工作量。
优点：用户使用起来非常灵活、业务扩展简单、维护方便。
3.1.3 集中式平台和分布式平台
随着因特网的普及，分布在不同空间的各种信息处理软、硬件设备被通信网络广泛地联系起来，从而实现了信息处理资源的共享，并大大提高了信息处理的能力和效率。在网络环境下，根据资源分布结构和处理过程的不同，信息处理平台可以分为集中式信息处理平台和分布式信息处理平台两种基本类型。 1. 集中式处理平台
在集中式平台中，存在一个由若干信息处理设备组成，具有较强的处理能力和一定存储容量的中央系统，平台中的设备均为客户机终端。如银行系统。
优点：终端可以使用功能简单而便宜的微机和其它终端设备，网络的规模越大，整体费用就越低。 缺点：
（1）由于所有终端的运算和处理都在中央系统完成，必须通过网络进行结果的读取，而网络速度的瓶颈会制约信
息处理的速度；
（2）每个终端用户的信息处理需求是不一样的，要使中央系统能满足所有用户的需求，就要配置各种应用程序和
资源，导致系统效率不高。
2. 分布式平台
在分布式网络中，数据的存储和处理都是由独立的计算机设备共同完成，用户感觉就行使用一台计算机一样。数据本身及其处理的结果可以被这些独立计算机设备的用户所使用，可以根据需要与其他用户分享，而网络的作用就是实现跨接的数据访问和共享。
分布式平台可以适应用户的各种需要，同时允许他们共享网络的数据、资源和服务。如：万维网。
优点：系统设计灵活，用户使用方便；可以减少数据传输的成本和风险；局部发生的故障不会影响到全局等。 缺点：对病毒比较敏感；容易造成数据的不一致性。
3.2 计算机系统
3.2.1 计算机系统 1. 计算机
计算机是电子数字计算机的简称，它是一种能够自动、高速、精确地进行信息处理的现代化的数字电子设备，能够实现高速数据运算和大量数据的存储。 2. 计算机的体系结构
约翰.冯.诺依曼被称为计算机之父。世界上第一台冯.诺依曼机是1946年研制的ENIAC。这种体系结构是：
运算器数据程序控制器输入设备存储器输出设备结果
根据冯.诺依曼体系结构构成的计算机，必须具备如下功能： （1）把需要的程序和数据送至计算机中；
（2）必须具有长期记忆程序、数据、中间结果及最终运算结果的能力； （3）能够完成各种算术、逻辑运算和数据传送等数据加工处理的能力；
（4）能够根据需要控制程序走向，并能根据指令控制及其的各个部件协调操作； （5）能够按照要求将处理结果输出给用户；
为了完成上述的功能，计算机必须具备五大基本组成部件： （1）输入数据和程序的输入设备；
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（2）记忆程序加工处理的运算器； （3）完成数据加工处理的运算器； （4）控制程序执行的控制器； （5）输出处理结果的输出设备。
程序存储的体系结果在不断发展和改进： ① 如增加了浮点数、字符串等新的数据类型； ② 采用虚拟存储器，方便高级语言编程；
③ 引入堆栈，支持过程调用、递归机制；支持多处理机； ④ 采用自定义数据表示； ⑤ 使程序和数据空间分开等。 3. 计算机系统
一个完成的计算机系统分为硬件和软件两大部分
硬件是组成计算机系统的各物理部件的总称，主要包括各种电子器件和电机装置。
软件是一系列按照特定顺组织的计算机数据和指令的集合。通常包括：计算机系统软件和应用软件。
3.2.2 多媒体计算机
强大的多媒体服务是当前计算机软硬件设计的核心任务。 1. 多媒体计算机的定义
两个含义：一个是指存储信息的实体，如软盘、硬盘、光盘；另一个是指信息的载体，如文本、图形、图像、动画、音频、视频。
多媒体的实质是将自然形式存在的各种媒体数字化，然后利用计算机对这些数字信息进行加工或处理，并以一种最友好的方式提供给用户使用。
多媒体技术的是先是将文本、图形、图像、动画、音频和视频等多种媒体信息通过计算机进行数字化采集、获取、压缩或解压缩、编辑、存储等加工处理，使多种媒体信息建立逻辑连接，集成为一个具体交互性的系统。
多媒体技术具有以下特征：
（1）多样性：指综合处理多种媒体信息；
（2）集成性：指将不同的媒体信息有机地组合在一起，形成一个完整的整体以及与这些媒体相关的设备集成； （3）交互性：指人可以介入到多种媒体加工、处理的过程中，从而使用户更有效地控制和应用各种媒体信息； （4）实时性：指当多种媒体集成时，其中的音频信息和视频信息是与时间密切相关的，甚至是实时的。
总之，多媒体技术是一种基于计算机技术的综合技术，它包括信号处理技术、音频技术和视频技术、计算机硬件和软件技术、通信技术、图像压缩技术、人工智能和模式识别技术等，是处于发展过程中的一门跨学科的综合性高新技术。 2. 多媒体计算机的关键技术
（1）数据压缩与编码技术
多媒体数字信息图像压缩标准包括：①静态图像信息压缩标准JPEG；②动态图像压缩标准MPEG。 （2）数字图像技术； （3）数字音频技术； （4）数字视频技术； （5）多媒体通信技术； （6）多媒体数据库技术； （7）虚拟现实技术。
3.2.3 计算机的发展历程及方向 1. 发展历程
计算机发展的五个阶段及其特点
发展阶段 基本器件
体系结构 22
软件特点 代表产品 第一代（1945-1954） 电子管和继电器 存储程序计算机、程序控制I/O 浮点数据表示、寻址技术、中断、I/O处理机 流水线、Cache、先行处理、系列计算机 向量处理、分布式存储器 超标量、流水线、SMP、MP、MPP 机器语言和汇编语言 第二代（1955-1964） 晶体管、磁芯、印刷电路 中小规模集成电路、多层印刷电路 大规模集成电路、半导体存储器 高性能微处理器、高密度电路 高级语言和编译、批处理监控系统 第三代（1965-1974） 多道程序和分时操作系统 第四代（1975-1990） 并行和分布处理 第五代（1991-至今） 大规模、可扩展并行与分布处理 计算机系统设计中的软硬件所占比重，也是计算机发展的一个重要标志：
成本硬件软件20世纪70年代当前
计算机软硬件成本的变化情况
2. 发展方向
早期计算机根据体积和成本通常被分为巨型机、大型机、中型机、小型机和微型机。今后计算机将朝着高性能化、微型化、大众化、智能化与人性化、功能综合化的方向发展，处理器速度将继续提升，计算机体积将进一步减小。 3.3 通信系统平台
从20世纪后期开始，计算机科学与数据通信技术逐渐融合，在技术、产品和应用等方面都出现了新的特点： ① 数据处理设备和数据通信设备之间不在有本质的区别； ② 数据通信、语音通信和视频通信之间也不存在本质的区别；
③ 局域网、城域网、广域网之间的区别，有线网络和无线网络的区别也日趋模糊。
这些趋势导致了新计算机通信系统变得更加集成化和标准化，能够传输和处理分布在世界各地的各种类型的数据和信息，为用户提供的服务也越来越丰富和完善。
3.3.1 数据通信的概念 1. 数据通信的概念
数据通信（Data Communication）的概念是相对于电报通信、电话通讯等传统的通信形式而提出的，它是依照一定的通信协议，利用数据传输技术在两个终端之间传递数据信息的一种通信方式和通信业务。
数据通信可实现计算机之间、计算机与终端以及终端之间的二进制数据信息的传递。数据通信系统的模型：
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源点发送器传输系统接收器终点
单向数据通信系统模型
该模型中包括以下要素： （1）源点 （2）发送器 （3）传输系统 （4）接收器 （5）终点
2. 数据通信的方式
从通信双方的信息交互方式来看，数据通信方式可以有三种不同的方式： （1）单向通信
（2）双向交替通信（半双工） （3）双向同时通信
计算机所能识别和处理的是以字节（byte）为最小单位的二进制数据，1个字节由8位（bit）二进制构成。
在计算机内部各部件之间、计算机与各种外部设备之间、计算机与计算机之间，按传输二进制数时的时空顺序不同，存在着并行通信和串行通信两种方式。
（1）并行通信：为每一个字节的每一个bit都设置一个传输通道，全部bit同时进行传送。
特点：传输速度快、消耗材料多、造价高，一般只在计算机内部元件之间采用并行传输方式，如计算机存储器的总线传输。
（2）串行通信：只为信息传输设置一条通道，数字的一个字节中每一个bit一次在这条通道上传输。
特点：节省开销，速度相对较慢，一般应用于长距离数据传输，如计算机与键盘、鼠标、打印机等外围设备间数据传输，以及更远距离的通信。 3. 数据通信系统的功能
完整的数据通信系统必须完成一些关键任务： ① 传输系统的利用； ② 接口及信号产生； ③ 同步；
④ 差错检测与纠正； ⑤ 寻址与路由； ⑥ 网络管理； ⑦ 安全保证。
3.3.2 数据传输的基础知识 1. 数据传输的信号
信号一般是以时间为自变量，表示数据信息的某个参量（振幅、频率、相位）为因变量。 信号按其因变量的取值是否连续可以分为模拟信号和数字信号：
（1）模拟信号：指因变量完全随连续消息的变化而变化的信号。模拟信号的自变量可以是连续的，也可以是离散的，但其因变量一定是连续的。如电视图像信号、电话语音信号。
（2）数字信号：指标是消息的因变量是离散的，自变量时间的取值也是离散的信号。数字信号的因变量的状态是有效的。如计算机数据、数字电话和数字电视。
两者在一定条件下可以相互转化。 2. 编码方式
数字通信系统的任务是在源点和终点间传递数字数据，而在传输系统中传输的既可以是模拟信号，也可以数字信号。由数据转成信号的过程成为编码（Coding）。
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编码方式的选择以如何优化使用传输媒体为原则：如节省带宽、减小差错率、充分利用已有网络等。 通信系统的编码方式共有四种： （1）模拟数据的模拟信号编码 （2）模拟数据的数字信号编码 （3）数字数据的模拟信号编码 （4）数字数据的数字信号编码
公用电话网的设计是为了传输300Hz到3400Hz范围内的模拟话音信号，不能直接传输数字信号。为了充分利用已有的模拟电话网进行数字通信，数字设备就需要通过调制器和解调器与通信网络相连。 ① 在源点，调制器将数字数据转换成模拟信号，称为调制； ② 调制后再由数字信息的模拟形式信号通过电话网传送；
③ 在终点，解调器将模拟信号再转换成数字数据，称为解调。
数字数据的模拟信号编码也就是调制的过程，是利用作为数据载体的模拟信号（载波）的三个属性，即振幅、频率及相位来实现的，相应的编码方式有： ① 幅移键控（ASK）： ② 频移键控（FSK）： ③ 相移键控（PSK）： 3. 传输媒体
从物理特性、应用领域两方面有以下几种传输媒体： （1）双绞线
特点：价格低廉，使用方便；但在传输距离、带宽及数据的传输速率上有很大的局限，通常传输距离较短。 （2）同轴电缆
特点：可以用于模拟信号及数字信号的传输，性能比双绞线优越得多，可以适用于频率更高、传输速率更快的环境。 （3）光纤（光缆）
特点：容量大、体积小、衰减更小、隔绝电磁场、成本低。 （4）无线传输介质
特点：无线电波、微波、红外线、蓝牙。 4. 带宽的概念
模拟通信系统中：就是最高频率和最低频率间的差值就是代表这个通信系统的通频带宽，单位为赫兹（Hz）。 数字通信系统中：数字系统中数据的传输速率，单位为比特/秒（bit/s）或波特/秒（Baud/S） 5. 多路复用技术
在现有的通信系统中，一般来说，正在通信的两个站点不会完全用尽数据链路的带宽，为了提高效率，通常可以让多个通信的双方共享数据链路的带宽容量，这样的技术称为复用。复用的常见形式主要有频分复用、时分复用、码分复用。 （1）频分复用（FDM）：用于模拟信号传输，通过把多个信号调制在不同的载波频率上，每个信号只占据一个频段，从而形成许多个子信道。
（2）时分复用(TDM)：可以用于模拟传输和数字传输，是将一条物理信号的传输时间分成若干时隙，把这些时隙轮流地分给多个信号源使用，每个时隙仅被一路信号占用。 （3）码分多路复用（CDM）：靠不同的编码来区分各路原始信号的多路复用方式，需要为每个用户分配一个互补重叠的地址码，用以区分每个用户，而信道的频率和时间资源均为个用户共享。因此，在频率和时间资源紧缺的情况下，CDM技术的优势突现。新一代移动通信技术标砖CDMA采用的就是这种复用方式。 6. 异步传输和同步传输
数据通信系统能否可靠而有效地工作，在很大程度上依赖于是否能很好实现同步。
同步技术是指通信系统中实现手法两端动作统一、保持手法步调一致的过程。就是接受方按发送方发送信息的重复频率和起止时间来接收数据。
常用数据传输的同步方式有异步式同步（异步传输）、同步式同步（同步）。因此异步和同步本质上都属于同步技术。两者的区别在于发送端和接收端的是中是否独立还是同步的。
① 异步以字符为单位独立进行发送，一次一个字符，不需要在两端间传输时钟信号，传输效率低，适用于低速系统。
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