系统集成项目管理 | 信息技术及计算机网络

计算机硬件主要分为：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备。

（1）控制器

控制器是整个计算机的中枢神经。

功能：对程序规定的控制信息进行解释并根据其要求进行控制，调度程序、数据和地址，协调计算机各部分的工作及内存与外设的访问等。

即：从内存中取出一条指令，并指出下一条指令在内存中的位置，对指令进行译码或测试，并产生相应的操作控制信号，以便启动规定的动作；指挥并控制CPU、内存和输入/输出设备之间的数据流动方向。

（2）运算器

功能：是对数据进行各种算术运算和逻辑运算，即对数据进行加工处理。

运算器的基本操作：包括加、减、乘、除四则运算，与、或、非、异或等逻辑操作，以及移位、比较和传送等操作，亦称算术逻辑部件（ALU） 。

计算机运行时，运算器的操作和操作种类由控制器决定，运算器接受控制器的命令而进行动作，即运算器所进行的全部操作都是由控制器发出的控制信号来指挥的。

（3）存储器

功能：存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要时提供这些信息。

存储器类别：计算机内部的存储器（简称内存）和计算机外部的存储器（简称外存）。

• 内存储器从功能上可以分为：读写存储器RAM 、只读存储器ROM两大类；

• 外存储器一般有：软盘和软驱、硬盘、光盘等，以及基于USB接口的移动硬盘、可擦写电子硬盘（U盘）等。

计算机存储容量以字节为单位，字节B（1Byte=8bit）。

（4）输入设备

输入设备是计算机的重要组成部分，输入设备与输出设备合称为外部设备，简称外设。

功能：是将程序、原始数据、文字、字符、控制命令或现场采集的数据等信息输入计算机。

常见类型：键盘、鼠标、麦克风、摄像头、扫描仪、扫码枪、手写板、触摸屏等。

（5）输出设备

功能：把计算机的中间结果或最后结果、机内的各种数据符号及文字或各种控制信号等信息输出出来。

常用类型：有显示器、打印机、激光印字机和绘图仪等。

计算机软件：分为系统软件、应用软件和中间件。

如果把计算机比喻为一个人的话，那么硬件就表示人的身躯，而软件则表示人的思想与灵魂。一台没有安装任何软件的计算机被称为“裸机”。

（1）系统软件

定义：指控制和协调计算机及外部设备，支持应用软件开发和运行的系统，是无须用户干预的各种程序的集合。

功能：负责调度、监控和维护计算机系统；负责管理计算机系统中 各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。

系统软件使得计算机使用者和其他软件将计算机当 作一个整体而不需要顾及底层每个硬件是如何工作的。

（2）应用软件

定义：应用软件是用户可以使用的各种程序设计语言以及用各种程序设计语言编制的应用程序的集合，分为应用软件包和用户程序。

功能：应用软件包是利用计算机为解决某类问题而设计的程序的集合，供多用户使用。应用软件是为满足用户不同领域、不同问题的应用需求而提供的软件。

（3）中间件

定义：中间件是处于操作系统和应用程序之间的软件。

功能：它使用系统软件所提供的基础服务（功能），衔接网络上应用系统的各个部分或不同的应用，能够达到资源共享和功能共享的目的。

中间件是位于平台（硬件和操作系统）和应用之间的通用服务，这些服务具有标准的程序接口和协议。

针对不同的操作系统和硬件平台，不管底层的计算机硬件和系统软件怎样更新换代，只要将中间件进行升级和更新，并保持中间件对外的接口定义不变，应用软件几乎不需要进行任何修改，从而保证了应用软件的持续稳定运行。

在计算机领域中，网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机连接在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。

计算机网络将地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，结合网络软件（网络协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现不同计算机资源之间的共享。

通信是指人与人、人与自然之间通过某种行为或媒体进行的信息交流与传递。通信的目的是传递消息（Message）中包含的信息（Information）。

• 连续消息是指消息的状态随时间变化而连续变化，如话音等；
• 离散消息指消息的状态是离散的，如符号、数据等。

一个通信系统包括三大部分：源系统（发送端或发送方）、传输系统（传输网络）和目的系统（接收端或接收方），如图所示。

通信技术实际上就是通信系统和通信网的相关技术。现代的关键通信技术有数字通信技术、信息传输技术、通信网络技术等。

（2）网络基础

从网络的作用范围可将网络类别划分为：个人局域网（PAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网 （WAN）。

（3）网络设备

信息在网络中的传输主要有以太网技术和网络交换技术。

网络交换是指通过一定的设备（如交换机等）将不同的信号或者信号形式转换为对方可识别的信号类型，从而达到通信目的的一种交换形式。

常见的有：数据交换、线路交换、报文交换和分组交换。

按照交换层次的不同，网络交换又可以分为：

• 物理层交换（如电话网）、

• 链路层交换（二层交换——对MAC地址进行变更）、

• 网络层交换（三层交换——对IP地址进行变更）、

• 传输层交换（四层交换——对端口进行变更）（比较少见）

• 应用层交换。

按照OSI参考模型的分层原则，中间设备要实现不同网络之间的协议转换功能。

根据它们工作的协议层的不同进行分类，网络互连设备有：

• 中继器（实现物理层协议转换，在电缆间转换二进制信号）、

• 网桥（实现物理层和数据链路层协议转换）、

• 路由器（实现网络层和以下各层协议转换）、

• 网关（提供从最底层到传输层或以上各层的协议转换）

• 交换机等。

（4）网络标准协议

网络协议是为计算机网络中的数据交换构建的规则、标准或约定的集合。

网络协议由三个要素组成，分别是语义、语法和时序。

• 语义：是解释控制信息每个部分的含义，它规定了需要发出何种控制信息，完成的动作以及做出什么样的响应；
• 语法：是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序；
• 时序：是对事件发生顺序的详细说明。

可形象地将这三个要素描述为：语义表示要做什么，语法表示要怎么做，时序表示做的顺序。

TCP/IP协议是互联网协议的核心。在应用层中，TCP/IP协议定义了很多面向应用的协议，应用程序通过本层协议利用网络完成数据交互的任务。

04

储存和数据库

存储是计算机系统的重要组成部分， 一般以存储器的方式存在。

存储器的主要用途：存放程序和数据，程序是计算机操作的依据，数据是计算机操作的对象。

数据库是数据的仓库，是长期存储在计算机内的有组织的、可共享的数据集合。它的存储空间很大，可以存放百万条、千万条、上亿条数据。但是数据库并不是随意地将数据进行存放，而是有一定的规则的，否则查询的效率会很低。

现SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）数据库已经从垂直可扩展的系统发展为NoSQL（Not only SQL，非关系型）数据库，后者是水平可扩展的分布式系统。同样，存储技术已经从垂直扩展的阵列发展到水平扩展的分布式存储系统。

（1）存储技术

根据服务器类型分为：封闭系统的存储、开放系统的存储。

• 封闭系统主要指大型机等服务器。
• 开放系统指基于包括麒麟、欧拉、UNIX 、Linux等操作系统的服务器。

开放系统的存储分为：内置存储和外挂存储。

外挂存储根据连接方式分为：直连式存储 （DAS） 和网络化存储 （FAS）。

网络化存储根据传输协议又分为：网络接入存储（NAS）和存储区域网络 （SAN）。

（2）数据结构模型（数据库系统的核心）

数据结构模型描述了在数据库中结构化和操纵数据的方法，模型的结构部分规定了数据如何被描述（例如树，表等）。

模型的操纵部分规定了数据的 添加、删除、显示、维护、打印、查找、选择、排序和更新等操作。

常见的数据结构模型有三种：层次模型、网状模型和关系模型。

层次模型和网状模型又统称为格式化数据模型。

（3）常见数据库类型

数据库根据存储方式可以分为：关系型数据库（SQL）和非关系型数据库 （NoSQL）。

①关系型数据库：采用了关系模型作为数据的组织方式。在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的集合。

关系型数据库支持事务的ACID原则，即原子性 （Atomicity）、一 致 性（Consistency）、 隔离性 （Isolation）、持久性 （Durability），这四种原则保证在事务过程当中数据的正确性。

关系型数据库主要特征包括 ：

• 表中的行、列次序并不重要；
• 行（row）：表中的每一行又称为一条记录；
• 列（column）：表中的每一列，称为属性字段field域；
• 主 键PK（primary  key）：用于唯一确定一条记录的字段外键FK 域；
• 领域（domain）：属性的取值范围，如，性别只能是“男”和“女”两个值。

②非关系型数据库：是分布式的、非关系型的、不保证遵循ACID原则的数据存储系统。

NoSQL数据存储不需要固定的表结构，通常也不存在连接操作。在大数据存取上具备关系型数据库无法比拟的性能优势。

非关系型数据库的主要特征包括：

• 非结构化的存储；
• 基于多维关系模型；
• 具有特定的使用场景。

常见的非关系数据库分为：

• 键值数据库。——类似传统语言中使用的哈希表。可以通过key来添加、查询或者删除数据库，因为使用key主键访问，所以会获得很高的性能及扩展性。Key/Value 模型对于信息系统来说，其优势在于简单、易部署、高并发。
• 列存储数据库。——列存储数据库将数据存储在列族中，一个列族存储经常被一起查询，如人们经常会查询某个人的姓名和年龄，而不是薪资。这种情况下姓名和年龄会被放到一个列族中，薪资会被放到另一个列族中。这种数据库通常用来应对分布式存储海量数据。
• 面向文档数据库。——文档型数据库可以看作是键值数据库的升级版，允许之间嵌套键值。文档型数据库比键值数据库的查询效率更高。面向文档数据库会将数据以文档形式存储。
• 图形数据库。——图形数据库允许人们将数据以图的方式存储。实体会被作为顶点，而实体之间的关系则会被作为边。比如有三个实体：Steve  Jobs、Apple和Next，则会有两个Founded by的边将Apple和Next连接到Steve Jobs。

（4）数据仓库

为了满足人们对预测、决策分析的需要，在传统数据库的基础上产生了能够满足预测、决策分析需要的数据环境——数据仓库。

05

信息系统安全

（1）常见的信息安全问题主要表现为：计算机病毒泛滥、恶意软件的入侵、黑客攻击、利用计算机犯罪、网络有害信息泛滥、个人隐私泄露等。

（2）CIA三要素（信息安全三元组）是保密性、完整性和可用性。

（3）信息必须依赖其存储、传输、处理及应用的载体（媒介）而存在，因此针对信息系统安全可以划分为四个层次：设备安全、数据安全、内容安全和行为安全。

• 信息系统设备的安全是信息系统安全的首要问题，主要包括：设备的稳定性、可靠性、可用性。

• 数据安全属性包括：秘密性、完整性、可用性。

• 行为安全包括：秘密性、完整性、可控性。

（4）信息系统安全主要包括：计算机设备安全、网络安全、操作系统安全、数据库系统安全和应用系统安全等。

• 计算机设备安全：除完整性、机密性和可用性外，计算机设备安全还要包括：抗否认性、可审计性、可靠性。

• 网络安全：互联网与生俱来的开放性、交互性和分散性特征，在满足人们开放、灵活、快速地分信息的同时，也同时带来了网络安全的相关问题。

（5）网络安全技术主要包括：防火墙、入侵检测与防护、VPN 、安全扫描、网络蜜罐技术、用户和实体行为分析技术等。

（6）Web威胁防护技术主要包括：Web 访问控制技、单点登录技术、网页防篡改技术和Web内容安全等。

（7）加密技术包括两个元素：算法和密钥。

密钥加密技术的密码体制分为：对称密钥体制、非对称密钥体制。

相应地，对数据加密的技术分为两类，即对称加密（私人密钥加密）、非对称加密（公开密钥加密）。

• 对称加密以数据加密标准 （DES） 算法为典型代表，
• 非对称加密通常以RSA算法为代表。

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