guān)值的能力：20世紀(jì)70年代的計(jì)算機(jī)一般一次能夠處理8個(gè)開關(guān)值。也就是說，在每個(gè)循環(huán)中，它們能處理8個(gè)二進(jìn)制數(shù)字或位的數(shù)據(jù)。8個(gè)位為一組，稱為一個(gè)字節(jié)；每個(gè)字節(jié)包含256個(gè)開與關(guān)（或0與1）的可能模式。每個(gè)模式相當(dāng)于一條指令、一條指令的一部分或者一個(gè)特定的數(shù)據(jù)類型，如一個(gè)數(shù)字、一個(gè)字符或一個(gè)圖形符號(hào)。例如，11010010這個(gè)模式可能是二進(jìn)制數(shù)據(jù)——在此情況下代表210這個(gè)十進(jìn)制數(shù)字，或者它可能是一條指令，告訴計(jì)算機(jī)將存儲(chǔ)在其交換設(shè)備中的數(shù)據(jù)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)芯片某個(gè)位置的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。一次能處理16、32和64位數(shù)據(jù)的處理器的研制，提高了計(jì)算機(jī)的速度。一臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠處理的全部可識(shí)別模式——操作總清單——稱為其指令集。隨著現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展，這兩個(gè)因素——能夠同時(shí)處理的位數(shù)和指令集的大小——在繼續(xù)增長。不論尺寸大小，現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)在概念上都是類似的。然而，根據(jù)成本與性能，它們可分為幾類：個(gè)人計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)，一種成本較低的機(jī)器，通常只有桌面大?。ūM管“膝上型計(jì)算機(jī)”小到能夠放入公文包，而“掌上型計(jì)算機(jī)”能夠放入口袋）；工作站，一種具2有增強(qiáng)型圖形與通信能力、從而使其對于辦公室工作特別有用的微型計(jì)算機(jī)；小型計(jì)算機(jī)，一般就個(gè)人使用而言太昂貴，其性能適合于工商企業(yè)、學(xué)?；?qū)嶒?yàn)室；以及大型機(jī)，一種大型的昂貴機(jī)器，具有滿足大規(guī)模工商企業(yè)、政府部門、科研機(jī)構(gòu)或者諸如此類機(jī)構(gòu)需要的能力（其中體積最大、速度最快的稱為巨型計(jì)算機(jī)）。一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)不是單一的機(jī)器。確切地說，它是由5個(gè)不同的要素組成的系統(tǒng)：（1）中央處理器；（2）輸入設(shè)備；（3）存儲(chǔ)設(shè)備；（4）輸出設(shè)備；以及（5）被稱作總線的通信網(wǎng)絡(luò)，它將系統(tǒng)的所有要素連接起來并將系統(tǒng)與外界連接起來。四、編程一個(gè)程序就是一系列指令，告訴計(jì)算機(jī)硬件對數(shù)據(jù)執(zhí)行什么樣的操作。程序可以內(nèi)嵌在硬件本身里，或以軟件的形式獨(dú)立存在。在一些專門或“專用”計(jì)算機(jī)中，操作指令被嵌入其電路里；常見的例子有計(jì)算器、手表、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)和微波爐中的微型計(jì)算機(jī)。另一方面，通用計(jì)算機(jī)盡管含有一些內(nèi)置的程序（在只讀存儲(chǔ)器中）或者指令（在處理器芯片中），但依靠外部程序來執(zhí)行有用的任務(wù)。計(jì)算機(jī)一旦被編程，就只能做在任何特定時(shí)刻控制它的軟件所允許它做的事情。廣泛使用的軟件包括一系列各種各樣的應(yīng)用程序——告訴計(jì)算機(jī)如何執(zhí)行各種任務(wù)的指令。五、未來的發(fā)展計(jì)算機(jī)發(fā)展的一個(gè)持續(xù)不斷的趨勢是微小型化，亦即將越來越多的電路元件壓縮在越來越小的芯片空間內(nèi)的努力。研究人員也在設(shè)法利用超導(dǎo)性來提高電路的功能速度。超導(dǎo)性是在超低溫條件下在某些材料中觀察到的電阻減小現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)發(fā)展的另一個(gè)趨勢是“第五代”計(jì)算機(jī)的研制工作，亦即研制可以解決復(fù)雜問題而且其解決方法用“創(chuàng)造性的”這個(gè)詞來形容或許最終名副其實(shí)的計(jì)算機(jī)，理想的目標(biāo)是真正的人工智能。正在積極探索的一條道路是并行處理計(jì)算，亦即利用許多芯片來同時(shí)執(zhí)行數(shù)個(gè)不同的任務(wù)。一種重要的并行處理方法是模仿神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。另?個(gè)持續(xù)不斷的趨勢是計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)的增加。計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在使用由衛(wèi)星和電纜鏈路構(gòu)成的世界范圍的數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)，來將全球的計(jì)算機(jī)連在一起。此外，大量的研究工作還投入在探索“光”計(jì)算機(jī)的可能性上——這種硬件處理的不是電脈沖而是快得多的光脈沖。第二單元：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)課文A：計(jì)算機(jī)硬件一、引言計(jì)算機(jī)硬件是計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需要的設(shè)備，由可被物理操縱的部件組成。這些部件的功能一般分為3個(gè)主要類別：輸入、輸出和存儲(chǔ)。這些類別的部件與微處理器相連接，特別是與計(jì)算機(jī)的中央處理器相連接。中央處理器系電子線路，它通過稱為總線的線路或電路來提供計(jì)算能力和對計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。另一方面，軟件是計(jì)算機(jī)用來處理數(shù)據(jù)的一套指令，如文字處理程序或電子游戲。這些程序通常被存儲(chǔ)起來，并由計(jì)算機(jī)硬件調(diào)入和調(diào)出中央處理器。軟件也控制著硬件如何利用：例如，如何從存儲(chǔ)設(shè)備中檢索信息。輸入與輸出硬件的交互是由基本輸入/輸出系統(tǒng)（BIOS）軟件控制的。盡管微處理器在技術(shù)上仍被認(rèn)為是硬件，但其部分功能也與計(jì)算機(jī)軟件有關(guān)系。既然微處理器同時(shí)具有硬件與軟件的特征，它們因此經(jīng)常被稱作固件。二、輸入硬件輸入硬件由給計(jì)算機(jī)提供信息和指令的外部設(shè)備——亦即計(jì)算機(jī)中央處理器以外的部件——組成。光筆是帶有光敏端頭的輸入筆，用來在計(jì)算機(jī)顯示屏上直接寫畫，或者通過按光筆上的夾子或用光筆接觸屏幕來在屏幕上選擇信息。這種筆含有光傳感器，用于識(shí)別筆所經(jīng)過的屏幕部分。鼠標(biāo)是為一只手抓握而設(shè)計(jì)的指示設(shè)備。它在底部有一個(gè)檢測裝置（通常3是一個(gè)圓球），使用戶能夠通過在一個(gè)平面上移動(dòng)鼠標(biāo)來控制屏幕上指針或光標(biāo)的運(yùn)動(dòng)。該裝置滑過平面時(shí)，光標(biāo)隨著在屏幕上移動(dòng)。要在屏幕上選擇項(xiàng)目或命令，用戶就點(diǎn)擊鼠標(biāo)上的按鈕。操縱桿是由一根桿子組成的指示設(shè)備，該桿以向多個(gè)方向移動(dòng)來操縱計(jì)算機(jī)屏幕上的光標(biāo)或者其他圖形對象。鍵盤是一個(gè)像打字機(jī)的設(shè)備，它使用戶得以向計(jì)算機(jī)鍵入文本和命令。有些鍵盤有特殊功能鍵或集成指示設(shè)備，如軌跡球或者可以讓用戶通過手指的移動(dòng)來移動(dòng)屏幕上光標(biāo)的觸敏區(qū)。光掃描儀利用光感應(yīng)設(shè)備將圖片或文本等形式的圖像轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的電子信號(hào)。例如，一張照片可以掃入一臺(tái)計(jì)算機(jī)，然后包括在該計(jì)算機(jī)創(chuàng)建的文本文件中。兩種最常見的掃描儀類型是平板掃描儀和手持式掃描儀，前者類似?臺(tái)辦公室用復(fù)印機(jī)，后者用手動(dòng)的方式從要處理的圖像上掃過。麥克風(fēng)是將聲音轉(zhuǎn)換成可被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)、處理和回放的信號(hào)的設(shè)備。語音識(shí)別模塊是將話語轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的信息的設(shè)備。調(diào)制解調(diào)器代表調(diào)制器一解調(diào)器，是將計(jì)算機(jī)與電話線連接、允許信息傳送給或接收自另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的設(shè)備。每臺(tái)發(fā)送或接收信息的計(jì)算機(jī)都必須與調(diào)制解調(diào)器相連接。一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送的信息由調(diào)制解調(diào)器轉(zhuǎn)換成音頻信號(hào)，然后通過電話線傳送到接收端調(diào)制解調(diào)器，由其將信號(hào)轉(zhuǎn)換成接收端計(jì)算機(jī)能夠理解的信息。輸出硬件由將信息從計(jì)算機(jī)中央處理器傳給計(jì)算機(jī)用戶的外部設(shè)備構(gòu)成。視頻顯示器或屏幕將計(jì)算機(jī)生成的信息轉(zhuǎn)換成可視信息。顯示器一般有兩種形式：陰極射線管視頻屏幕和液晶顯示視頻屏幕?；陉帢O射線管的屏幕或監(jiān)視器看起來就像一臺(tái)電視機(jī)。從中央處理器輸出的信息，使用電子束顯示出來，其過程是電子束掃描熒光屏，而熒光屏則發(fā)出光并產(chǎn)生圖像。基于液晶顯示器的屏幕將可視信息顯示在比基于陰極射線管的視頻監(jiān)視器平且小的屏幕上。液晶顯示器常常用于膝上型計(jì)算機(jī)。打印機(jī)將計(jì)算機(jī)輸出的文本和圖像打印在紙上。點(diǎn)陣打印機(jī)使用細(xì)小的金屬絲打擊色帶，從而形成字符。激光打印機(jī)使用光束在磁鼓上畫圖像，然后由磁鼓吸起稱為墨粉的微小黑粒。墨粉熔凝到紙上，形成圖像。噴墨打印機(jī)將小墨滴噴射到紙上，形成字符和圖像。四、存儲(chǔ)硬件存儲(chǔ)硬件永久性地存儲(chǔ)信息和程序，供計(jì)算機(jī)檢索。兩種主要的存儲(chǔ)設(shè)備是磁盤驅(qū)動(dòng)器和存儲(chǔ)器。磁盤驅(qū)動(dòng)器有幾種類型：硬盤、軟盤、磁光盤和光盤。硬盤驅(qū)動(dòng)器將信息存儲(chǔ)在盤中嵌入的磁性顆粒中。硬盤驅(qū)動(dòng)器通常是計(jì)算機(jī)的固定部分，能存儲(chǔ)大量的信息并對其進(jìn)行非?？焖俚臋z索。軟盤驅(qū)動(dòng)器也將信息存儲(chǔ)在磁性顆粒中，但這些顆粒是嵌入可移動(dòng)的盤中的，而這些盤既可能是軟的也可能是硬的。軟盤比硬盤存儲(chǔ)的信息少，檢索該信息的速度也慢得多。磁光盤驅(qū)動(dòng)器將信息存儲(chǔ)在對激光和磁場均敏感的可移動(dòng)盤±o它們可存儲(chǔ)的信息通常與硬盤一樣多，但檢索速度稍微慢一點(diǎn)。由反射材料制成的光盤，其表面燒蝕出凹陷區(qū)。光盤驅(qū)動(dòng)器（只讀光盤存儲(chǔ)器，CD-ROM）就是將信息存儲(chǔ)于此。存儲(chǔ)在只讀光盤存儲(chǔ)器上的信息不能擦除或用新信息蓋寫。它們能夠存儲(chǔ)和硬盤驅(qū)動(dòng)器差不多的信息量，但信息檢索速度比其慢。存儲(chǔ)器指存儲(chǔ)信息供中央處理器快速檢索的計(jì)算機(jī)芯片。隨機(jī)存儲(chǔ)器（RAM）用來存儲(chǔ)操作計(jì)算機(jī)程序的信息和指令。通常，程序由磁盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)區(qū)調(diào)到隨機(jī)存儲(chǔ)器中。隨機(jī)存儲(chǔ)器也稱作易失性存儲(chǔ)器，因?yàn)楫?dāng)計(jì)算機(jī)的電源關(guān)閉時(shí)，計(jì)算機(jī)芯片中的信息隨著丟失。只讀存儲(chǔ)器（ROM）包含必須永久性可供計(jì)算機(jī)操作使用的關(guān)鍵信息和軟件，如從開機(jī)到關(guān)機(jī)一直指揮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的操作系統(tǒng)。只讀存儲(chǔ)器叫做非易失性存儲(chǔ)器，因?yàn)楫?dāng)計(jì)算機(jī)的電源關(guān)閉時(shí)，存儲(chǔ)芯片中的信息不會(huì)丟失。有些設(shè)備有不止一種用途。例如，軟盤也可用作輸入設(shè)備，如果它們含有計(jì)算機(jī)用戶要4使用和處理的信息的話。此外，它們也可用作輸出設(shè)備，如果用戶想將計(jì)算結(jié)果存儲(chǔ)在它們上面的話。五、硬件的連接要想運(yùn)轉(zhuǎn)，硬件需要物理連接，使部件之間能夠通信和交互?？偩€提供了一種常見的互連系統(tǒng)。它由一組導(dǎo)線或電路組成，在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部組成部分之間協(xié)調(diào)和移動(dòng)信息。計(jì)算機(jī)總線由兩條通道組成：--條由中央處理器用來給數(shù)據(jù)定位，叫做地址總線；另一條用來將該數(shù)據(jù)送往那個(gè)地址，叫做數(shù)據(jù)總線?？偩€可用兩個(gè)特征來描述：一次可以處理的信息量——稱為總線寬度，以及傳送這些數(shù)據(jù)的速度。串行連接是一根或一組導(dǎo)線，用于將信息從中央處理器傳送到外部設(shè)備，如鼠標(biāo)、鍵盤、調(diào)制解調(diào)器、掃描儀和一些類型的打印機(jī)。這種連接一次只能傳送一段數(shù)據(jù)，因此比較慢。使用串行連接的好處在于它能提供遠(yuǎn)距離的有效連接。并行連接使用多組導(dǎo)線來同時(shí)傳送數(shù)個(gè)信息塊。多數(shù)掃描儀利打印機(jī)使用這種連接方式。并行連接比串行連接速度快得多，但它僅限于中央處理器和外部設(shè)備之間不到3米（10英尺）的距離。第三單元：計(jì)算機(jī)語言與編程課文A：編程語言一、引言在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，編程語言是用于編寫可由計(jì)算機(jī)運(yùn)行的一系列指令（計(jì)算機(jī)程序）的人工語言。與英語等自然語言相類似，編程語言有詞匯、語法和句法。然而，自然語言不適合為計(jì)算機(jī)編程，因?yàn)樗鼈儠?huì)引起歧義，也就是說它們的詞匯和語法結(jié)構(gòu)可能被用多種方式進(jìn)行解釋。用于計(jì)算機(jī)編程的語言必須有簡單的邏輯結(jié)構(gòu)，它們的語法、拼寫和標(biāo)點(diǎn)符號(hào)規(guī)則必須精確。編程語言在復(fù)雜性和通用程度上差異很大。一些編程語言是為了處理特定類型的計(jì)算問題或?yàn)榱擞糜谔囟ㄐ吞?hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而編寫的。例如，F(xiàn)ORTRAN和COBOL等編程語言是為解決某些普遍的編程問題類型而編寫的——FORTRAN是為了科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，而COBOL是為了商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。盡管這些語言旨在處理特定類型的計(jì)算機(jī)問題，但它們具有很高的可移植性，也就是說它們可以用來為多種類型的計(jì)算機(jī)編程。其他的語言，如機(jī)器語言，是為一種特定型號(hào)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，甚至是一臺(tái)特定的計(jì)算機(jī)，在某些研究領(lǐng)域使用而編寫的。最常用的編程語言具有很高的可移植性，可以用于有效地解決不同類型的計(jì)算問題。像C、PASCAL和BASIC這樣的語言就屬于這一范畤。二、語言類型編程語言可分為低級(jí)語言和高級(jí)語言。低級(jí)編程語言或機(jī)器語言，是編程語言中最基礎(chǔ)的類型，可以被計(jì)算機(jī)直接理解。機(jī)器語言視計(jì)算機(jī)制造商與型號(hào)不同而有所區(qū)別。高級(jí)語言是必須首先翻譯成機(jī)器語言計(jì)算機(jī)才能理解和處理的編程語言。C、C++、PASCAL和FORTRAN都是高級(jí)語言的例子。匯編語言是中級(jí)語言，非常接近于機(jī)器語言，沒有其他高級(jí)語言所表現(xiàn)出的語言復(fù)雜程度，但仍然得翻譯成機(jī)器語言。1、機(jī)器語言在機(jī)器語言中，指令被寫成計(jì)算機(jī)能夠直接理解的1和0（稱作位）序列。一條機(jī)器語言指令一般告訴計(jì)算機(jī)4件事：（1）到計(jì)算機(jī)主存（隨機(jī)存儲(chǔ)器）的什么位置去找一兩個(gè)數(shù)字或簡單的數(shù)據(jù)片；（2）要執(zhí)行的簡單操作，如將兩個(gè)數(shù)字相加；（3）在主存的什么位置存放該簡單操作的結(jié)果；（4）到什么位置去找下一條要執(zhí)行的指令。盡管所有的可執(zhí)行程序最終都是以機(jī)器語言的形式被計(jì)算機(jī)讀入的，但它們并非都是用機(jī)器語言編寫的。直接用機(jī)5器語言編程極端困難，因?yàn)橹噶钍?和1的序列。一條典型的機(jī)器語言指令可能寫成1001011001011,意思是把存儲(chǔ)寄存器A的內(nèi)容加到存儲(chǔ)寄存器B的內(nèi)容中。2、高級(jí)語言高級(jí)語言是相對復(fù)雜的一系列語句，它們使用來自人類語言的詞匯和句法。高級(jí)語言比匯編語言或機(jī)器語言類似于正常的人類語言，因此用高級(jí)語言來編寫復(fù)雜的程序比較容易。這些編程語言可以更快地開發(fā)更大和更復(fù)雜的程序。然而，高級(jí)語言必須由稱為編譯器的另外一種程序翻譯成機(jī)器語言，計(jì)算機(jī)才能理解它們。因?yàn)檫@個(gè)原因，與用匯編語言編寫的程序相比較，用高級(jí)語言編寫的程序可能運(yùn)行時(shí)間長，占用內(nèi)存多。3、匯編語言計(jì)算機(jī)程序員通過使用匯編語言，使機(jī)器語言程序比較容易編寫。在匯編語言中，每個(gè)語句大致對應(yīng)于一條機(jī)器語言指令。匯編語言的語句是借助易于記憶的命令編寫的。在一個(gè)典型的匯編語言語句中，把存儲(chǔ)寄存器A的內(nèi)容加到存儲(chǔ)寄存器B的內(nèi)容中這一命令，可能寫成ADDB,A,匯編語言與機(jī)器語言具有某些共同的特征。例如，對特定的位進(jìn)行操控,用匯編語言和機(jī)器語言都是可行的。當(dāng)盡量減少程序的運(yùn)行時(shí)間很重要時(shí)，程序員就使用匯編語言，因?yàn)閺膮R編語言到機(jī)器語言的翻譯相對簡單。匯編語言也用于計(jì)算機(jī)的某個(gè)部分必須被直接控制的情況，如監(jiān)視器上的單個(gè)點(diǎn)或者單個(gè)字符向打印機(jī)的流動(dòng)。三、高級(jí)語言的分類高級(jí)語言通常分為面向過程語言、函數(shù)式語言、面向?qū)ο笳Z言或邏輯語言。當(dāng)今最常見的高級(jí)語言是面向過程語言。在這種語言中，執(zhí)行某個(gè)完整功能的一個(gè)或多個(gè)相關(guān)的語句塊組成一個(gè)程序模塊或過程，而且被給予諸如“過程A”一類名稱。如果在程序的其他地方需要同樣的操作序列，可以使用一個(gè)簡單的語句調(diào)回這個(gè)過程。實(shí)質(zhì)上，一個(gè)過程就是一個(gè)小型程序。一個(gè)大型程序可以通過將執(zhí)行不同任務(wù)的過程組合在一起而構(gòu)成。過程語言使程序變得比較短，而且比較容易被計(jì)算機(jī)讀取，但要求程序員將每個(gè)過程都設(shè)計(jì)得足夠通用，能用于不同的情況。函數(shù)式語言像對待數(shù)學(xué)函數(shù)一樣對待過程，并允許像處理程序中的任何其他數(shù)據(jù)一樣處理它們。這就使程序構(gòu)造在更高、更嚴(yán)密的水平上得以實(shí)現(xiàn)。函數(shù)式語言也允許變量一在程序運(yùn)行過程中可以被用戶指定和更改的數(shù)據(jù)符號(hào)——只被賦值一次。這樣，通過減少對語句執(zhí)行的確切順序給予關(guān)注的必要性，就簡化了編程，因?yàn)?個(gè)變量沒有必要每次在一個(gè)程序語句中用到，都重新聲明或重新說明。來自函數(shù)式語言的許多思想已經(jīng)成為許多現(xiàn)代過程語言的關(guān)鍵部分。面向?qū)ο笳Z言是函數(shù)式語言的發(fā)展結(jié)果。在面向?qū)ο笳Z言中，用來編寫程序的代碼和由程序處理的數(shù)據(jù)，組合成叫做對象的單元。對象進(jìn)一步組合成類，而類則定義對象必須具有的屬性。類的一個(gè)簡單例子就是書這個(gè)類。這個(gè)類中的對象可能是小說和短篇小說。對象還有某些與其相關(guān)的功能，稱為方法。計(jì)算機(jī)通過使用一個(gè)對象的某種方法來訪問該對象。方法對對象中的數(shù)據(jù)執(zhí)行某種操作，然后將值返回給計(jì)算機(jī)。對象的類也可進(jìn)一步組合成層，而在層中一個(gè)類的對象可繼承另一個(gè)類的方法。面向?qū)ο笳Z言提供的這種結(jié)構(gòu)，使該語言對于復(fù)雜的編程任務(wù)非常有用。邏輯語言將邏輯用作其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。邏輯程序由事實(shí)組和“如果一則”規(guī)則構(gòu)成，“如果一則”規(guī)則具體說明一組事實(shí)如何可以從其他事實(shí)組中推斷出來，例如：如果X語句為真，則丫語句為假。在這樣一個(gè)程序的執(zhí)行過程中，一條輸入語句可以按照邏輯從程序中的其他語句推斷出來。許多人工智能程序使用這種語言編寫。6四、語言結(jié)構(gòu)與成分編程語言使用特定類型的語句或指令，來給程序提供功能結(jié)構(gòu)。程序中的一個(gè)語句是表達(dá)一個(gè)簡單想法的基本句子——它的目的是給計(jì)算機(jī)一條基本指令。語句定義所允許的數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)如何處理以及過程和函數(shù)的工作方式。程序員使用語句來操控編程語言的常見成分，如變量和宏（程序中的小程序段）。數(shù)據(jù)聲明語句給稱為變量的那些程序元素以名稱和屬性。變量在程序中可以賦予不同的值。變量可以具有的屬性稱為類型，它們包括：變量中能保存哪些可能的值；這些值中使用何種程度的數(shù)值精度；以及一個(gè)變量可以如何以有組織結(jié)構(gòu)的方式——如以表或數(shù)組的形式——表示一組比較簡單的值。在許多編程語言中，一個(gè)關(guān)鍵的數(shù)據(jù)類型是指針。指針變量本身沒有值，而是含有計(jì)算機(jī)可以用來查找某個(gè)其他變量的信息——也就是說，它們指向另一個(gè)變量。表達(dá)式是語句的一段，用于描述要對一些程序變量執(zhí)行的一系列計(jì)算操作，如X+Y/Z,其中X、Y和Z為變量，加法和除法是計(jì)算操作。賦值語句給一個(gè)變量賦予得自某個(gè)表達(dá)式的值，而條件語句則指定要被測試、然后用于選擇接下來應(yīng)該執(zhí)行的其他語句的表達(dá)式。過程和函數(shù)語句將某些代碼塊定義為以后可在程序中回調(diào)的過程或函數(shù)。這些語句也定義程序員可選的變量和參數(shù)種類，以及當(dāng)表達(dá)式訪問過程或函數(shù)時(shí)代碼所返回的值的類型。許多編程語言也容許叫做宏的小翻譯程序。宏將那些用程序員定義的語言結(jié)構(gòu)編寫的代碼段翻譯成編程語言可以理解的語句。五、歷史編程語言幾乎可以追溯到20世紀(jì)40年代數(shù)字計(jì)算機(jī)發(fā)明之時(shí)。隨著商用計(jì)算機(jī)的推出，最早的匯編語言出現(xiàn)于20世紀(jì)50年代末。最早的過程語言是在20世紀(jì)50年代末到60年代初開發(fā)的：約翰？巴克斯創(chuàng)造了FORTRAN語言，接著格雷斯?霍珀創(chuàng)造了COBOL語言。第一種函數(shù)式語言是LISP,由約翰?麥卡錫于20世紀(jì)50年代末編寫。所有這3種語言今天仍在廣泛使用，但經(jīng)歷過大量更新。20世紀(jì)60年代末，出現(xiàn)了最早的面向?qū)ο笳Z言，如SIMULA語言。邏輯語言在20世紀(jì)70年代中期隨著PROLOG語言的推出而變得廣為人知，PROLOG語言是一種用于編寫人工智能軟件的語言。在20世紀(jì)70年代，過程語言繼續(xù)發(fā)展，出現(xiàn)了ALGOL、BASIC,PASCAL,C和Ada等語言。SMALLTALK語言是一種具有高度影響力的面向?qū)ο笳Z言，它導(dǎo)致了面向?qū)ο笳Z言與過程語言在C++和更近期的JAVA語言中的結(jié)合。盡管純粹邏輯語言的流行程度已經(jīng)下降，但其以關(guān)系語言形式用于現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫的變種卻變得非常重要，如結(jié)構(gòu)化查詢語言。第四單元：軟件開發(fā)課文A：計(jì)算機(jī)程序一、引言計(jì)算機(jī)程序是指揮計(jì)算機(jī)執(zhí)行某種處理功能或功能組合的一套指令。要使指令得到執(zhí)行，計(jì)算機(jī)必須執(zhí)行程序，也就是說，計(jì)算機(jī)要讀取程序，然后按準(zhǔn)確的順序?qū)嵤┏绦蛑芯幋a的步驟，直至程序結(jié)束。一個(gè)程序可多次執(zhí)行，而且，取決于用戶提供給計(jì)算機(jī)的選項(xiàng)和數(shù)據(jù)，每次執(zhí)行可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。程序分為兩大類：應(yīng)用程序和操作系統(tǒng)。應(yīng)用程序直接為用戶執(zhí)行某種功能，如處理文字或玩游戲。操作系統(tǒng)管理計(jì)算機(jī)以及與之相連的各種資源和設(shè)備，如隨機(jī)存儲(chǔ)器、硬盤驅(qū)7動(dòng)器、監(jiān)視器、犍盤、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器，以便其他程序可以使用它們。操作系統(tǒng)的例子包括:DOS、Windows95、OS/2和UNIX.二、程序開發(fā)軟件設(shè)計(jì)者使用經(jīng)常被稱為實(shí)用程序或開發(fā)程序的專門應(yīng)用程序來創(chuàng)建新程序。程序員使用稱為文本編輯程序的另一種程序，來以稱為編程語言的特殊符號(hào)編寫新程序。程序員使用文本編輯程序創(chuàng)建一個(gè)文本文件，這個(gè)文本文件是一個(gè)有序指令表，也稱為程序源文件。構(gòu)成程序源文件的單個(gè)指令稱為源代碼。在這個(gè)時(shí)候，一種專門的應(yīng)用程序?qū)⒃创a翻譯成機(jī)器語言或目標(biāo)代碼——操作系統(tǒng)將認(rèn)作真程序并能夠執(zhí)行的一種格式。將源代碼翻譯成目標(biāo)代碼的應(yīng)用程序有3種：編譯程序、解釋程序和匯編程序。這3種應(yīng)用程序有不同的操作方式，對不同類型的編程語言進(jìn)行操作，但是，它們都要達(dá)到將編程語言翻譯成機(jī)器語言的相同目的。編譯程序?qū)⑹褂肍ORTRAN,C和Pascal等高級(jí)編程語言編寫的文本文件一次性從源代碼翻譯成目標(biāo)代碼。這不同于BASIC等解釋執(zhí)行的語言所采取的方式。在解釋執(zhí)行的語言中，程序是隨著每條指令的執(zhí)行而逐個(gè)語句地翻譯成目標(biāo)代碼的。解釋執(zhí)行的語言的優(yōu)點(diǎn)是，它們可以立即開始執(zhí)行程序，而不需要等到所有的源代碼都得到編譯。對程序的更改也可以相當(dāng)快地進(jìn)行，無需等到程序重新編譯完。解釋執(zhí)行的語言的缺點(diǎn)是，它們執(zhí)行起來慢，因?yàn)槊看芜\(yùn)行程序，都必須對整個(gè)程序一次一條指令地翻譯。另一方面，編譯執(zhí)行的語言只編譯一次，因此計(jì)算機(jī)執(zhí)行起來可比解釋執(zhí)行的語言快得多。由于這個(gè)原因，編譯執(zhí)行的語言比解釋執(zhí)行的語言常用，而且，在專業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域幾乎總是應(yīng)用編譯執(zhí)行的語言。另一種翻譯程序是匯編程序，它用于以匯編語言編寫的程序或程序組成部分。匯編語言也是一種編程語言，但它遠(yuǎn)比其他類型的高級(jí)語言類似于機(jī)器語言。在匯編語言中，一個(gè)語句通常可以翻譯成機(jī)器語言的一條指令。今天，匯編語言很少用來編寫整個(gè)程序，而是最常用于程序員需要直接控制計(jì)算機(jī)某方面功能的情況下。程序經(jīng)常編寫為一組較小的程序片，每片表示整個(gè)應(yīng)用程序的某個(gè)方面。每片獨(dú)立編譯之后，一種稱為連接程序的程序?qū)⑺蟹g好的程序片組合成一個(gè)可執(zhí)行程序。程序罕有第一次能夠正確運(yùn)行的，所以一種稱為調(diào)試程序的程序常被用來幫助查找稱為程序錯(cuò)誤的問題。調(diào)試程序通常在運(yùn)行的程序中檢測到一個(gè)事件，并將程序員指引到該事件在程序代碼中的起源。Java等最近出現(xiàn)的編程系統(tǒng)，采取多種方法相結(jié)合的方式創(chuàng)建和執(zhí)行程序。編譯程序取來Java源程序，并將其翻譯成中間形式。這樣的中間程序隨后通過因特網(wǎng)傳送給計(jì)算機(jī)，而計(jì)算機(jī)里的解釋程序接著將中間形式作為應(yīng)用程序來執(zhí)行。三、程序元素多數(shù)程序僅由少數(shù)幾種步驟構(gòu)成，這些步驟在整個(gè)程序中在不同的上下文和以不同的組合方式多次重復(fù)。最常見的步驟執(zhí)行某種計(jì)算，然后按程序員指定的順序，進(jìn)入程序的下—個(gè)步驟。程序經(jīng)常需要多次重復(fù)不長的一系列步驟，例如：在瀏覽游戲得分表并從中找出最高得分時(shí)。這種重復(fù)的代碼序列稱為循環(huán)。計(jì)算機(jī)具有的使其如此有用的能力之一，是它們能夠作出條件判定，并根據(jù)正在處理的數(shù)據(jù)的值執(zhí)行不同的指令。if-then-else（如果一則一否則）語句執(zhí)行這種功能，采用的方法是測試某個(gè)數(shù)據(jù)片，然后根據(jù)結(jié)果從兩個(gè)指令序列中選擇一個(gè)。這些選擇對象中的指令之一可能是一個(gè)goto語句，用以指引計(jì)算機(jī)從程序的另一個(gè)部分選擇下一條指令。例如，一個(gè)程8序可能比較兩個(gè)數(shù)，并視比較結(jié)果而分支到程序的另一個(gè)部分：Ifxisgreaterthanythengotoinstruction#10elsecontinue程序經(jīng)常不止一次地使用特定的一系列步驟。這樣的一系列步驟可以組合成一個(gè)子例程，而子例程根據(jù)需要可在主程序的不同部分進(jìn)行調(diào)用或訪問。每次調(diào)用一個(gè)子例程，計(jì)算機(jī)都會(huì)記住該調(diào)用發(fā)生時(shí)自己在程序中所處的位置，以便在運(yùn)行完這個(gè)子例程后還能夠回到那里。在每次調(diào)用之前，程序可以指定子例程使用不同的數(shù)據(jù)，從而允許一個(gè)通用性很強(qiáng)的代碼片只編寫一次，但以多種方式使用。大多數(shù)程序使用幾種不同的子例程。其中最常用的是函數(shù)、過程、庫、系統(tǒng)例程以及設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。函數(shù)是?種短的子例程，用來計(jì)算某個(gè)值，如角的計(jì)算，而該值計(jì)算機(jī)僅用一條基本指令無法計(jì)算。過程執(zhí)行的是比較復(fù)雜的功能，如給一組名字排序。庫是為多種不同程序使用而編寫的子例程。系統(tǒng)例程類似于庫程序，但實(shí)際上用于操作系統(tǒng)。它們?yōu)閼?yīng)用程序提供某種服務(wù)，如打印一行文字。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是一種系統(tǒng)例程，它們加到操作系統(tǒng)中，以使計(jì)算機(jī)能夠與掃描儀、調(diào)制解調(diào)器或打印機(jī)等新設(shè)備通信。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序常常具有可以作為應(yīng)用程序直接執(zhí)行的特征。這使用戶得以直接控制設(shè)備。這一點(diǎn)很有用，例如：在彩色打印機(jī)更換墨盒后需要重新調(diào)整以達(dá)到最佳打印質(zhì)量的情況下。四、程序功能現(xiàn)代計(jì)算機(jī)通常將程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可以隨機(jī)訪問的某種形式的磁性存儲(chǔ)介質(zhì)上，如固定放在計(jì)算機(jī)內(nèi)的硬盤或者便攜式軟盤。這些磁盤上稱為目錄的額外信息，指明盤上各種程序的名稱、它們寫入盤中的時(shí)間以及它們在磁盤介質(zhì)上的起始位置。用戶命令計(jì)算機(jī)執(zhí)行一個(gè)特定應(yīng)用程序時(shí)，操作系統(tǒng)就瀏覽這些目錄，找到程序，并將一個(gè)副本讀入隨機(jī)存儲(chǔ)器。操作系統(tǒng)然后命令中央處理器開始執(zhí)行程序開頭的指令。程序開頭的指令為計(jì)算機(jī)處理信息作好準(zhǔn)備，其方法是在隨機(jī)存儲(chǔ)器中找到空閑存儲(chǔ)單元來容納工作數(shù)據(jù)，從盤中檢索用戶指出的標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)和默認(rèn)值的副本，并在監(jiān)視器上繪制初始顯示。應(yīng)用程序通過調(diào)用系統(tǒng)例程來對用戶輸入的任何信息都要求一個(gè)副本。操作系統(tǒng)將如此輸入的任何數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)部形式。應(yīng)用程序然后使用該信息決定下一步干什么，如執(zhí)行某項(xiàng)期望的處理功能——像重新格式化一頁文本或從盤上的另一個(gè)文件獲取一些額外信息。兩種情況無論是哪一種，都要調(diào)用其他系統(tǒng)例程，以事實(shí)上完成結(jié)果的顯示或?qū)ΡP上文件的訪問。運(yùn)行結(jié)束或接到退出的提示時(shí)，應(yīng)用程序進(jìn)行進(jìn)一步的系統(tǒng)調(diào)用，以確保所有需要保存的數(shù)據(jù)已寫回磁盤。然后，應(yīng)用程序向操作系統(tǒng)進(jìn)行最后一次系統(tǒng)調(diào)用，指明它已運(yùn)行結(jié)束。操作系統(tǒng)接下來釋放隨機(jī)存儲(chǔ)器和該應(yīng)用程序使用的任何設(shè)備，并等待用戶的命令，以開始運(yùn)行另一個(gè)程序。五、歷史人們以程序的形式存儲(chǔ)指令序列已經(jīng)有幾個(gè)世紀(jì)了。18世紀(jì)的音樂盒和19世紀(jì)末與20世紀(jì)初的自動(dòng)鋼琴，就可以播放音樂程序。這些程序以一系列金屬針或紙孔的形式存儲(chǔ)，每一行（針或孔）表示何時(shí)演奏一個(gè)音符，而針或孔則表明此時(shí)演奏什么音符。19世紀(jì)初，隨著法國發(fā)明家約瑟夫-瑪麗?雅卡爾發(fā)明由穿孔卡片控制的織機(jī)，對物理設(shè)備更精巧的控制變得常見了。在編織特定圖案的過程中，織機(jī)的各個(gè)部分得進(jìn)行機(jī)械定位。為了使這個(gè)過程自動(dòng)化，雅卡爾使用一張紙質(zhì)卡片代表織機(jī)的一個(gè)定位，用卡片上的孔來指示應(yīng)該執(zhí)行織機(jī)的哪種操作。整條花毯的編織可編碼到一疊這樣的卡片上，同樣的一疊E片每次使用都會(huì)編9出相同的花毯圖案。在開發(fā)和使用的程序中，有的由24,000多張卡片構(gòu)成。世界上第一臺(tái)可編程的機(jī)器是由英國數(shù)學(xué)家和發(fā)明家查爾斯？巴比奇設(shè)計(jì)的，但他從未完全制造成該機(jī)器。這臺(tái)叫做分析機(jī)的機(jī)器，使用和雅卡爾織機(jī)類似的穿孔卡片，來選擇每個(gè)步驟應(yīng)該執(zhí)行的具體算術(shù)運(yùn)算。插入不同的卡片組，就會(huì)改變機(jī)器執(zhí)行的運(yùn)算。這種機(jī)器幾乎能在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)中找到所有的對應(yīng)物，但它是機(jī)械化的，而非電氣化的。分析機(jī)的制造從未完成，因?yàn)橹圃焖枰募夹g(shù)當(dāng)時(shí)不存在。供分析機(jī)使用的最早卡片組式程序是由詩人拜倫勛爵的女兒、英國數(shù)學(xué)家奧古斯塔?埃達(dá)?拜倫開發(fā)的。由于這個(gè)原因，她被公認(rèn)為世界上第一位程序員?，F(xiàn)代的內(nèi)部存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序概念是由美籍匈牙利數(shù)學(xué)家約翰?馮?諾伊曼于1945年首先提出來的。馮?諾伊曼的想法是，使用計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器既存儲(chǔ)數(shù)據(jù)又存儲(chǔ)程序。這樣，程序可被視為數(shù)據(jù)，可像數(shù)據(jù)一樣被其他程序處理。這一想法極大地簡化了在計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)與執(zhí)行程序的任務(wù)。六、未來由于計(jì)算機(jī)使用的增加，自20世紀(jì)50年代以來，計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅猛。作為對用戶需求和技術(shù)進(jìn)步的反應(yīng)，計(jì)算機(jī)程序在這一時(shí)期經(jīng)歷了許多變化。計(jì)算領(lǐng)域的新思想，如并行計(jì)算、分布式計(jì)算和人工智能，從根本上改變了一度決定程序形式與功能的傳統(tǒng)概念。致力于并行計(jì)算領(lǐng)域研究的計(jì)算機(jī)科學(xué)家們，推出了許多新的程序模型。在并行計(jì)算中，多個(gè)中央處理器同時(shí)合作處理同一個(gè)問題。一個(gè)問題的組成部分由不同的處理器同時(shí)處理，這樣就加快了問題的解決速度。由于并行處理計(jì)算機(jī)的極端復(fù)雜性，以及使其盡可能有效地運(yùn)行所包含的困難，為這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)程序的科學(xué)家和工程師面臨著許多挑戰(zhàn)。一種稱為分布式計(jì)算的并行計(jì)算，使用多個(gè)互連計(jì)算機(jī)的中央處理器來解決問題。用來在分布式計(jì)算應(yīng)用環(huán)境下處理信息的計(jì)算機(jī)，常常通過因特網(wǎng)連接。因特網(wǎng)的應(yīng)用正在成為分布式計(jì)算的一種特別有用的形式，尤其是在使用Java等編程語言的情況下。在這種應(yīng)用中，用戶登錄到一個(gè)站點(diǎn)，并下載一個(gè)Java程序到其計(jì)算機(jī)上。該Java程序運(yùn)行時(shí)，就會(huì)與其所來自的站點(diǎn)上的其他程序通信，也可以與不同計(jì)算機(jī)或站點(diǎn)上運(yùn)行的其他程序通信。人工智能研究已經(jīng)帶來其他幾種新的編程風(fēng)格。例如，邏輯程序不是由供計(jì)算機(jī)盲目執(zhí)行的單個(gè)指令構(gòu)成，而是由成套的規(guī)則組成：如果x發(fā)生，則執(zhí)行y。一種稱為推理機(jī)的特殊程序，在向其提出一個(gè)新問題時(shí)，就使用這些規(guī)則來“推理”出一個(gè)結(jié)論。邏輯程序的用途包括自動(dòng)監(jiān)控復(fù)雜系統(tǒng)和證明數(shù)學(xué)定理。一種全然不同的計(jì)算方法稱為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在這種計(jì)算中沒有傳統(tǒng)意義上的程序。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一組高度互連的簡單處理單元，旨在模擬大腦。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不是像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣通過程序來指揮信息處理，而是依靠其處理單元的連接方式來處理信息。給神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)編程的實(shí)現(xiàn)方法是，給其提供輸入與輸出數(shù)據(jù)的已知模式，并調(diào)整處理單元之間各種互連的相對重要性，直到完成所期望的模式匹配。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通常在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)上模擬，但是，不同于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)程序，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)的能力。第五單元：軟件過程課文A：軟件過程模型一、引言一個(gè)軟件過程是生產(chǎn)出軟件產(chǎn)品的一系列活動(dòng)。這些活動(dòng)可能涉及使用一種像Java或C這樣的標(biāo)準(zhǔn)編程語言從零開始開發(fā)軟件。然而，開發(fā)新軟件越來越多地使用的方法是，擴(kuò)展和修改現(xiàn)有系統(tǒng)，以及配置和集成現(xiàn)成軟件或系統(tǒng)組件。一個(gè)軟件過程模型是對一個(gè)軟件過程的一種抽象表示。每個(gè)過程模型都從一個(gè)特定角度10表示一個(gè)過程，因此都只提供有關(guān)那個(gè)過程的部分信息。本文介紹幾種非常通用的過程模型（有時(shí)稱為過程范例），并從體系結(jié)構(gòu)的角度描述它們。也就是說，我們看到的是過程的框架，而非具體活動(dòng)的細(xì)節(jié)。這些類屬模型不是對軟件過程的規(guī)定性描述。確切點(diǎn)說，它們是過程的抽象，可用于解釋軟件開發(fā)的不同方法。你可以將其視為可擴(kuò)展和調(diào)整以創(chuàng)建更為具體軟件工程過程的過程框架。這里論述的過程模型是瀑布模型、演化開發(fā)和基于組件的軟件工程。這3種類屬過程模型在當(dāng)前的軟件工程實(shí)踐中廣泛使用。它們不是互不相容，而是經(jīng)常一起使用，尤其是在大型系統(tǒng)開發(fā)的情況下。一個(gè)較大型系統(tǒng)內(nèi)的子系統(tǒng)可使用不同的方法開發(fā)。因此，盡管分別討論這些模型比較方便，但應(yīng)該明白，實(shí)際上它們經(jīng)常結(jié)合使用。二、瀑布模型最早公布的軟件開發(fā)過程模型源自比較通用的系統(tǒng)工程過程。這種模型如圖5A-1所示。由于從一個(gè)階段到另一個(gè)階段的瀑布狀級(jí)聯(lián)，該模型稱為瀑布模型或軟件生命周期。該模型的主要階段映射基本的開發(fā)活動(dòng)：1、需求分析與定義。系統(tǒng)的服務(wù)、約束和目標(biāo)要經(jīng)過與系統(tǒng)用戶的磋商加以確定。然后，它們得到詳細(xì)定義并作為系統(tǒng)規(guī)格說明。2、系統(tǒng)與軟件設(shè)計(jì)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程將需求劃分成需硬件或軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的部分。該過程確立一個(gè)總的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。軟件設(shè)計(jì)涉及到確定和描述基本的軟件系統(tǒng)抽象及其相互關(guān)系。3、實(shí)現(xiàn)與單元測試。在這個(gè)階段，軟件設(shè)計(jì)被實(shí)現(xiàn)為一組程序或程序單元。單元測試涉及到驗(yàn)證每個(gè)單元是否符合其規(guī)格說明。4、集成與系統(tǒng)測試。單個(gè)的程序單元或程序進(jìn)行集成并作為一個(gè)完整系統(tǒng)進(jìn)行測試，以確保軟件需求已得到滿足。測試之后，軟件系統(tǒng)交付客戶。5、運(yùn)行與維護(hù)。通常（但并非必定），這是軟件生命周期最長的階段。系統(tǒng)經(jīng)過安裝投入實(shí)際使用。維護(hù)涉及到糾正在軟件生命周期前面階段沒有發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤，改進(jìn)系統(tǒng)單元的實(shí)現(xiàn)，并隨著新需求的發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)系統(tǒng)的服務(wù)。原則上，每個(gè)階段的結(jié)果都要形成一份或多份經(jīng)過批準(zhǔn)的文件。前一個(gè)階段未結(jié)束，下一個(gè)階段不應(yīng)開始。實(shí)際上，這些階段重疊并互相饋送信息。在設(shè)計(jì)期間，需求方面存在的問題得到識(shí)別；在編碼期間，設(shè)計(jì)問題被發(fā)現(xiàn)，等等。軟件過程并非一個(gè)簡單的線性模型，而是涉及到一系列迭代的開發(fā)活動(dòng)。由于編制和批準(zhǔn)文件的成本，迭代需要大筆開銷，而且需要做大量重復(fù)工作。因此，經(jīng)過少數(shù)迭代之后，通常應(yīng)凍結(jié)開發(fā)的某些部分，如規(guī)格說明，并繼續(xù)進(jìn)行后面的開發(fā)階段。存在的問題留待以后解決，置之不顧，或者通過編程繞過去。這樣倉促凍結(jié)需求，可能意味圖5AT：軟件生命周期運(yùn)行與維護(hù)集成與系統(tǒng)測試實(shí)現(xiàn)與單元測試系統(tǒng)與軟件設(shè)計(jì)需求定義著系統(tǒng)將難以滿足用戶的要求。由于使用實(shí)現(xiàn)技巧規(guī)避了設(shè)計(jì)問題，這也可能導(dǎo)致不良的系11統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在最后的生命周期階段（運(yùn)行與維護(hù)），軟件投入使用。最初軟件需求中存在的錯(cuò)誤與疏漏被發(fā)現(xiàn)，程序與設(shè)計(jì)錯(cuò)誤浮現(xiàn)，而且新的功能需要得到確定。因此，為保持有用性，系統(tǒng)必須演變。進(jìn)行有關(guān)更改（軟件維護(hù)）可能涉及到重復(fù)以前的過程階段。瀑布模型的優(yōu)點(diǎn)在于每個(gè)階段都編制文件，而且它與其他的工程過程模型相符合。其主要問題在于將項(xiàng)目僵硬地劃分成不同的階段。在過程的一個(gè)早期階段，必須定下決心，從而使得應(yīng)對客戶需求變化很困難。因此，只有在需求得到很好理解、在系統(tǒng)開發(fā)期間不可能發(fā)生根本性變化的情況下，才應(yīng)使用瀑布模型。然而，瀑布模型體現(xiàn)了在其他工程項(xiàng)目中所使用的過程模型類型。所以，基于這種方法的軟件過程仍然用于軟件開發(fā)，特別是當(dāng)有關(guān)軟件項(xiàng)目是一個(gè)較大系統(tǒng)工程項(xiàng)目的一部分時(shí)。演化開發(fā)基于這樣的思想：開發(fā)一個(gè)初始的實(shí)現(xiàn)，讓其接受用戶評論，并讓其經(jīng)過多個(gè)版本的改進(jìn)，一直到開發(fā)出能夠滿足需要的系統(tǒng)（圖5A-2）。規(guī)格說明、開發(fā)及驗(yàn)證活動(dòng)不是分開進(jìn)行，而是交叉進(jìn)行，各項(xiàng)活動(dòng)之間有快速的信息反饋。演化開發(fā)有兩個(gè)基本類型：1、探索式開發(fā)。在這種類型中，過程的目標(biāo)是與客戶協(xié)作探索其需求，并交付一個(gè)最終的系統(tǒng)。開發(fā)從業(yè)已理解的系統(tǒng)部分開始。隨著增添客戶提出的新特征，系統(tǒng)不中間版本并行活動(dòng)圖5A-2：演化開發(fā)描述最終版本初始版本開發(fā)驗(yàn)證規(guī)格說明斷演變。2、拋棄式原型開發(fā)。在這種類型中，演化開發(fā)過程的目標(biāo)是理解客戶的需求，從而為系統(tǒng)開發(fā)比較好的需求定義。原型集中試驗(yàn)沒有很好理解的客戶需求。在生產(chǎn)滿足客戶眼下需要的系統(tǒng)時(shí)，軟件開發(fā)的演化方法常常比瀑布方法有效?；谘莼椒ǖ能浖^程的優(yōu)點(diǎn)是，規(guī)格說明可以漸進(jìn)地開發(fā)。隨著用戶增進(jìn)對其問題的理解，這種理解可以反映在軟件系統(tǒng)中。然而，從工程和管理的角度來看，演化方法存在兩個(gè)問題：1、過程缺乏可視性。管理員需要定期交付的產(chǎn)品來衡量進(jìn)度。在快速開發(fā)系統(tǒng)的情況下，編制反映每個(gè)系統(tǒng)版本的文件不合算。2、系統(tǒng)常常缺乏良好的結(jié)構(gòu)。不斷的更改往往會(huì)破壞軟件的結(jié)構(gòu)。吸收軟件更改變得越來越困難，越來越成本高昂。對于中小型系統(tǒng)（上至50萬行代碼），演化方法或許是最佳的開發(fā)方法。對于不同小組開發(fā)系統(tǒng)不同部分的大型、復(fù)雜、長壽命系統(tǒng)，演化開發(fā)存在的問題尤為嚴(yán)重。使用這種方法難以建立一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，這使得集成各小組的貢獻(xiàn)變得很難。對于大型系統(tǒng)，建議使用一種混合過程，將瀑布模型和演化開發(fā)模型的最佳特征結(jié)合起12來。這可能涉及到使用演化方法開發(fā)一個(gè)拋棄式原型，以解決系統(tǒng)規(guī)格說明中存在的不確定性。然后，可使用一種結(jié)構(gòu)化程度比較高的方法重新實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。得到很好理解的系統(tǒng)部分可使用基于瀑布模型的過程進(jìn)行規(guī)格說明和開發(fā)。事先難以進(jìn)行規(guī)格說明的其他系統(tǒng)部分，如用戶界面，無例外地應(yīng)使用探索式編程方法來開發(fā)。四、基于組件的軟件工程大多數(shù)軟件項(xiàng)目都存在某種程度的軟件復(fù)用。通常，這是非正式發(fā)生的。參加項(xiàng)目的人知道有現(xiàn)成的設(shè)計(jì)或編碼類似于他們所需的設(shè)計(jì)或編碼。他們尋找這些設(shè)計(jì)或編碼，根據(jù)需要對其進(jìn)行修改，并將其吸收進(jìn)他們的系統(tǒng)。對于使用演化方法進(jìn)行快速系統(tǒng)開發(fā)，復(fù)用常常是必要的。這種非正式復(fù)用的發(fā)生是不考慮所使用的開發(fā)過程的。然而，在過去幾年中，出現(xiàn)了一種軟件開發(fā)方法，這種方法使用得越來越多，它依靠復(fù)用，被稱為基于組件的軟件工程。這種面向復(fù)用的方法依靠大量的可復(fù)用軟件組件，以及用于這些組件的某種集成框架。有時(shí)，這些組件本身就是可提供文本格式化或數(shù)值計(jì)算等特定功能的系統(tǒng)（商用現(xiàn)成系統(tǒng)）?；诮M件的軟件工程的類屬過程模型如圖5A-3所示。就最初的需求規(guī)格說明階段和驗(yàn)證階段而言，面向復(fù)用過程與其他過程相類似，但它的中間階段與其他過程不同。這些階段是：1、組件分析。在有需求規(guī)格說明的情況下，搜索實(shí)現(xiàn)該規(guī)格的組件。通常，不存在完全相符的組件?？赡鼙皇褂玫慕M件只在某種程度上提供所要求的功能。2、需求修改。在這個(gè)階段，使用已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的組件的相關(guān)信息分析需求，然后修改需求以反映可用的組件。在無法進(jìn)行修改的情況下，可能重新進(jìn)入組件分析活動(dòng)，以搜索可供選擇的解決方案。3、帶復(fù)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。在這個(gè)階段，設(shè)計(jì)系統(tǒng)框架或復(fù)用現(xiàn)有的框架。設(shè)計(jì)員考慮到復(fù)用的組件，并組織安排框架使其適應(yīng)復(fù)用的要求。如果得不到可復(fù)用的組件，可能得設(shè)計(jì)一些新軟件。4、開發(fā)與集成。無法外部獲得的軟件要進(jìn)行開發(fā)，組件和商用現(xiàn)成系統(tǒng)要集成以創(chuàng)建新的系統(tǒng)。系統(tǒng)集成在這種模型中可能是開發(fā)過程的一部分，而非一項(xiàng)分開的活動(dòng)?；诮M件的軟件工程具有減少需要開發(fā)的軟件量并因此降低成本與風(fēng)險(xiǎn)的明顯優(yōu)點(diǎn)。它通常也可更快地交付軟件。然而，需求方面的妥協(xié)不可避免，這可能導(dǎo)致系統(tǒng)不能滿足用戶的真正需要。此外，可復(fù)用組件的新版本不受其使用機(jī)構(gòu)的控制，因此喪失了對系統(tǒng)演變的某些控制。圖5A-3：基于組件的軟件工程需求規(guī)格說明組件分析需求修改帶復(fù)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)驗(yàn)證開發(fā)與集成第六單元：數(shù)據(jù)庫13課文A：數(shù)據(jù)庫概覽一、引言數(shù)據(jù)存儲(chǔ)傳統(tǒng)上是使用單獨(dú)的沒有聯(lián)系的文件，這些文件有時(shí)稱為平面文件。在過去，一個(gè)機(jī)構(gòu)中的每個(gè)應(yīng)用程序都使用自己的文件。例如，在一個(gè)大學(xué)中，每個(gè)部門都可能有其自己的文件集：檔案辦公室保存著關(guān)于學(xué)生信息和學(xué)生成績的文件；經(jīng)濟(jì)資助辦公室保存著其自己的關(guān)于需要經(jīng)濟(jì)資助以繼續(xù)學(xué)業(yè)的學(xué)生的文件；調(diào)度辦公室保存著教授的姓名和他們所教的課程；工薪發(fā)放部門保存著其自己的關(guān)于全體教職員工（包括教授）的文件，等等。然而，所有這些平面文件今天都可結(jié)合成一個(gè)實(shí)體——供整個(gè)大學(xué)使用的數(shù)據(jù)庫。雖然難以給出一個(gè)普遍接受的數(shù)據(jù)庫定義，但我們使用下面常見的定義：一個(gè)數(shù)據(jù)庫是被一個(gè)機(jī)構(gòu)內(nèi)的應(yīng)用程序所使用的具有邏輯相干性的相關(guān)數(shù)據(jù)的集合。二、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)定義、創(chuàng)建和維護(hù)數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)也允許對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行受控的訪問。一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)由5個(gè)組成部分構(gòu)成：硬件、軟件、數(shù)據(jù)、用戶和規(guī)程。1、硬件硬件是指允許訪問數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)物理系統(tǒng)。例如，終端、硬盤、主機(jī)和工作站被認(rèn)為是數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的硬件組成部分。2、軟件軟件是指允許用戶訪問、維護(hù)和更新數(shù)據(jù)的實(shí)際程序。另外，軟件還控制著哪個(gè)用戶可以對數(shù)據(jù)庫中的哪部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行訪問。3、數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在物理存儲(chǔ)設(shè)備上。在一個(gè)數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)是獨(dú)立于對其進(jìn)行訪問的軟件的一個(gè)實(shí)體。這種獨(dú)立使一個(gè)機(jī)構(gòu)可以在不必更改物理數(shù)據(jù)及其存儲(chǔ)方式的情況下更改軟件。如果一個(gè)機(jī)構(gòu)決定使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，那么該機(jī)構(gòu)所需要的所有信息都應(yīng)作為一個(gè)實(shí)體保存在一起，可由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的軟件訪問。4、用戶在數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中，用戶這個(gè)術(shù)語有著廣泛的定義。我們可以將用戶分為兩類：最終用戶和應(yīng)用程序。最終用戶是指可直接訪問數(shù)據(jù)庫以獲取信息的人。最終用戶又分為兩類：數(shù)據(jù)庫管理員和普通用戶。數(shù)據(jù)庫管理員擁有最高程度的特權(quán)，可以控制其他用戶及其對數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的訪問，可以將其某些特權(quán)授予其他人并保留隨時(shí)收回這些特權(quán)的能力。另一方面，普通用戶只能使用數(shù)據(jù)庫的一部分，只能進(jìn)行有限的訪問。數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的其他用戶就是應(yīng)用程序。應(yīng)用程序需要訪問和處理數(shù)據(jù)。例如，工薪發(fā)放應(yīng)用程序需要在月底訪問數(shù)據(jù)庫中的部分?jǐn)?shù)據(jù)，來開支付工薪的支票。5、規(guī)程數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的最后一個(gè)組成部分就是應(yīng)該明確定義并為數(shù)據(jù)庫用戶所遵循的一套規(guī)程或規(guī)則。美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃與需求委員會(huì)（ANSI/SPARC）為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)確立了一個(gè)包含3個(gè)層次的體系結(jié)構(gòu)：內(nèi)層、概念層和外層（圖6AT）。1、內(nèi)層內(nèi)層決定數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)設(shè)備上的實(shí)際存儲(chǔ)位置。該層涉及低級(jí)訪問方法，以及字節(jié)如何傳向和傳自存儲(chǔ)設(shè)備。換句話說，內(nèi)層直接與硬件交互。2、概念層概念層定義數(shù)據(jù)的邏輯視圖。數(shù)據(jù)模型在該層定義，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的主要功能——如14查詢——也在該層。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)把數(shù)據(jù)的內(nèi)部視圖轉(zhuǎn)化為用戶需要看到的外部視圖。概念層是中介層，它使得用戶不必與內(nèi)層打交道。3、外層外層直接與用戶（最終用戶或應(yīng)用程序）交互。它將來自概念層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為用戶所熟悉的格式和視圖。四、數(shù)據(jù)庫模型數(shù)據(jù)庫模型定義數(shù)據(jù)的邏輯設(shè)計(jì)。它也描述數(shù)據(jù)的不同部分之間的關(guān)系。在數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)史上，使用過3種數(shù)據(jù)庫模型：層次模型、網(wǎng)絡(luò)模型和關(guān)系模型。1、層次數(shù)據(jù)庫模型在層次模型中，數(shù)據(jù)被組織成一棵倒置的樹。每個(gè)實(shí)體只有一個(gè)父，但可有數(shù)個(gè)子。在分層結(jié)構(gòu)的頂部，有一個(gè)實(shí)體，稱為根。圖6A-2給出了一個(gè)層次模型例子的邏輯視圖。層次模型現(xiàn)在已經(jīng)過時(shí)。2、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫模型在網(wǎng)絡(luò)模型中，實(shí)體以圖的形式來組織，圖中的有些實(shí)體可通過多條路徑訪問（圖6A-?網(wǎng)絡(luò)模型沒有分層結(jié)構(gòu)。這種模型現(xiàn)在也已經(jīng)過時(shí)。3、關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型在關(guān)系模型中，數(shù)據(jù)被組織成稱為關(guān)系的二維表。關(guān)系模型沒有分層或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)加于數(shù)據(jù)。然而，表或關(guān)系是相互關(guān)聯(lián)的（圖6A-4）。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)組織數(shù)據(jù)，使其外部視圖呈現(xiàn)為關(guān)系或表的集合。這并不意味著數(shù)據(jù)以表的形式存儲(chǔ)：數(shù)據(jù)的物理存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)的邏輯組織方式毫無關(guān)系。圖6A-5給出了一個(gè)關(guān)系的例子。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的關(guān)系具有以下特征：名稱。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)關(guān)系都應(yīng)具有一個(gè)名稱，而這個(gè)名稱在所有關(guān)系中是獨(dú)一無二的。屬性。關(guān)系中的每一列都稱為一個(gè)屬性。在圖6A-5的表中，屬性是列的標(biāo)題。每個(gè)屬性賦予存儲(chǔ)在其下面的數(shù)據(jù)以意義。表中的每一列都必須具有一個(gè)在關(guān)系的范圍內(nèi)獨(dú)一無二的名稱。一個(gè)關(guān)系的屬性總數(shù)稱為該關(guān)系的度。例如，在圖6A-5中，關(guān)系的度為3。注意屬性名并不存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中：概念層使用屬性給每一列賦予一定的意義。元組。關(guān)系中的每一行稱為一個(gè)元組。元組定義一組屬性值。一個(gè)關(guān)系中的總行數(shù)稱為該關(guān)系的基數(shù)。注意一個(gè)關(guān)系的基數(shù)隨著元組的增加或刪除而改變。這使數(shù)據(jù)庫具有了動(dòng)態(tài)性。關(guān)系模型是今天使用的常見模型之一。源自關(guān)系模型的另外兩種常見模型是分布式模型和面向?qū)ο竽Ｐ汀?、分布式數(shù)據(jù)庫模型分布式數(shù)據(jù)庫模型并非一種新模型，而是基于關(guān)系模型的。但是，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在通過因特網(wǎng)或?qū)Ｓ脧V域網(wǎng)通信的數(shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)上。每臺(tái)計(jì)算機(jī)（或站點(diǎn)）保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的一部分或整個(gè)數(shù)據(jù)庫。換句話說，數(shù)據(jù)或者是分段存儲(chǔ)的一每個(gè)站點(diǎn)存儲(chǔ)一段，或者被每個(gè)站點(diǎn)復(fù)制一份。在分段型分布式數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)是本地化的，本地使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相應(yīng)的站點(diǎn)上。然而，這并不意味著一個(gè)站點(diǎn)不能訪問存儲(chǔ)在另一個(gè)站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)，但訪問大多是本地性的，偶爾是全局性的。雖然每個(gè)站點(diǎn)對其本地?cái)?shù)據(jù)具有完全的控制，但也存在通過因特網(wǎng)或廣域網(wǎng)的全局控制。例如，一家制藥公司可能在許多國家擁有多個(gè)站點(diǎn)。每個(gè)站點(diǎn)有一個(gè)數(shù)據(jù)庫，存儲(chǔ)著自15己雇員的信息。但是，中心人事部門可以控制所有的數(shù)據(jù)庫。在復(fù)制型分布式數(shù)據(jù)庫中，每個(gè)站點(diǎn)都有其他站點(diǎn)的一個(gè)完全副本。對一個(gè)站點(diǎn)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行的任何修改，都要在其他每個(gè)站點(diǎn)上精確地重復(fù)進(jìn)行。擁有這種數(shù)據(jù)庫是為了安全。如果一個(gè)站點(diǎn)上的系統(tǒng)發(fā)生故障，該站點(diǎn)的用戶可以訪問另一個(gè)站點(diǎn)上的數(shù)據(jù)。5、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫模型關(guān)系數(shù)據(jù)庫具有一個(gè)特定的數(shù)據(jù)視圖，該視圖基于數(shù)據(jù)庫元組與屬性的性質(zhì)。關(guān)系數(shù)據(jù)庫中最小的數(shù)據(jù)單位是一個(gè)元組與一個(gè)屬性的交集。然而，有些應(yīng)用程序需要將數(shù)據(jù)視為其他形式，如看作一種結(jié)構(gòu)，像由字段構(gòu)成的記錄。面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫試圖保留關(guān)系模型的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)允許應(yīng)用程序訪問結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫中，對象及其之間的關(guān)系得到定義。此外，每個(gè)對象可以具有可表示為字段的屬性。例如，在一個(gè)機(jī)構(gòu)中，可以為雇員、部門和客戶定義對象類型。雇員類可以定義一個(gè)雇員對象的屬性（名、姓、社會(huì)保險(xiǎn)號(hào)碼、薪水等等），以及可以如何訪問它們。部門對象可以定義部門的屬性，以及可以如何訪問它們。此外，數(shù)據(jù)庫還可以在一個(gè)雇員對象與一個(gè)部門對象之間創(chuàng)建一種關(guān)系，以表示該雇員在該部門工作。五、數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)任何數(shù)據(jù)庫的設(shè)計(jì)都是一項(xiàng)冗長、復(fù)雜的任務(wù)，只能通過一個(gè)逐步的過程來完成。第一步通常涉及對數(shù)據(jù)庫潛在用戶的大量訪談，以收集需要存儲(chǔ)的信息和每個(gè)部門的訪問需求。第二步是建立一個(gè)實(shí)體關(guān)系模型，該模型定義必須為之保存一些信息的實(shí)體、這些實(shí)體的屬性以及這些實(shí)體之間的關(guān)系。設(shè)計(jì)的下一步基于所要使用的數(shù)據(jù)庫的類型。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，下一步是建立基于實(shí)體關(guān)系模型的關(guān)系，并規(guī)范化這些關(guān)系。規(guī)范化是一個(gè)過程，通過該過程一組特定的關(guān)系轉(zhuǎn)化成一組具有更堅(jiān)固結(jié)構(gòu)的新關(guān)系。為了達(dá)到以下目的，需要規(guī)范化：允許數(shù)據(jù)庫中的任何關(guān)系得到表示，允許像SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語言）這樣的語言使用由原子操作組成的功能強(qiáng)大的檢索操作，消除插入、刪除和更新操作中的異常，以及減少添加新的數(shù)據(jù)類型時(shí)重構(gòu)數(shù)據(jù)庫的必要性。第七單元：計(jì)算機(jī)通信課文A：電信與計(jì)算機(jī)電信使世界各地的人們得以互相聯(lián)系，即刻獲取信息，并從邊遠(yuǎn)地區(qū)實(shí)施通信。電信通常涉及一個(gè)信息發(fā)送者和一個(gè)或多個(gè)接收者，他們通過電話系統(tǒng)等把信息從一地發(fā)送到另-地的技術(shù)相聯(lián)系。電信設(shè)備將不同類型的信息，如聲音和圖像，轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)。然后，這些信號(hào)就可以通過電話線或無線電波等媒介進(jìn)行發(fā)送。信號(hào)到達(dá)目的地后，接收端的設(shè)備將電子信號(hào)轉(zhuǎn)換回可以理解的信息，如電話中的聲音、電視上的活動(dòng)圖像或計(jì)算機(jī)屏幕上的文字和圖片。電信使人們能夠在城鎮(zhèn)不同地方、國家之間以及向外層空間和從外層空間發(fā)送和接收個(gè)人信息。電信也為新聞、數(shù)據(jù)、信息和娛樂提供了關(guān)鍵的媒介。電信信息可通過各種方式和設(shè)備發(fā)送。信息可由一個(gè)發(fā)送者發(fā)送給一個(gè)接收者（點(diǎn)對點(diǎn)），或者由一個(gè)發(fā)送者發(fā)送給多個(gè)接收者（點(diǎn)對多點(diǎn)）。個(gè)人通信，如兩個(gè)人之間的電話對話或傳真信息，通常涉及點(diǎn)對點(diǎn)的傳輸。通常稱為廣播的點(diǎn)對多點(diǎn)電信傳輸，為商業(yè)無線電和電視節(jié)目播送提供了基礎(chǔ)。電信以信息轉(zhuǎn)換為電子信號(hào)為開端。然后，這些信號(hào)通過媒介發(fā)送到接收機(jī)，并在那里解碼，恢復(fù)為接收信息的人能夠理解的形式。有各種方法可以生成并解譯信號(hào)，也有許多不同方法可以傳輸信號(hào)。電報(bào)機(jī)與電話機(jī)等設(shè)備，通過生成調(diào)制電脈沖或以系統(tǒng)化方式變化的脈沖，來傳遞信息。16接下來，這些脈沖通過導(dǎo)線、無線電波或其他媒介發(fā)送給接收機(jī)，并由其進(jìn)行解調(diào)。電報(bào)機(jī)是最早的傳遞電信信息的方法，它通過將電報(bào)電健與金屬導(dǎo)體之間的接觸（使電流得以流動(dòng)的兩個(gè)導(dǎo)體之間的連接）轉(zhuǎn)換成電脈沖而進(jìn)行工作。這些脈沖沿著導(dǎo)線發(fā)送到接收機(jī)，而接收機(jī)則將這些脈沖轉(zhuǎn)換成長與短的聲音脈沖串，或者在簡單的打印設(shè)備上打印出來的點(diǎn)與戈I。特定的點(diǎn)與劃序列代表字母表中的字母。在早期的電報(bào)中，這些序列由電報(bào)機(jī)操作員進(jìn)行解譯。這樣，電報(bào)機(jī)操作員就可以發(fā)送和接收可拼成詞語的字母。后來的電報(bào)機(jī)能自動(dòng)解譯字母和數(shù)字。電報(bào)機(jī)在很大程度上已被其他的電信形式所取代，如傳真機(jī)和電子郵件，但在世界有些地方，電報(bào)機(jī)仍然用來發(fā)送信息。電報(bào)機(jī)、電話機(jī)、無線電和電視都是通過修改電子信號(hào)，使其模擬或再現(xiàn)原來的信息，來進(jìn)行工作的。這種傳輸稱為模擬傳輸。然而，計(jì)算機(jī)和其他類型的電子設(shè)備是傳輸數(shù)字信號(hào)的。數(shù)字技術(shù)將信息轉(zhuǎn)換成電子形式。其方法首先是多次測量信息的不同特性，如語音的音高和音量。然后，這些測量值被編譯成多個(gè)系列的二進(jìn)制數(shù)或1與0。最后，數(shù)字技術(shù)生成并發(fā)送與這些系列的1和0相對應(yīng)的電脈沖。與模擬信號(hào)相比較，數(shù)字信息可以更快、更清晰地傳輸，因?yàn)殡娒}沖僅需與兩個(gè)數(shù)字對應(yīng)，而不是構(gòu)成原信息的所有特性，如人的說話聲的音高和音量。數(shù)字信息可以通過導(dǎo)線、電纜或無線電波傳輸，但必須由數(shù)字接收機(jī)進(jìn)行解譯。新型數(shù)字電話和電視正在開發(fā)中，以提高電信的效率。大多數(shù)個(gè)人計(jì)算機(jī)通過使用普通電話網(wǎng)，來進(jìn)行彼此間的通信以及與因特網(wǎng)等大型網(wǎng)絡(luò)的通信。因?yàn)殡娫捑W(wǎng)是通過將語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電子信號(hào)來工作的，計(jì)算機(jī)必須首先將其數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成語音信號(hào)。計(jì)算機(jī)使用稱為調(diào)制解調(diào)器的設(shè)備來完成這項(xiàng)工作。調(diào)制解調(diào)器是調(diào)制器/解調(diào)器的縮略。調(diào)制解調(diào)器將計(jì)算機(jī)輸出的1和0數(shù)字流轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，而模擬信號(hào)可隨后通過電話網(wǎng)傳輸，就像通話者的聲音那樣。接收端計(jì)算機(jī)的調(diào)制解調(diào)器將模擬語音信號(hào)解調(diào)還原為計(jì)算機(jī)能理解的數(shù)字形式。電信系統(tǒng)使用多種不同的傳輸媒介傳送信息，包括銅線、光纜、通信衛(wèi)星和微波無線電。劃分電信媒介的一種方法，是看媒介是否使用導(dǎo)線?；趯?dǎo)線（或有線）的電信提供了大多數(shù)電話與電話網(wǎng)之間的最初鏈路，是一種可靠的信息傳輸方式。沒有導(dǎo)線的電信，通常稱為無線通信，使用無繩電話、蜂窩式無線電話、步話機(jī)、民用波段無線電臺(tái)、尋呼機(jī)和衛(wèi)星等技術(shù)。無線通信提高了機(jī)動(dòng)性和靈活性。個(gè)人、企業(yè)和政府使用多種不同的電信系統(tǒng)。有些系統(tǒng)，如電話系統(tǒng)，使用由電纜、導(dǎo)線和交換臺(tái)組成的網(wǎng)絡(luò)，來進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的通信。另外一些系統(tǒng)，如無線電臺(tái)與電視臺(tái)，通過空間播出信號(hào)，任何擁有接收設(shè)備的人都可以接收。有些系統(tǒng)利用數(shù)種媒介完成傳輸。例如，一個(gè)電話從打電話的人傳送到接電話的人，其間可能要通過銅線、光纜和無線電波進(jìn)行傳輸。隨著電信技術(shù)的發(fā)展，所有的電信系統(tǒng)都在不斷地演變。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信具有發(fā)送和接收音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、文本、軟件和多媒體的能力，是電信市場發(fā)展最快的部分之一。計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信利用現(xiàn)有的電話連接來傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。這種傳輸常常通過因特網(wǎng)進(jìn)行，而因特網(wǎng)是一個(gè)由個(gè)人、企業(yè)、政府和教育機(jī)構(gòu)所使用的計(jì)算機(jī)和信息源構(gòu)成的分散型網(wǎng)絡(luò)。有些計(jì)算機(jī)使用綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）直接連接到電話網(wǎng)的數(shù)字部分，但這需要安裝專門設(shè)備和進(jìn)行電話線調(diào)整。為了大幅度提高調(diào)制解調(diào)器的速度，目前正在開發(fā)一種供常規(guī)電話線使用的改進(jìn)型調(diào)制解調(diào)器系統(tǒng)，稱為數(shù)字用戶線路（DSL）.電子郵件是因特網(wǎng)吸引人的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，也是計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信的一種常見形式。電子郵件是基于文本的信息傳輸系統(tǒng)，它能將鍵入的信息和多媒體信息等發(fā)送給個(gè)人計(jì)算機(jī)用戶。17（一幢建筑或一家公司內(nèi)的）本地電子郵件通常經(jīng)由基于導(dǎo)線的內(nèi)部網(wǎng)傳送給收件人。必須橫穿城鎮(zhèn)或國家才能到達(dá)最終目的地的電子郵件，通常通過電話網(wǎng)進(jìn)行傳輸。企業(yè)經(jīng)常使用的其他計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程通信技術(shù)包括自動(dòng)銀行終端及設(shè)備，用來處理將費(fèi)用直接從顧客銀行帳戶上扣除的信用卡業(yè)務(wù)。隨著越來越復(fù)雜的計(jì)算機(jī)信息以快速提高的速度通過電話線發(fā)送，個(gè)人計(jì)算機(jī)拓展了電話系統(tǒng)的作用范圍。這種對速度的需要促進(jìn)了數(shù)字傳輸技術(shù)的發(fā)展。光纖技術(shù)的革新有望跟上個(gè)人計(jì)算機(jī)在遠(yuǎn)程通信方面不斷增長的使用。下一代蜂窩電話、尋呼機(jī)和電視機(jī)也將受益于數(shù)字遠(yuǎn)程通信的速度和清晰度。電信和信息技術(shù)正在融合。這意味著，在我們只將其與一種功能聯(lián)系起來的設(shè)備中，有不少可能演變?yōu)槎嘤猛驹O(shè)備。這種融合已經(jīng)開始在各種領(lǐng)域發(fā)生。有些電話機(jī)和尋呼機(jī)不但能存儲(chǔ)電話號(hào)碼，而且還能存儲(chǔ)呼叫者的姓名和個(gè)人信息。現(xiàn)在正在研制帶有鍵盤和小屏幕的先進(jìn)電話機(jī)，可用于訪問因特網(wǎng)和接發(fā)電子郵件。個(gè)人計(jì)算機(jī)現(xiàn)在可以訪問信息和視頻娛樂節(jié)目，實(shí)際上正在成為電視機(jī)和計(jì)算機(jī)終端的組合體。我們當(dāng)前將其與廣播和電纜傳輸?shù)囊曨l節(jié)目聯(lián)系在一起的電視機(jī)，可以通過附加的設(shè)備訪問因特網(wǎng)。未來的改進(jìn)和技術(shù)革新可能使設(shè)備之間的區(qū)別進(jìn)一步模糊化。電信技術(shù)的融合也將在可獲得的內(nèi)容以及內(nèi)容提供者的構(gòu)成方面引起改變。電視機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)都將不斷地吸納新的多媒體、交互和數(shù)字化特征。例如，一個(gè)娛樂節(jié)目可能會(huì)有屏幕指針，鏈接到含有演員更多信息的萬維網(wǎng)網(wǎng)頁上。從近期來看，在全數(shù)字化電信時(shí)代到來之前，調(diào)制解調(diào)器等設(shè)備在為舊的模擬世界與即將到來的數(shù)字世界提供基本鏈接方面，仍然必不可少。第八單元：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課文A：網(wǎng)絡(luò)基本原理在不同計(jì)算機(jī)之間共享信息和資源的需要，導(dǎo)致了相互連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的產(chǎn)生。這種相互連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被稱為網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)連接在一起，從而數(shù)據(jù)可以從一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸?shù)搅硪慌_(tái)計(jì)算機(jī)。在網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)用戶可以交換信息，并共享分散在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的資源，如打印能力、軟件包以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備。支持這類應(yīng)用所需的基本軟件，已經(jīng)從簡單的實(shí)用軟件包發(fā)展成一個(gè)不斷擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)范圍的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。從某種意義上說，網(wǎng)絡(luò)軟件正在演變成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍的操作系統(tǒng)。一、網(wǎng)絡(luò)分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常常劃分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。局域網(wǎng)通常由一幢建筑物或一個(gè)建筑群中的若干計(jì)算機(jī)組成。例如，大學(xué)校園里的計(jì)算機(jī)或制造工廠中的計(jì)算機(jī)可以用局域網(wǎng)連接。城域網(wǎng)屬于中型網(wǎng)絡(luò)，如一個(gè)覆蓋某一社區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)連接地理范圍更廣的計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)或許在相鄰的城市，或許在地球相反的兩面。網(wǎng)絡(luò)分類的另一種方式是根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)部運(yùn)行是基于無專利權(quán)保護(hù)的設(shè)計(jì)還是基于特定實(shí)體（如個(gè)人或公司）所擁有和控制的革新。前一種類型的網(wǎng)絡(luò)稱為開放式網(wǎng)絡(luò)，后i種類型的網(wǎng)絡(luò)稱為封閉式網(wǎng)絡(luò)，有時(shí)也稱為專有網(wǎng)絡(luò)。因特網(wǎng)屬于開放式系統(tǒng)。尤其是，整個(gè)因特網(wǎng)的通信是由一組稱為TCP/IP協(xié)議組的開放標(biāo)準(zhǔn)來控制的。任何人都可以自由地使用這些標(biāo)準(zhǔn)，而不需要付費(fèi)或簽署許可協(xié)議。相反，像Novell股份有限公司這樣的公司可能選擇為其開發(fā)的系統(tǒng)保留所有權(quán)，通過出售或出租這些產(chǎn)品獲得收入?；谶@類系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)屬于封閉式網(wǎng)絡(luò)的例子。還有一種網(wǎng)絡(luò)分類方法，它基于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即計(jì)算機(jī)相互連接的模式。總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是3種流行的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其中，星形網(wǎng)絡(luò)或許是最古老的，這種網(wǎng)絡(luò)由一臺(tái)大型中央計(jì)算機(jī)服務(wù)許多用戶的范式演變而來。隨著這些用戶所使用的18簡單終端本身發(fā)展成小型計(jì)算機(jī)，星形網(wǎng)絡(luò)也就出現(xiàn)了。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)之間的連接并不一定是物理連接。使用無線廣播技術(shù)的無線網(wǎng)絡(luò)正在變得相當(dāng)常見。二、協(xié)議為了網(wǎng)絡(luò)可靠運(yùn)行，確立進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)活動(dòng)所遵循的規(guī)則很重要。這類規(guī)則稱為協(xié)議。通過開發(fā)和采用協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商制造的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用產(chǎn)品能夠相互兼容。因此，在聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)中，協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)是一個(gè)必不可少的過程。作為對協(xié)議概念的介紹，讓我們考慮在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)之間協(xié)調(diào)報(bào)文傳輸?shù)膯栴}。如果沒有控制這種通信的規(guī)則，所有的計(jì)算機(jī)就可能堅(jiān)持同時(shí)傳輸報(bào)文，或者在需要傳遞報(bào)文時(shí)而未能傳遞。解決這個(gè)問題的一種方法是令牌環(huán)協(xié)議，該協(xié)議由IBM公司20世紀(jì)70年代開發(fā)，今天在基于環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中依然是一種很流行的協(xié)議。在這個(gè)協(xié)議里，網(wǎng)絡(luò)中的所有計(jì)算機(jī)都只沿一個(gè)共同的方向傳輸報(bào)文（圖8AT）。也就是說，通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的所有報(bào)文都沿一個(gè)相同的方向繞環(huán)形網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)，依次經(jīng)由各個(gè)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。一份報(bào)文到達(dá)目的地后，目的地的計(jì)算機(jī)保留一個(gè)副本并繞環(huán)形網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)一個(gè)副本。當(dāng)轉(zhuǎn)發(fā)的副本到達(dá)始發(fā)計(jì)算機(jī)時(shí)，該計(jì)算機(jī)知道報(bào)文一定到達(dá)了目的地，并將其移出環(huán)形網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，這種系統(tǒng)的運(yùn)行依靠計(jì)算機(jī)之間的合作。如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)堅(jiān)持不斷地傳輸自己的報(bào)文，而不轉(zhuǎn)發(fā)其他計(jì)算機(jī)的報(bào)文，那么這個(gè)系統(tǒng)就什么也執(zhí)行不了。為了解決這個(gè)問題，在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中傳遞一個(gè)稱為令牌的獨(dú)特位模式。擁有令牌的計(jì)算機(jī)得到權(quán)利傳輸自己的報(bào)文，而沒有令牌的計(jì)算機(jī)則只允許轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文。一般來說，每臺(tái)計(jì)算機(jī)只是像傳遞報(bào)文那樣傳遞令牌。然而，如果收到令牌的計(jì)算機(jī)有自己的報(bào)文需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸，它就會(huì)保存令牌，同時(shí)傳輸一份報(bào)文。這份報(bào)文在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中環(huán)繞一周后，該計(jì)算機(jī)就將令牌傳遞給環(huán)形網(wǎng)絡(luò)中的下一臺(tái)計(jì)算機(jī)。同樣，當(dāng)下一臺(tái)計(jì)算機(jī)收到令牌時(shí)，它既可以立即傳遞令牌，也可以先傳輸自己的新報(bào)文，然后將令牌傳遞給下一臺(tái)計(jì)算機(jī)。這樣，隨著令牌繞著環(huán)形網(wǎng)絡(luò)傳遞，網(wǎng)絡(luò)中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有同等的機(jī)會(huì)傳輸自己的報(bào)文。協(xié)調(diào)報(bào)文傳輸?shù)牧硗庖环N協(xié)議用于基于以太網(wǎng)協(xié)議集的總線拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。在以太網(wǎng)系統(tǒng)中，傳輸報(bào)文的權(quán)利由稱為帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD）的協(xié)議控制。該協(xié)議規(guī)定，每一份報(bào)文必須向總線上的所有計(jì)算機(jī)廣播（圖8A-2）。每臺(tái)計(jì)算機(jī)監(jiān)控所有的報(bào)文，但只保留發(fā)送給自己的那些報(bào)文。一臺(tái)計(jì)算機(jī)要等到總線靜默時(shí)才可以傳輸報(bào)文。這時(shí)，它開始傳輸報(bào)文，同時(shí)繼續(xù)監(jiān)控總線。如果另一臺(tái)計(jì)算機(jī)也開始傳輸報(bào)文，這兩臺(tái)計(jì)算機(jī)都會(huì)檢測到?jīng)_突，并暫停短暫而隨機(jī)的一段時(shí)間，然后再嘗試傳輸。結(jié)果是形成一種體制，這種體制類似于一小群人對話時(shí)所采用的。如果兩個(gè)人同時(shí)開始說話，他們都會(huì)停下來。不同的是，人們隨后可能進(jìn)行這樣的對話：“抱歉，您想說什么？”，“不，不，您先說。”而根據(jù)CSMA/CD協(xié)議，每臺(tái)計(jì)算機(jī)只是重新進(jìn)行嘗試。三、進(jìn)程間通信在一個(gè)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)不同計(jì)算機(jī)上（甚至使用分時(shí)方法在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上）執(zhí)行的各種活動(dòng)（或進(jìn)程）必須經(jīng)?；ハ嗤ㄐ牛员銋f(xié)調(diào)行動(dòng)，并完成指定的任務(wù)。這種進(jìn)程之間的通信稱為進(jìn)程間通信。進(jìn)程間通信使用的一種流行規(guī)約是客戶機(jī)/服務(wù)器模型。這種模型將進(jìn)程扮演的基本角色或定義為向其他進(jìn)程提出請求的客戶機(jī)，或定義為滿足客戶機(jī)所提請求的服務(wù)器?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器模型的一種早期應(yīng)用，出現(xiàn)在將一組辦公室里的所有計(jì)算機(jī)都連接起來的網(wǎng)絡(luò)中。在這種應(yīng)用中，一臺(tái)高質(zhì)量的打印機(jī)被連接到網(wǎng)絡(luò)上，供其中的所有計(jì)算機(jī)使用。在這種情況下，打印機(jī)扮演了服務(wù)器（常稱為打印服務(wù)器）的角色，而其他計(jì)算機(jī)則通過程序設(shè)計(jì)而扮演了向打印服務(wù)器發(fā)送打印請求的客戶機(jī)角色?？蛻魴C(jī)/服務(wù)器模型的另外一種早期應(yīng)用是為了降低磁盤存儲(chǔ)費(fèi)用，同時(shí)消除復(fù)制記錄的19需要。在這種情況下，網(wǎng)絡(luò)中的某一臺(tái)計(jì)算機(jī)配備了大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)（通常是磁盤），存儲(chǔ)一個(gè)機(jī)構(gòu)的所有記錄。這樣，網(wǎng)絡(luò)中的其他計(jì)算機(jī)可根據(jù)需要請求訪問這些記錄。因此，實(shí)際含有記錄的計(jì)算機(jī)扮演了服務(wù)器（稱為文件服務(wù)器）的角色，而其他計(jì)算機(jī)則扮演了請求訪問文件服務(wù)器上存儲(chǔ)的文件的客戶機(jī)角色。今天，客戶機(jī)/服務(wù)器模型在網(wǎng)絡(luò)中廣泛應(yīng)用。不過，客戶機(jī)/服務(wù)器模型并非進(jìn)程間通信的唯一方式。另外一種模型是對等（peer-to-peer,?？s寫為P2P）模型，其特性與客戶機(jī)/服務(wù)器模型的特性形成鮮明對照。客戶機(jī)/服務(wù)器模型涉及一個(gè)進(jìn)程（服務(wù)器）與許多其他進(jìn)程（客戶機(jī)）通信，而對等模型則涉及兩個(gè)進(jìn)程進(jìn)行對等通信（圖8A-3）。而且，服務(wù)器必須持續(xù)運(yùn)行，以準(zhǔn)備好隨時(shí)服務(wù)于客戶機(jī)，而對等模型則通常涉及兩個(gè)進(jìn)程臨時(shí)運(yùn)行。例如，對等模型的應(yīng)用包括兩個(gè)人通過因特網(wǎng)進(jìn)行書面對話的即時(shí)通信，以及人們參與下國際象棋或西洋跳棋等游戲的情況。對等模型還是通過因特網(wǎng)共享音樂錄音、影片等文件的一種流行方法（其合法性有時(shí)值得懷疑）。在這種情況下，尋求特定項(xiàng)目的個(gè)人在因特網(wǎng)上發(fā)布其需求，而擁有他所感興趣項(xiàng)目的人則會(huì)與他取得聯(lián)系。然后，雙方之間就可以使用對等模型傳輸這些項(xiàng)目。這與應(yīng)用客戶機(jī)/服務(wù)器模型的較早期方法截然不同，這些方法要建立一個(gè)“分發(fā)中心”（服務(wù)器），供客戶機(jī)下載音樂錄音（或者至少找到可以提供這些項(xiàng)目的地方）o然而，中心服務(wù)器證明是音樂行業(yè)可以運(yùn)用版權(quán)法的一個(gè)焦點(diǎn)對象，結(jié)果最終導(dǎo)致這些音樂分發(fā)中心的解體。與此形成對照的是，對等模型缺乏一個(gè)操作中心，這使得運(yùn)用版權(quán)法的努力難度增加。你或許經(jīng)常讀到或聽到“對等網(wǎng)絡(luò)”這個(gè)說法，這是當(dāng)技術(shù)術(shù)語被非科技界采用時(shí)可能發(fā)生術(shù)語誤用的一個(gè)例子。“對等”指的是兩個(gè)進(jìn)程通過網(wǎng)絡(luò)（或互聯(lián)網(wǎng)）進(jìn)行通信的一種體制，并不是網(wǎng)絡(luò)（或互聯(lián)網(wǎng)）的一種特性。一個(gè)進(jìn)程可以通過同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)先是使用對等模型與另一個(gè)進(jìn)程通信，然后又使用客戶機(jī)/服務(wù)器模型與另一個(gè)進(jìn)程通信。因此，比較準(zhǔn)確的說法是，使用對等模型通信，而不是通過對等網(wǎng)絡(luò)通信。第九單元：因特網(wǎng)課文A：因特網(wǎng)最著名的互聯(lián)網(wǎng)例子是因特網(wǎng)（Internet,注意大寫的I）。因特網(wǎng)起源于20世紀(jì)60年代初的研究項(xiàng)目。其目標(biāo)是發(fā)展一種能力，將各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來，使它們能夠作為一個(gè)不會(huì)因局部災(zāi)難而瓦解的互聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)行。最初的工作大多是由美國政府通過國防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA——讀作“DAR-pa"）發(fā)起的。隨著歲月的推移，因特網(wǎng)的開發(fā)從一個(gè)國防項(xiàng)目轉(zhuǎn)變成一個(gè)學(xué)術(shù)研究項(xiàng)目。如今，它在很大程度上是一個(gè)商業(yè)項(xiàng)目，連接著全世界的廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)和局域網(wǎng)，涉及數(shù)百萬臺(tái)計(jì)算機(jī)。一、因特網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)從概念上說，因特網(wǎng)可以看作是域的集合。每個(gè)域由一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或一個(gè)相對較小的互聯(lián)網(wǎng)組成，由一個(gè)像大學(xué)、公司或政府機(jī)構(gòu)那樣的組織負(fù)責(zé)運(yùn)行。每個(gè)域是一個(gè)自主系統(tǒng)，可根據(jù)本地管理機(jī)構(gòu)的愿望進(jìn)行配置。它可能由一臺(tái)計(jì)算機(jī)或一個(gè)包含許多局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、甚至廣域網(wǎng)的復(fù)雜互聯(lián)網(wǎng)組成。域的建立由互聯(lián)網(wǎng)名稱與數(shù)字地址分配機(jī)構(gòu)（ICANN）監(jiān)管.這是一個(gè)非贏利公司，其成立的目的是協(xié)調(diào)域的命名及因特網(wǎng)地址的分配。要在因特網(wǎng)上建立一個(gè)域，該域必須首先通過一個(gè)得到ICANN授權(quán)做此工作、被稱為域名注冊服務(wù)商的公司進(jìn)行注冊。一個(gè)域一旦注冊，即可以使用一個(gè)路由器連接到現(xiàn)有的因特網(wǎng)這個(gè)路由器將該域中的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)與已經(jīng)在因特網(wǎng)內(nèi)的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)相連接。這個(gè)特定的路由器常被稱為該域的網(wǎng)關(guān)，因?yàn)樗喈?dāng)于該域通往因特網(wǎng)其余部分的大門。從單個(gè)域的角度看，位于其網(wǎng)關(guān)外面的那部20分因特網(wǎng)有時(shí)被稱為“云”，這是指以下的事實(shí)：其網(wǎng)關(guān)外面的因特網(wǎng)結(jié)構(gòu)不受其控制，而且與其本身的操作也沒有什么關(guān)系。傳輸給該域內(nèi)一個(gè)目的地的任何報(bào)文都在該域內(nèi)處理，傳輸給該域外一個(gè)目的地的任何報(bào)文都首先送至網(wǎng)關(guān)，然后由網(wǎng)關(guān)向外發(fā)送到云里。一個(gè)人如果“站”在一個(gè)域的網(wǎng)關(guān)處“向外看”云，就會(huì)發(fā)現(xiàn)各種結(jié)構(gòu)。的確，隨著各種域找到與云建立連接的點(diǎn)，因特網(wǎng)也以有點(diǎn)隨意的方式發(fā)展著。然而，一種流行的結(jié)構(gòu)是，將若干域的網(wǎng)關(guān)連接在一起，形成一個(gè)由網(wǎng)關(guān)組成的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。例如，一組大學(xué)可以選擇將其資源集中起來，用于構(gòu)建這樣一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。而這個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)接著又連接到一個(gè)更大的網(wǎng)絡(luò)上，后者上面還連接有其他的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)。這樣，那部分云就呈現(xiàn)出了層次結(jié)構(gòu)（圖9AT）。二、連接到因特網(wǎng)為了簡化連接到因特網(wǎng)上的過程，許多稱為因特網(wǎng)服務(wù)提供商的公司允許客戶通過公司的設(shè)備將他們的域連接到因特網(wǎng)上，或者成為公司已經(jīng)建立的一個(gè)域的一部分。與因特網(wǎng)服務(wù)提供商最經(jīng)濟(jì)的連接或許是通過臨時(shí)電話鏈路建立的連接，這種連接稱為撥號(hào)連接。使用這種方法，一個(gè)人將其計(jì)算機(jī)連接到當(dāng)?shù)仉娫捑€上，然后運(yùn)行一個(gè)軟件包，向因特網(wǎng)服務(wù)提供商的一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)出呼叫。這時(shí)，因特網(wǎng)服務(wù)提供商就為其提供因特網(wǎng)訪問服務(wù)，持續(xù)時(shí)間為電話呼叫的時(shí)間長度。這種臨時(shí)連接模型在手機(jī)/手持式計(jì)算機(jī)領(lǐng)域比較流行（實(shí)際上應(yīng)用得越來越多