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E11　操作系统

11.1 About Application Architecture
信息系统应用模式的历史演变及各阶段的技术特征
计算机信息系统从发展初期至今，其应用模式经历了主机/终端（mainframe／terminal）模式、客户机/服务器（client／server）模式和浏览器／服务器（browser／server）模式（即互联网模式）三个主要阶段。
主机终端模式是80年代以前信息系统的主流应用结构，其主要特征是企业的所有信息资源，包括应用程序和数据均存放在主机（通常为大中型机）中，采用集中计算模式，使用者通过用串行线路和主机相连接的终端（通常为字符方式的哑终端）操纵并共享大型机的计算能力，或通过批处理方式输入大量数据，由主机集中处理后输出运行结果。主机／终端模式的主要特点是采用价格昂贵的专用大型计算机，各系统之间交换信息十分复杂。
70年代末80年代初，为了摆脱对大型计算机厂家的依赖，兴起了所谓的开放系统浪潮，而集成电路、个人计算机和微机局域网络的迅速发展则为之提供了技术基础，并最终形成了以开放和分布计算机为特征的客户机/服务器模式。开放系统要求各计算机厂家的软硬件产品能够互通互换，并通过市场竞争降低设备购置成本和维护成本。开放系统浪潮中最有影响的成果是国际标准化组织（ISO）制定的开放系统互联（OSI：open systems interconnect）模型。
伴随着开放系统的是所谓的降型化（downsizing）浪潮，降型化就是用更为开放化和廉价的客户机/服务器模式来替代昂贵的大型机/终端模式。降型化及其它相关技术的发展导致各企业纷纷转向客户机/服务器模式，而原有的主机/终端模式的应用系统由于受到硬件、技术、人才等多种因素的影响，难以继续发展，逐渐形成了所谓的遗留（legacy）系统。由于遗留系统是企业信息系统多年经营的结晶，往往意味着巨额的投资、成熟的应用模式和稳定的运行，并在一定范围内仍然可能提供稳定的服务，因此降型化浪潮并未导致遗留系统的彻底消亡，而各主机供应商也在不断提高大型机的开放特性，使之能适应技术的发展。因此，企业实施降型化并不是将原有的大型机应用系统彻底放弃，而是在保留大型机的稳定的操作平台的基础上，寻求其他非大型机模式的应用选择，或将遗留系统与各种新技术进行整合。
随着客户机/服务器的发展及其规模的不断扩大，其固有的缺点也逐步被发现。由于应用系统分布在大量网络计算机中，个人计算机变得越来越臃肿（即所谓胖客户机），应用程序的发布和同步变得十分困难，当网络达到一定规模后，其维护费用直线上升，系统的总拥有成本甚至直追主机/终端模式。此外，由于访问点数量的增多、多个用户会话的并发操作以及普遍的数据访问和更新能力等因素，导致客户／服务器系统的安全保障成为一项复杂的任务。
在这种情况下，所谓的多层结构模式应运而生，其典型代表是“瘦客户机／事务处理服务器／数据服务器”模式，其中瘦客户机仅完成应用的数据表现，事务处理服务器实现应用的事务逻辑，而数据服务器则专注于数据的存储和管理。多层结构模式结合了主机／终端模式和客户机/服务器模式的优点。
互联网的兴起和迅速传播，使得多层结构模式得到充分的发挥，其中瘦客户机逐步统一为浏览器，而各种新兴技术（如HTTP协议、JAVA语言）的非专有特性使得各类事务处理服务器实现了平台无关性，从而使得用户从任一客户机上访问世界上任意服务器变成现实，也使企业信息系统从企业内部应用转为以客户为中心，从而实现整个产业供应链系统的信息化成为可能。但同时互联网的复杂性和松散管理结构也使得互联网应用系统的安全性变得更加突出，企业在建设互联网模式的信息系统时必须增加防火墙等网络安全软件才能确保网络的安全。
11.2 operating system
操作系统
操作系统是计算机系统的核心软件，随着信息系统应用模式的变迁，操作系统的角色也在不断丰富，但其核心功能仍然是对中央处理器、存储器和输入／输出装置等系统资源进行分配、调度和监视，在物理硬件、应用软件和用户之间起桥梁作用。除管理硬件和软件外，它的另一主要功能是保证用户只能对经授权的数据进行读写访问。
监视器（hardware and software monitors）是操作系统的一个组成部分，其作用包括两方面，一是辨别计算机硬件的瓶颈和软件设计的问题，二是调整计算机运行的负荷。通过监视器也可以发现网络反应时间的恶化情况。
图形化用户接口（GUI：graphical user interface）是操作系统的一个组成部分，用户可以用鼠标点击图形来输入命令。如WINDOWS就使用了GUI。
终端仿真（terminal emulation）是PC机操作系统配备的一个工具软件，可以模拟一台哑终端（dumb terminal）的功能。
常用的操作系统有：PC机/工作站操作系统（DOS、MS Windows、MAC OS等）、服务器操作系统（MS Windows Server，Linux等）、大型机操作系统（IBM S／390、IBM MVS等）。
大型机统指那些拥有强大计算能力，能支持大量联机终端和外部设备的计算机，其主要代表包括开始于system／360的一系列IBM大型计算机。大型机连接终端的系统运行模式也称为主机／终端模式。
服务器是指具有固定的地址，并为网络用户提供服务的节点，它是实现资源共享的重要组成部分。服务器主要有网络服务器、打印服务器、终端服务器、磁盘服务器和文件服务器等。
PC机/工作站即个人计算机，具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能，通常作为网络化应用系统的终端设备。由服务器、局域网络和PC机（胖客户机）构成的系统运行模式称为客户机/服务器模式，当采用基于浏览器（瘦客户机）的多层体系结构时则成为浏览器／服务器模式。
11.3 Computer Peripherals
各类计算机外部设备
不间断电源（UPS：uninterruptible power supply）：在停电的情况下维持电脑系统的运行。
光学字符识别（OCR：optical character recognition）：通过光学扫描仪器从纸质文件中读取并自动识别出字符，以字符编码形式输入计算机。
打印机（printer））：最常用的硬拷贝输出设备。
扫描仪（scanner）：可以将文档和图形转换成数字形式的输入设备。
绘图仪（plotter）：能接受绘图指令并在图纸上画出图形的设备。
条码阅读器（bar code reader）：可以自动识别各类条码并将其转换成数字编码。
11.4 Memories and Storage Devices
各种辅助存储器及其特点
磁带（magnetic tape）：存储容量最大（达几百G），单位存储价格最便宜，是数据备份的最佳选择。但因为它按顺序存取数据，因此不适合需要随机存取的应用。
磁带库（tape library）：可以容纳多盘磁带并能通过磁带臂等机械装置自动选取活动磁带的设备。
软盘（floppy disk）：采用直接存取数据方式，但由于采用接触式磁头读取方式，速度较慢。便于携带和交换数据，但容量较小。
硬盘（hard disk）：采用直接存取数据方式和悬浮式磁头读取方式，速度快，容量较大。
紧凑式只读光盘（CD—ROM）：光盘的一种，容量大，一般为660MB，存取速度比硬盘慢比磁带快，价格便宜且使用方便。但不能写入数据，其所含内容需在生产时直接模压成型，可以用来保存不需要经常更新且具有一定发行规模的信息，如各类标准和产品指南等。
光盘库（CD library）：可同时容纳多张光盘并对其进行访问的设备。
一次写多次读光盘（WORM：write once／read many）：光盘的一种，只可写入一次，但可读取多次，速度与CD-ROM相似。其优势是可直接将电脑输出的内容刻入光盘，适用于保存不需要频繁更新且发行数量少的信息，如替换缩微照片、联网储存雇员信息、联网储存技术参考手册等。WORM也可用来记录电子数据交换的交易内容，从而提供事后审计线索。
数字化视频光盘（DVD：digital video disk）：光盘的一种，容量更大，一般为5GB以上。

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典型试题
1.成功实现的客户机／服务器结构的好处之一是：
a.缩短开发和维护新的商业应用软件的时间。
b.减少数据网络的流量
c.降低诊断用户故障的复杂性。
d.数据及其处理过程的集中化。
『正确答案』a
『解题思路』
a.正确。相对于主机结构，客户机/服务器结构通常可以缩短开发和维护新商业应用软件的时间。
b.不正确。相对于主机结构，客户机/服务器结构的网络流量常会增加。
c.不正确。客户机/服务器结构并不能降低故障诊断的复杂性。
d.不正确。相对于主机结构，客户机／服务器结构将导致数据及处理的分散化。
2.保证客户机/服务器系统的安全是一项复杂的任务，以下哪项不是导致这一复杂性的因素?
a.关系型数据库的使用。
b.访问点的数量。
c.多个用户会话的并发操作。
d.分布广泛的数据访问和更新能力。
『正确答案』a
『解题思路』
a.正确。采用关系型数据库不会降低客户机/服务器系统的安全性。
b.不正确。访问点的数量越多，客户机/服务器系统的安全性管理就越困难。
c.不正确。多个用户会话的并发操作将增加客户机／服务器系统安全性管理的复杂性。
d.不正确。分布广泛的数据访问和更新能力是导致客户机/服务器系统安全性管理难度的重要因素。
3.磁带作为存储介质的主要优点是：
a.允许直接存取。
b.使用可变长度记录。
C.成本较低
d.需要较少人力。
『正确答案』c
『解题思路』
a.不正确。磁带只能进行顺序存取。
b.不正确。磁带虽然可以使用可变长度记录，但这不是磁带的主要优点。
c.正确。在所有存储介质中，磁带的单位存储成本是最低的。
d.不正确。需要较少人力不是磁带的主要优点。
4.对于传统的系统，程序变更控制能够保证生产系统是从经批准的程序的正确版本中产生。而在客户机／服务器环境下运行的系统有可能增加程序变更控制的复杂性。一个在客户机／服务器环境中要求而在大型主机环境中不要求的程序变更控制功能是保证：
a.程序版本在全网络上同步。
b.程序紧急移动手续应制成文档并得到遵守。
c.程序变更测试有适当的用户参与。
d.从测试库到生产库的传递要受到控制。
『正确答案』a
『解题思路』
a.正确。客户机/服务器环境下的客户端程序分散在各个客户机中，当升级应用程序版本时，必须保证版本在全网络上的同步，否则旧版的客户程序可能不能正常工作甚至影响到服务器中的数据。而在大型机环境下应用程序集中存放在主机中，只需升级主机中的程序即可。
b.不正确。客户机／服务器环境和大型机环境都必须制定程序紧急变更的条文规定并要求遵照执行。
c.不正确.两种环境下都要求用户参与程序变更测试。
d.不正确。两种环境下从测试库到生产库的传送都应受到控制。
5.在一个大型组织的会计部门，CD—ROM最有可能被用来：
a.提供EDI交易的永久审计线索。
b.保存该部门收到的文件的图像。
c.记录从银行退回的支票正面和背书。
d.提供一个检索会计标准和指南的途径。
『正确答案』c
『解题思路』
a.不正确。由于需要多次写入，采用磁带等磁性介质提供EDI交易的永久审计线索更合适。
b.不正确。见题解a。
e.不正确。见题解a。
d.正确。会计标准和指南是一类相对固定的信息，可以在生产时一次模压成型，因此适合采用CD—ROM，成本低且易于分发。
6.一个生产示波器和显微镜等复杂电子设备的制造商以前随产品附有厚的纸质使用手册，但是现在他想减少生产和运输这些手册的成本。在下列选项中，能达到该制造商这个目的的最好媒体是：
a.一次写多次读光盘（WORM）。
b.数字声音磁带（DAT）。
c.紧凑式只读存储器（CD—ROM）。
d.计算机输出的缩微印刷品（COM）。
『正确答案』c
『解题思路』
a.不正确。WORM是一种光存储技术，通常作为存档介质。
b.不正确。DAT主要用作图像系统中的备份介质和CD-ROM的母带。
c.正确。CD-ROM的制作和运输成本比纸张更便宜，并且可以复制大容量的文本和图像。电子设备用户一般都有机会使用带CD-ROM阅读器的PC机，因此他们可以使用CD-ROM上的文档。
d.不正确。COM用于对存档文件的频繁访问，如银行应用中的作废支票等。
7.尽管某组织已经决定使用其大型机来运行其制造工艺系统，但他们仍然在其它应用系统方面寻求降型化的机会。降型化的目的是：
a.提高可靠性。
b.提高安全性。
c.降低复杂性。
d.降低成本。
『正确答案』d
『解题思路』
a.不正确。降型化不一定能提高系统的可靠性。
b.不正确。降型化不一定能提高系统的安全性。
c.不正确。降型化通常会增加系统的复杂性。
d.正确。降型化采用通用廉价的微机和网络来代替专用昂贵的大型主机系统，因此可显著降低系统的采购成本。
8.一些企业已经用微机和网络取代了大型计算机，因为较小的计算机能以较低的成本完成同样的工作。假设某企业管理层准备实施计算机降型化的项目，那么对于类似总账这样原来的大型计算机应用系统，应如何处理?
a.计划将所有大型机应用系统迅速转换为微机网络应用系统。
b.考虑将总账系统作为转换的首选对象。
c.在总账系统明显不再适用前，不进行任何改动。
d.将降型化的应用系统与稳定的大型机应用系统进行整合。
『正确答案』d
『解题思路』
a.不正确。大型机应用系统和降型化应用系统各有优势，通常在系统稳定性和成熟性方面大型机应用系统仍占有很强的优势，如盲目地将所有大型机应用系统迅速降型化，有可能导致系统转换过程中系统运行不稳定，并影响企业的正常运营。此外，并不是所有的应用都适合于降型化。
b.不正确。由于总账系统关系重大，一旦发生混乱，后果不堪设想，而且对于总账系统这类信息高度集中的应用，也比较适合于大型机环境，因此不应将其作为降型化的首选。
c.不正确。总账系统和其它应用系统有密切的联系，应对其进行不断的改进使其能和其它应用系统有机配合，否则就会阻碍系统的整体发展。
d.正确。将降型化的应用系统与稳定的大型机应用系统进行整合可以充分发挥各自的优势，既有效利用公司原有的信息资产，又能充分发挥技术发展带来的好处，使整个系统的性价比最佳。

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（责任编辑：中大编辑）

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