简述连续型数据过程能力指标的定义及构成

内容提示:控制图和过程能力分析

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计算机系统指用于数据库管理的計算机硬软件及网络系统数据库系统需要大容量的主存以存放和运行操作系统、数据库管理系统程序、应用程序以及数据库、目录、系統缓冲区等,而辅存则需要大容量的直接存取设备此外,系统应具有较强的网络功能

按人的要求接收和存储信息,自动进行数据处理囷计算并输出结果信息的机器系统。计算机是脑力的延伸和扩充是近代科学的重大成就之一。

计算机系统由硬件(子)系统和软件(孓)系统组成前者是借助电、磁、光、机械等原理构成的各种物理部件的有机组合,是系统赖以工作的

后者是各种程序和文件,用于指挥

按指定的要求进行工作

自1946年第一台电子计算机问世以来,计算机技术在元件器件、硬件

、软件系统、应用等方面均有惊人进步,

忣其网络形态、特性多种多样,已广泛用于科学计算、事务处理和

日益深入社会各个领域,对社会的进步产生深刻影响

分数字和模擬两类。通常所说的计算机均指

其运算处理的数据,是用离散数字量表示的而

运算处理的数据是用连续模拟量表示的。模拟机和数字機相比较其速度快、与物理设备

简单,但精度低、使用困难、稳定性和可靠性差、价格昂贵故模拟机已趋淘汰,仅在要求

快但精度低的场合尚有应用。把二者优点巧妙结合而构成的混合型计算机尚有一定的生命力。

计算机系统的特点是能进行精确、快速的计算和判斷而且通用性好,使用容易还能联成网络。

①计算:一切复杂的计算几乎都可用计算机通过

②判断:计算机有判别不同情况、选择莋不同处理的能力,故可用于管理、控制、对抗、

③存储:计算机能存储巨量信息

⑤快速:计算机一次操作所需时间已小到以纳秒计。

⑥通用:计算机是可编程的不同程序可实现不同的应用。

⑦易用:丰富的高性能软件及智能化的人-机

⑧联网:多个计算机系统能超越地悝界限借助

,共享远程信息与软件资源

软件分为系统软件、支撑软件和应用软件。

由操作系统、实用程序、

等组成操作系统实施对各种软硬件资源的管理控制。实用程序是为方便用户所设如文本编辑等。编译程序的功能是把用户用汇编语言或某种高级语言所编写的程序翻译成机器可执行的机器语言程序。

等它能支持用机的环境,提供

软件也可认为是系统软件的一部分应用软件是用户按其需要洎行编写的专用程序,它借助系统软件和支援软件来运行是软件系统的最外层。

① 专用机与通用机:早期计算机均针对特定用途而设计具有专用性质。60年代起开始制造兼顾科学计算、事务处理和

的出现,标准文本的各种高级程序语言的采用操作系统的成熟,使一种机型系列选择不同软件、

就能满足各行业大小用户的不同需要,进一步强化了通用性但特殊用途的专用机仍在发展,例如连续动力学系統的全数字仿真机超微型的空间

、微型机:计算机是以大、中型机为主线发展的。20世纪60年代末出现

因其轻巧、价廉、功能较强、可靠性高,而得到广泛应用70年代开始出现每秒可运算五千万次以上的

,专门用于解决科技、国防、经济发展中的特大课题巨、大、中、小、微型机作为计算机系统的梯队组成部分,各有其用途都在迅速发展。

与并行处理机:在元件、器件速度有限的条件下从

与组织着手来实現高速处理能力,成功地研制出这两种处理机它们均面向

为算符)这样一组数据(也叫向量)运算。流水线处理机是单指令

(SISD)的它们用偅叠原理,用流水线方式加工向量各元素具有高加工速率。

(SIMD)的它利用并行原理,重复设置多个处理部件同时并行处理向量各元素来獲得高速度(见

还可结合,如重复设置多个流水部件并行工作,以获得更高性能研究

是发挥这类处理机效率的关键。在高级程序语言中楿应地扩充向量语句可有效地组织向量运算;或设有向量识别器,自动识别源程序中的向量成分

处理器(仅作高速向量运算的流水线專用机),构成主副机系统可大大提高系统的处理能力,且性能价格比高应用相当广泛。

与多机系统、分布处理系统和计算机网:多處理机与多机系统是进一步发展

的必由之路是巨型、大型机主要发展方向。它们是

(MIMD)系统各机处理各自的指令流(进程),相互通信联合解决大型问题。它们比并行处理机有更高的并行级别潜力大,灵活性好用大量廉价微型机,通过

构成系统以获得高性能,是研究多處理机与多机系统的一个方向多处理机与多机系统要求在更高级别(进程)上研究

,高级程序语言提供并发、同步进程的手段其操作系统也大为复杂,必须解决多机间

的通信、同步、控制等问题

分布系统是多机系统的发展,它是由物理上分布的多个独立而又相互作用嘚单机协同解决用户问题的系统,其系统软件更为复杂(见

几乎都是功能分布的多机系统除含有高速

外,有管理输入输出的输入输出處理机(或前端用户机)、管理远程终端及

、全系统维护诊断的维护诊断机和从事数据库管理的数据库处理机等这是分布系统的一种低級形态。

多个地理上分布的计算机系统通过

。它按地理上分布的远近分为局部(本地)计算机网络和远程计算机网络。网络上各计算機可相互共享信息资源和软硬件资源订票系统、情报资料检索系统都是计算机网应用的实例。

机与非诺依曼机:存储程序和指令驱动的諾依曼机迄今仍占统治地位它

指令,限制了所解问题本身含有的

影响处理速度的进一步提高。突破这一原理的非诺依曼机就是从

上來发展并行性,提高系统吞吐量这方面的研究工作正在进行中。由数据流来驱动的

式控制驱动和按需求驱动的高度并行计算机都是有發展前途的非诺依曼计算机系统。

计算机系统约每3~5年更新一次性能价格比成十倍地提高,体积大幅度减小

技术将继续快速发展,并對各类计算机系统均产生巨大而又深刻的影响32位微型机已出现,64位微型机也已经问世单片上做1000万个元件已为时不远。比

快10~100倍的器件如砷化镓、高电子迁移率器件、

、光元件等的研究将会有重要成果。提高组装密度和缩短互连线的微组装技术是新一代计算机的关键技術之一光纤通信将大量应用。各种高速智能化外部设备不断涌现光盘的问世将使辅助

、多机系统、分布处理系统将是引人注目的

)是發展趋势。新型非诺伊曼机、推理计算机、知识库计算机等已开始实际使用软件开发将摆脱落后低效状态。

正在深入发展软件生产

化、形式化、自动化、模块化、

方向发展。新的高级语言如逻辑型语言、函数型语言和人工智能的研究将使人-机

简单自然(能直接看、听、说、画)数据库技术将大为发展。

将广泛普及以巨大处理能力(例如每秒 100~1000亿次操作)、巨大知识信息库、高度智能化为特征的下┅代计算机系统正在大力研制。计算机应用将日益广泛

、计算机控制的生产线、智能机器人将大大提高社会劳动生产力。办公、医疗、通信、教育及家庭生活都将计算机化。计算机对人们生活和社会组织的影响将日益广泛深刻

用户使用计算机系统算题的一般流程:

①通过系统操作员建立帐号,取得使用权帐号既用于识别并保护用户的文件(程序和数据),也用于系统自动统计用户使用资源的情况(记帳付款)。

②根据要解决的问题研究算法,选用合适的语言编写

,同时提供需处理的数据和有关控制信息

③把②的结果在脱机的专鼡设备上放入软磁盘,建立用户文件(也可在联机终端上进行直接在辅助存储器中建立文件,此时第四步省去)

机把软盘上用户文件輸入计算机,经加工处理作为一个作业,登记并存入辅助存储器

⑤是要求编译。操作系统把该作业调入主存储器并调用所选语言的編译程序,进行编译和连接(含所调用的

⑥要求运算处理操作系统把目标程序调入主存储器,由中央处理器运算处理结果再存入辅助

⑦运算结果由操作系统按用户要求的格式送外部设备输出。

计算机内部工作(④~⑦)是在操作系统控制下的一个复杂过程通常,一台計算机中有多个用户作业同时输入它们由操作系统统一调度,交错运行但这种调度对用户是透明的,一般用户无需了解其内部细节

鼡户可用一台终端,交互式的控制③~⑦的进行(分时方式);也可委托操作员完成③~⑦其中④~⑦是计算机自动进行的(

方式)。批处悝方式的自动化程度高但用户不直观,无中间干预分时方式用户直观控制,可随时干预纠错但自动化程度低。

系统大多提供两种方式由用户选用。

操作系统是方便用户、管理和控制计算机软硬件资源的系统软件(或程序集合) 从用户角度看,操作系统可以看成昰对

的扩充;从人机交互方式来看操作系统是用户与机器的

看,操作系统是一种层次、模块结构的程序集合属于有序分层法,是无序模块的有序层次调用操作系统在设计方面体现了计算机技术和管理技术的结合。操作系统在计算机中的地位:

操作系统是软件而且是系统软件。它在计算机系统中的作用大致可以从两方面体会:

对内,操作系统管理计算机系统的各种资源扩充硬件的功能;

对外,操莋系统提供良好的人机界面方便用户使用计算机。它在整个计算机系统中具有承上启下的地位

操作系统是一个大型的软件系统,其功能复杂体系庞大。从不同的角度看的结果也不同正是“横看成岭侧成峰”,下面我们通过最典型的两个角度来分析一下

正如前面所說的,如果没有操作系统程序员在开发软件的时候就必须陷入复杂的硬件实现细节。程序员并不想涉足这个可怕的领域而且大量的精仂花费在这个重复的、没有创造性的工作上也使得程序员无法集中精力放在更具有创造性的程序设计工作中去。程序员需要的是一种简单嘚高度抽象的可以与之打交道的设备。

将硬件细节与程序员隔离开来这当然就是操作系统。

从这个角度看操作系统的作用是为用户提供一台等价的扩展机器,也称

它比底层硬件更容易编程。

从使用者的角度来看操作系统则用来管理一个复杂系统的各个部分。

操作系统负责在相互竞争的程序之间有序地控制对CPU、内存及其它I/O

比如说假设在一台计算机上运行的三个程序试图同时在同一台

上输出计算结果。那么头几行可能是程序1的输出下几行是程序2的输出,然后又是程序3的输出等等最终结果将是一团糟。这时操作系统采用将打印輸出送到磁盘上的缓冲区的方法就可以避免这种混乱。在一个

后操作系统可以将暂存在磁盘上的文件送到打印机输出。

从这种角度来看操作系统则是系统的资源管理者。

下面我们结合计算机的发展历史来回顾一下操作系统的发展历程

1、第一代计算机():

、普林斯顿高等研究院、

的一些人使用数万个真空管,构建了世界上第一台电子计算机开启计算机发展的历史。这个时期的机器需要一个小组专门設计、制造、编程、操作、维护每台机器程序设计使用

,通过插板上的硬连线来控制其基本功能

这个时候处于计算机发展的最初阶段,连

都还没有出现操作系统更是闻所未闻。

2、第二代计算机():晶体管和

这个时期计算机越来越可靠已从研究院中走出来,走进了商业应用但这个时期的计算机主要完成各种科学计算,需要专门的操作人员维护并且需要针对每次的计算任务进行编程。

第二代计算機主要用于科学与

使用FORTRAN与汇编语言编写程序。在后期出现了操作系统的雏形:FMS(FORTRAN

)和IBMSYS(IBM为7094机配备的操作系统)

60年代初,计算机厂商根據不同的应用分成了两个

一个针对科学计算,一个针对商业应用

随着计算机应用的深入,对统一两种应用的计算机需求出现了这时IBM公司试图通过引入System/360来解决这个问题。

与这个计划配套IBM公司组织了OS/360操作系统的开发,然后复杂的需求以及当时软件工程水平低下使得OS/360的開发工作陷入了历史以来最可怕的“软件开发泥潭”,诞生了最著名的失败论著----《神秘的人月》虽然这个开发计划失败了,但是这个愿朢却成为了计算机厂商的目标

)和通用电气公司决定开发一种“公用计算机服务系统”----MULTICS,希望其能同时支持数百名分时用户的一种机器结果这个计划的研制难度超出了所有人的预料,最后这个系统也以失败结束不过,MULTICS的思想却为后来的操作系统很多提示

20世纪60年代未,一位贝尔实验室曾参加过MULTICS研制工作的计算机科学家Ken Thompson在一台无人使用的PDP-7机器上开发出了一套简化的、单用户版的MULTICS。后来导致了

UNIX操作系统主导了

、工作站以及其他市场也是至今最有影响力的操作系统之一,而Linux也是UNIX系统的一种衍生下一讲我们将专门介绍一下UNIX的发展历史。

隨着计算机技术的不断更新与发展计算机神奇般地闯入了人们的生活,以低廉的价格就可以获得强大计算能力的计算机

价格不再是阻攔计算机普及的门槛时,降低计算机的易用性就显得十分重要!由于UNIX系统的本身特点使得其不太适合于在运行在个人计算机上,这时就需要一种新的操作系统

在这一历史关键时候,IBM公司由于低估了PC机的市场并未使用最大的力量角逐这一市场,这时Intel公司趁机进入成为叻当今

的老大。同时善于抓住时机的微软公司的总裁

适时地进入了这一领域用购买来的CP/M摇身一变成为

,并凭借其成为个人计算机操作系統领域的霸主

在GUI方面先拔头筹,但由于苹果公司的不兼容、不开放的市场策略未能扩大战果,这时微软又适时地进入了GUI方面凭借WINDOWS系統再次称雄。

一般来说操作系统由以下几个部分组成:

进程调度子系统决定哪个进程使用

,对进程进行调度、管理

负责各个进程之间嘚通信。

负责管理磁盘上的各种文件、目录

负责处理各种与网络有关的东西。

操作系统有多种实现方法与设计思路下面仅选取最有代表性的三种做一简单的叙述。

这是最常用的一种组织方式它常被誉为“大杂烩”,也可说整体式系统结构就是“无结构”。

这种结构方式下开发人员为了构造最终的目标操作系统程序,首先将一些独立的过程或包含过程的文件进行编译,然后用链接程序将它们链接荿为一个单独的目标程序

Linux操作系统就是采用整体式的

设计。但其在此基础上增加了一些形如动态模块加载等方法来提高整体的灵活性彌补整体式系统结构设计的不足。

这种方式则是对系统进行严格的分层使得整个系统层次分明,等级森严!这种系统学术味道较浓!实際完全按照这种结构进行设计的操作系统不多也没有广泛的应用。

可以这么说现在的操作系统设计是在整体式系统结构与层次式系统結构设计中寻求平衡。

系统结构设计是近几年来出现的一种新的设计理念最有代表性的操作系统有Mach和QNX。

微内核系统顾名思义就是系统內核很小。比如说QNX的微内核只负责:进程间的通信、低层的网络通信、进程调度、第一级中断处理

计算机历史中出现了许许多多的操作系统,然后大浪淘沙无情地淘汰了许多,只留下一些经历过市场考验的:

系列的PC机上的最早的操作系统微软公司产品,曾经统治了这個领域现在已逐渐被自家兄弟WINDOWS系列所代替,现在除了一些低档机外已不多见

2)Windows:微软公司产品,从

发展而来现在是基于Intel x86系列的PC机上嘚主要操作系统,也是现然个人电脑中装机量最大的操作系统面向桌面、面向个人用户。

所有界面友好,性能优异但由于只能运行茬苹果公司自己的电脑上而发展有限。但由于

独特的市场定位现在仍存活良好。

严格来讲Linux这个词本身只表示

,但在实际上人们已经习慣了用Linux来形容整个基于Linux内核并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统(也被称为GNU/Linux)。基于这些组件的Linux软件被称为Linux发行版一般来讲,一个Linux發行套件包含大量的软件比如

(比如GNOME和KDE),办公套件等等

1)UNIX系列:UNIX可以说是源远流长,是一个真正稳健、实用、强大的操作系统但昰由于众多厂商在其基础上开发了有自己特色的UNIX版本,所以影响了整体在国外,UNIX系统可谓独树一帜广泛应用于科研、学校、金融等关鍵领域。但由于中国的计算机发展较为落后UNIX系统的应用水平与国外相比有一定的滞后。

2)Windows NT系列:微软公司产品其利用Windows的友好的用户界媔的优势打进

市场。但其在整体性能、效率、稳定性上都与UNIX有一定差距所以现在主要应用于中小企业市场。

3)Novell Netware系列:Novell公司产品其以极適合于中小网络而著称,在中国的证券行业市场占有率极高而且其产品特点鲜明,仍然是

的类Unix操作系统目前存在着许多不同的Linux,但它們都使用了Linux内核Linux可安装在各种计算机硬件设备中,从手机、平板电脑、

和视频游戏控制台到台式计算机、大型机和

。Linux是一个领先的操莋系统世界上运算最快的10台超级计算机运行的都是Linux操作系统。严格来讲Linux这个词本身只表示Linux内核,但实际上人们已经习惯了用Linux来形容整個基于Linux内核并且使用GNU 工程各种工具和数据库的操作系统。Linux得名于计算机业余爱好者Linus Torvalds

弗林(Flynn)分类法是按

SISD――指令部件只对一条

处理,呮控制一个操作部件操作如一般的串行单处理机。

SIMD――由单一指令部件同时控制多个重复设置的处理单元执行同一指令下不同

MISD――多個指令部件对同一数据的各个处理阶段进行操作。这种机器很少见

MIMD――多个独立或相对独立的处理机分别执行各自的程序、作业或进程。例如多

  • 黄梯云.管理信息系统:高等教育出版社2009
  • 2. .荣策[引用日期]

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