计算机系统结构框架
计算机网络的分类及体系结构
《计算机网络应用与维护》
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计算机网络体系结构
网络层
数据以网络协议数据单元(分组)为单位进行传输。
主要解决如何使数据分组跨越各个子网从源地址传送到目的地址的问题，这
就需要在通信子网中进行路由选择。另外，为避免通信子网中出现过多的分组而
造成网络阻塞，需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才
服务 器
LAN 防火墙
LAN用户
主交换机
路由器
Internet
公用电话网
部门交换 机 远程移动用 户
《计算机网络应用与维护》
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计算机网络体系结构
《计算机网络应用与维护》
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计算机网络体系结构
发信者 书写信件 贴邮票 送邮箱 收集信件 盖邮戳 信件分拣 通信者活动 收信者 通信者活动 阅读信件
邮局服务业务
无线
《计算机网络应用与维护》
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计算机网络的分类
内容 范围概述
网络覆盖的范 围 数据传输速率 传输介质 信息误码率 拓扑结构 用户安全
按地理范围分类
局域网（Local Area Network）简称 LAN，它是连接近距离计算机的网络，覆
LAN
较小范围计算机通信网 20千米以内 1Mbps~16Mbps~10G bps 有线介质：同轴 电缆，双绞线，光缆。无 线介质：微波、卫星 低 简单、总线型、星型、环 型、网状 各单位专用
传输层主要关心的问题是建立、维护和中断虚电路、传输差错校验和恢复以及信息
流量控制等。它提供“面向连接”（虚电路）和“无连接”（数据报）两种服务。
《计算机网络应用与维护》
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计算机网络体系结构
会话层的主要任务是实现会话进程间通信的管理和同步,允许不同机器上的用户
计算机网络各章框架图
第一章计算机网络体系结构第二章物理层物理层信源、信道、信宿、宽带、码元、波特、速率产生和发送信息的设备或计算机信号的传输媒质，分为有线信道和无线信道接收和处理信息的设备或计算机代表不同离散数值的基本波形连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率码元传输速度的单位，1波特表示每秒传送1个码元码元传输率奈奎斯特定理(无噪声)：C max=2f×log2N (其中f表示带宽)香农定理（有噪声）: C max = W × log2（1+ S/N）（b/s）其中W为信道的带宽调制编码基带调制：改变波形，调制后仍然是基带信号带通调制：搬移频段，三种方式：调幅、调频、调相模拟数据编码技术：振幅键控、移频键控、移相键控数字数据编码：非归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码脉冲编码调制：采样（参考采样定理）、量化和编码数据交换方式电路交换报文交换分组交换虚电路数据报传输介质：1.双绞线2.同轴电缆3.光纤4.无线传输介质交互方式1.单工2.半双工3.全双工设备：1.转发器2.集线器课本19页第三章数据链路层数据链路层功能设备差错控制流量控制与可靠传输1.检错2.纠错1.单帧滑动窗口与停止等待协议2.多帧滑动窗口与后退N帧协议3.多帧滑动窗口与选择重传协议广域网局域网介质访问控制轮询随机信道令牌传递协议1.ALOHA协议2.CSMA协议3.CSMA/CD协议4.CSMA/CA协议1.频分2.时分3.波分4.码分链路控制1.HDLC2.PPP以太网拓扑无线局域网1.星形2.环形3.总线4.树形IEEE802.11IEEE802.3交换机网桥源选径网桥透明网桥原理算法生成树算法第四章 网络层网络层功能设备路由与转发异构网络互联路由器组成功能拥塞控制IP 地址移动IPIP 组播IPV6IPV4地址协议1.CIDR2.表示法3.三类地址4.NAT1.ARP2.DHCP3.ICMP协议算法动态路由静态路由分层次路由自治系统链路状态路由算法距离-向量路由算法域间路由域内路由BGPOSPF RIP移动IP 的通信过程第五章 传输层传输层服务寻址与端口功能面向连接服务无连接服务TCPUDP数据报校验流量和拥塞控制可靠传输连接管理快重传和快恢复慢开始和拥塞避免连接：3次释放：4次应用层客户服务器模型p2p 模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP 协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME 、SMTP 、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）第六章应用层应用层客户服务器模型p2p模型FTPDNS WWW电子邮件1.层次域名空间2.域名服务器3.域名解析过程1.概念2.组成结构3.HTTP协议1.组成结构2.电子邮件格式3.协议（MIME、SMTP、POP3）1.原理2.连接（包括控制连接和数据连接）。
计算机网络体系结构
数据传递过程
计算机网络的各个层次以及每个层次协议的集合称为计算机网络体系结构。
各个层次的所有协议也被称为协议栈。
世界上第一个计算机网络体系结构是美国IBM公司于1974年提出的SNA（系统网络体系结构）
其他的网络体系结构：Digital公司的网络体系结构DNA、Honeywell公司的分布式体系结构DSA等
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本章知识点
信息交换过程
信息
数据
信号
通信网络
信息
数据
信号
物理链路是网络通信必备要素，它是信号传播的载体。
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发送方如何确定接收方愿意接收数据或已经准备好了接收数据？
数据在传输过程中可能会丢失，如何检测丢失，丢失以后如何处理？
发送方和接收方之间可能间隔了多个网络，如何在网络之间找到一条正确的路，使得数据能够到达接收方？
各种 应用服务
TCP/IP 的三个服务层次
F T P
S M T P
T F T P
D N S
T e l n e t
S N M P
TCP UDP
应用层
运输层
TCP和UDP都根据端口(port)号把信息提交给上层对应的协议（进程）。
port
互联网层的四个主要协议
应用层
运输层
计算机网络体系结构
采用不同体系结构的两个网络之间很难通信 。
为使所有的网络都能互连互通，国际标准化组织ISO于1983年提出了开放系统互连参考模型（Open Systems Interconnection Reference Model，OSI/RM），简称OSI参考模型
信息系统集成的体系结构
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2.2 环境支持平台
（3）供电系统设计 设计考虑： ➢ 负荷计算：考虑计算机设备、空调设备、照明及
辅助设备以及机房扩展备份用电等因素； ➢ 功率平衡：将负荷均匀分配在电源的三相上。 ➢ 分开供电：空调、照明、计算机等设备分别用不
同电缆，从低压配电屏上分别联入各自的配电柜， 以减少于扰。
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2.2 环境支持平台
独立的供配电系统：
配置一台配电柜和一台UPS分电柜。配电柜用作 机房的市电的供电控制与分路；UPS分电柜用作 机房UPS电源供电控制与分路。
供电规划：
• 机房计算机设备用电由分电柜UPS提供；
• 机房照明电源由机房配电柜市电电源提供；
• 机房事故照明由分电柜UPS供电，线路单独铺设， 确保可靠供电；
可管理性
在机房设计中，必须建立一套全面、完善的机房 管理和监控系统。所选用的设备应具有智能化、 可管理的功能，同时采用先进的管理监控系统设 备及软件，实现先进的集中管理监控，实时监控、 监测整个计算机机房的运行状况。
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2.2 环境支持平台
2.2.2.2 机房装修
(1) 设计依据
2.1 信息系统集成初步体系框架
客户服务平台
WEB平台 用户界面
综合应用系统
GUI平台
数据与应用基础平台 系统软件（OS、DB等）平台
计算机网络及硬件平台 环境支持平台
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网 络 安 全 平 台
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2.2 环境支持平台
保障信息系统安全、可靠、正常运行所必备的运行环境。 包括：机房和电源。
系统结构知识点总结
系统结构知识点总结一、系统结构的概念系统结构是指系统的总体框架和组成部分之间的相互关系。
在系统工程理论中，系统结构是系统工程的基础，它直接影响到系统的功能、性能、可靠性和成本等方面的设计和实现。
系统结构的优劣决定了整个系统的表现和效果，因此系统结构的设计是系统工程中至关重要的环节。
二、系统结构的特点1. 多样性：不同的系统有不同的结构特点，因此系统结构具有多样性和灵活性。
2. 整体性：系统结构是系统的总体框架，具有整体性和完整性的特点。
3. 层次性：系统结构往往具有层次结构，其中上层结构影响下层结构，下层结构又反过来影响上层结构。
4. 动态性：系统结构是动态变化的，随着系统的发展和演化，系统结构也会发生变化。
三、系统结构的基本原则1. 单一职责原则：一个系统组件只负责一个功能，避免功能交织造成的复杂性和难以维护的问题。
2. 开闭原则：系统结构应该对扩展开放，对修改封闭，使得系统可以灵活地调整和扩展。
3. 依赖倒置原则：系统中的抽象应该不依赖于具体实现，而具体实现应该依赖于抽象。
4. 接口隔离原则：系统中的各个组件应该具有独立的接口，避免不必要的依赖和耦合。
5. 最小化依赖原则：系统结构应该尽量减少模块之间的依赖，降低系统的复杂度和脆弱性。
四、系统结构的设计方法1. 自顶向下设计：先设计系统的整体框架，再逐步细化到具体的模块和组件。
2. 分而治之：将系统分解成若干个相互独立的模块和组件，分别进行设计和实现，最后进行集成测试和验证。
3. 模块化设计：将系统分解成若干个可重用的模块，使得系统具有良好的可维护性和扩展性。
4. 面向对象设计：采用面向对象的设计方法，将系统抽象成一组对象，通过对象间的交互来实现系统的功能和行为。
五、系统结构的常见模型1. 分层结构模型：将系统分解成若干水平层次的模块和子系统，每一层次都有单一的职责和功能。
2. 客户-服务器模型：将系统分为客户端和服务器端两部分，客户端负责用户界面和交互，服务器端负责业务逻辑和数据处理。
非冯·诺依曼结构体系
哈佛结构
特点：使用两个独立的存储器模块，分别 存储指令和数据，每个存储模块都不允许 指令和数据并存，以便实现并行处理；
具有一条独立的地址总线和一条独立的数 据总线，利用公用地址总线访问两个存储 模块（程序存储模块和数据存储模块）， 公用数据总线则被用来完成程序存储模块 或数据存储模块与CPU之间的数据传输
传统冯.诺依曼计算机体系结构的局限性
存储器是按地址访问的线性编址的一维结 构，每个单元的位数是固定的。
指令由操作码和地址组成。操作码指明本 指令的操作类型,地址码指明操作数和地址。 操作数本身无数据类型的标志，它的数据 类型由操作码确定。
传统冯.诺依曼计算机体系结构的局限性
通过执行指令直接发出控制信号控制计算 机的操作。指令在存储器中按其执行顺序 存放，由指令计数器指明要执行的指令所 在的单元地址。指令计数器只有一个，一 般按顺序递增，但执行顺序可按运算结果 或当时的外界条件而改变。
量机等，使计算速度有了很大提高，但就本质 上仍无法克服冯·诺依曼机结构上的缺 陷。
非冯诺依曼结构的产生
随着计算机发展，人们除了继续对命令式 语言进行改进外，提出了若干非冯·诺依曼 型的程序设计语言，并探索了适合于这类 语言的新型计算机系统结构，大胆地脱离 了冯·诺依曼原有的计算机模式，寻求有利 于开发高度并行功能的新型计算机模型， 例如光子计算机（光处理器利用光的高速 和无干扰性，使用光学元件构成处理器。 尚在研发中），并行计算机、数据流计算 机以及量子计算机等。冯·诺依曼结构的特点
冯·诺依曼结构的特点
冯·诺依曼机由五大部分组成：控制器、 运算器、存储器、输入设备、输出 设备。
由于解决了运算高速性与输入低速性
的问题，使得运算效率极大地提高。由此， 冯·诺依曼被称为“计算机之父”。
计算机系统结构
通过综合考 虑无线 网络 传输时延 、流媒 体片段 内部流行度 以及用 户终端缓存 空 间大小对流 媒体分发质量 的影响 ，提 出 了一种基于最 大缓冲时间的 Ｐ Ｐ流媒体 ２ 分发缓存算 法 ，算法考虑 了无线 网络传 输 时延 、流媒体 中断 的位 置及用户提供 的计算 资源 ．性能分析表 明 ，它与仅考 虑无线 网络 传输时延 的缓存 算法相 比， 能减少流 媒体分发起动 时延和播放抖动 时延 ，可有效地 提高无线 Ａ ｃ网络 ｄ Ｈｏ 中 Ｐ Ｐ流媒体 分发质量．参 ７ ２ 关键词 ：无线 Ａ ｃ网络 ；流媒体 分 ｄ Ｈｏ 发 ；点对 点；缓 存
基于 ＪＥ ２ Ｅ核心模式 的组合 Ｗｅ ｂ框架研 究 ：Ｒ ｓａｃ ｆｃ ｍ ｏｉ ｂ ｆ ｍｅ ｅｅ ｈ ｏ ｏ ｐ ｓｅ Ｗｅ ｒ － ｒ ｔ ａ
ｗ ｒ ａｅ ｎｃ ｒ ２ Ｅ ｐ ｔ ｒｓ ［ ， ｏｋｂ ｓｄｏ ｏｅＪ Ｅ ａ ｅｎ 刊 ｔ
结合原 油集输信 息系统的开发 ，介 绍了 智 能 客 户 端 技 术 及 其 在 油 田企 业 网 中 的 应用．设计 了一种 新的智能客户端在线 状态 的应用模型． 改进了面 向服务 的离 线解决方案 ，提 出了基于 Ｘ ＭＬ与 Ｗｅ ｂ 服务 的数据 同步策 略．运 行结果表 明系 统 的性能 良好 ，响应 时间和数据一致性 均 能 满 足 实 际 应 用 需 求 ． 图 ３表 １ ９ 参 关键词 ：信息系 统；智 能客户端 ；Ｂ／ Ｓ 模式；ｃ ｓ模式 ／ ０ ２ １ ２ ５ ０・ ０ 计 算机 系统 结构 ７２３４ ２ ３ 视觉测量系统 的像点残 余误差和紧密度
ｔ ｅ ［ ，中 ］ 王 永 强 （ 京 邮 电大 学 电 ｍｓ 刊 ／ 北 子 工 程 学 院 ， 京 １０ ７ ） 北 ０ ８ ６， 吕乃光 ，董 明利，燕必希 ∥华中科技大学学报（ 自然 科学版） ２ ０ ，３ （） １～ １ ． ｏ ７ ５６ ． ７ ９ 一 一 提出了视觉测量系统 的像 点残 余误差和 紧密度的精度评价方法 ，基 于束调整算 法推导了像点残余误差和 紧密度 的计算 公 式 ． 测 量 实 验 表 明 ，在 大 尺 寸视 觉 测 量中，采用本方法更有利于对 测量 作精 度评价 ， 便于工业测量应用．作为实例 ， 对 实 验 室 控 制 场 内测 量 点 进 行 三 维 坐 标 测量 ，５ ％的待测像点坐标达到 ０１ 像 ０ ．３ 素 的精度 ，５ ％的空 间点坐 标 的紧密度 ０ 小于 ００ ４ ． ％． 这种精 度评 价方 法特 别 ２ 适合于采用束调整 算法的多站位视觉测 量系统 ，可 以伤脑 筋为常规精度估算方 法 的补充． 图 ５参 ６ 关 键 词 ：视 觉 测 量 系 统 ； 残 余 误 差 ；视 觉测量精度 ；束调整
机载软件架构介绍
机载软件架构现状与发展趋势主要内容•软件架构的基础概念•机载软件的特点•机载软件架构现状•机载软件架构发展趋势预测软件架构的基本概念软件架构的定义软件架构的定义… …软件架构软件的缩写。
是体系架构体系结构的定义：包括一组部件以及部件之间的联系。
软件体系结构主流的标准观点有：ANSI/IEEE 610.12-1990软件工程标准词汇对于体系结构定义是：“体系架构是以构件、构件之间的关系、构件与环境之间的关系为内容的某一系统的基本组织结构以及知道上述内容设计与演化的原理(principle)”。
Mary Shaw和David Garlan认为软件体系结构是软件设计过程中，超越计算中的算法设计和数据结构设计的一个层次。
体系结构问题包括各个方面的组织和全局控制结构，通信协议、同步，数据存储，给设计元素分配特定功能，设计元素的组织，规模和性能，在各设计方案之间进行选择。
百度百科：软件体系结构是具有一定形式的结构化元素，即构件的集合，包括处理构件、数据构件和连接构件。
处理构件负责对数据进行加工，数据构件是被加工的信息，连接构件把体系结构的不同部分组合连接起来。
这一定义注重区分处理构件、数据构件和连接构件，这一方法在其他的定义和方法中基本上得到保持。
软件结构抽象类型与层次的发展过程软件架构就是对软件结构的一种较高层次的抽象。
软件结构的抽象类型发展历程例程和函数调用Subroutines 1960s1970s1980s1990s2000+模块化Modules 面向对象Objects 运行框架Frameworks 软件架构Architecture软件架构与软件框架的区别是什么？呈现形式不同．架构的呈现形式是一个设计规约，而框架则是程序代码。
软件框架（framework ）：是某种应用的半成品，是一组组件，供用户选用完成自己的系统。
简单说就是使用别人搭好的舞台，你来做表演。
而且，框架一般是成熟的，不断升级的软件。
框架一般处在低层应用平台（如J2EE ）和高层业务逻辑之间的中间层。