专题六 信息系统的支撑技术及搭建 考点清单 考点一 计算机软硬件 一、计算机硬件 计算机的发展 计算机的发展经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模超大规模集成电路四个阶段。 计算机硬件组成 计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成。 主板：主板是一个支撑并连接主机内各部件的平台，起到维系中央处理器 (CPU) 与各个部件之间协同工作的作用。 中央处理器 (CPU)：中央处理器是计算机最核心的部件，它由运算器和控制器组成，相当于人的大脑。现代处理器芯片中还包含浮点处理部件、内部高速缓冲存储器和存储管理部件，以加快计算机执行指令的速度。 存储器 ①功能：存储器的功能是存放程序和数据，CPU 执行的指令和需要运算的操作数及运算结果都存储在存储器中。 ②分类 主存储器（内存）：只读存储器 (ROM)：断电后，信息不丢失。随机存取存储器 (RAM)：断电后，信息丢失。 辅助存储器（外存）：硬盘：存储容量大，断电后仍然能够保留数据。固态硬盘 (SSD)：容量大，快速读写，重量轻，能耗低，体积小。闪存盘 (U 盘)：采用 USB 接口，即插即用，方便携带。 高速缓冲存储器 输入输出设备 ①输入设备：键盘和鼠标，它们的主要功能是将程序和数据以机器能识别和接受的信息形式输入计算机。 ②输出设备：显示器和打印机，它们的主要功能是将计算机处理的结果以人们能接受的信息形式输出。 ③输入输出设备中，兼具输入输出功能的，主要有声卡、网卡、光盘驱动器等。声卡的功能是将声音在数字信号和模拟信号间进行转换，网卡是计算机与网线之间的接口，光盘驱动器是计算机用来读写光盘内容的设备。 ④其他输入输出设备 麦克风：输入，声音输入 扫描仪：输入，图像输入 绘图板：输入，图像输入 摄像头：输入，视频输入 音箱：输出，声音输出 显示系统 ①组成：显卡和显示器。 ②主要性能指标：分辨率与像素的色彩深度。 二、计算机软件 软件是相对硬件而言的，它是指在计算机上运行的程序及其数据和文档的总和。根据软件所起的作用不同，计算机软件可分为系统软件和应用软件。 系统软件 系统软件是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软件，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。 应用软件 应用软件是为了某种特定用途而开发的软件，可以满足用户不同领域、不同问题的应用需求。 考点二 移动终端 移动终端 移动终端是指可以在移动中使用的计算机设备。 硬件 硬件是指具备处理器、存储器、输入部件和输出部件，相当于具备通信功能的微型计算机。 软件 移动终端的应用软件往往与工作、生活密切相关，针对性强。 移动终端的工作原理 移动终端跟计算机一样，包括输入、处理 (运算与控制)、存储和输出四个部分，其工作原理与计算机基本相同。 考点三 传感与控制 信息系统可以通过传感技术自动获取外部信息 (如温度、亮度、声音、人脸等)，也可以通过一定的机制实现对外部物体的直接控制。 传感技术负责将采集到的外部世界的各种信息输入到信息系统；控制技术则实现信息系统对外部世界的控制。 传感器属于信息输入设备，一般由敏感元件、转换元件和其他辅助元件三部分组成。 串口 串口是串行接口的简称，也称串行通信接口，是采用串行通信方式的扩展接口。 传感器信息的获取 传感器获得信息以后，信息系统需要获取这些信息，然后对信息进行加工处理以实现信息系统的既定功能。可以采用无线网络、蓝牙、串口等通信方式将从传感器获取的信息传递给信息系统。 选择 micro:bit 开发板作为采集传感器数据的智能终端，通过编程获取 micro:bit 内置传感器的信息，并向串口输出。 射频识别技术 射频识别又称无线射频识别，属于通信技术的范畴，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无须在特定目标与识别系统之间建立机械或光学接触。从信息采集的角度来看，射频识别技术也属于传感器技术。 电子标签 电子标签由芯片与天线 (线圈) 组成，每个标签具有唯一的电子编码。 考点四 网络系统与应用软件开发 一、网络系统 网络的功能 数据通信功能、资源共享功能、分布处理功能。 网络的分类 计算机网络、移动通信网络、广播电视网络。 计算机网络 计算机网络按网络的覆盖范围可分为局域网、城域网、广域网。 网络技术的发展 随着数字技术的发展和应用，光纤通信技术广泛应用，计算机网络互连通信技术进一步发展。 网络的组成 网络是由计算机系统、数据通信系统以及网络软件和网络协议三个部分组成。 计算机系统 计算机系统主要用于完成数据信息的收集、存储、处理和输出等任务，并提供各种网络资源。 数据通信系统 数据通信系统由传输介质和网络互连设备等组成。传输介质是传输数据信号的物理通道，用于连接网络中的各种设备。网络互连设备用于实现网络中各计算机之间的连接、网与网之间的互连等功能。 网络软件和网络协议 网络软件的作用：一方面授权给用户，使用户能访问网络资源，并且方便、安全地使用网络；另一方面管理和调度网络资源，提供网络通信和用户所需的各种网络服务。 网络协议是实现网络不同终端、不同网络之间相互识别和正确通信的一组标准及规则，它是计算机网络正常工作的基础。 网络的构建 网络的构建是通过数据通信系统将不同地理位置的计算机系统连接起来，并在网络软件和网络协议的协调管理下进行工作。 无线局域网构建的步骤：连接网络设备→确定网络结构→有线终端接入局域网→移动终端接入局域网→局域网连通性测试→局域网接入城域网→接入互联网 二、应用软件开发 网络应用软件的实现架构 C/S 架构：C/S 架构可以充分利用客户端与服务器端的硬件环境的优势，将任务合理地分配到客户端和服务器端。 优点：降低了系统的通信开销和开发的难度。 缺点：客户端软件须安装才能使用，给应用程序的升级和维护带来一定的困难。 B/S 架构：B/S 架构是对 C/S 架构改进后产生的一种软件系统结构，用户工作界面通过浏览器来实现。 优点：应用程序的升级和维护比较方便，因为应用程序基本集中于服务器。 缺点：对服务器的性能要求较高。 SQLite 数据库 SQLite 数据库是一个轻量级、跨平台的关系型数据库，具有独立性、零配置、开放性、占用资源低等特点。 Flask Web 框架 Flask Web 框架非常精简，属于小型框架。它具有一个包含基本服务的核心，并且是一个可扩展的框架，很多功能可以通过扩展来实现。 考点五 搭建信息系统 一、前期准备 （一）需求分析 需求分析包括：目标期待、功能需求、性能需求、资源和环境需求、用户界面需求、可扩展性需求等。 （二）可行性分析 可行性分析主要从技术、经济、社会意义等方面分析系统的可行性。在可行性分析结束之后，应将分析结果用可行性报告的形式编写出来，形成正式的工作文件。 （三）开发模式的选择 搭建信息系统一般采用 C/S 模式或 B/S 模式。 （四）概要设计 概要设计主要包括模块结构设计、系统物理配置和数据库管理系统选择三大部分。 （五）详细设计 信息系统详细设计的主要任务是在系统概要设计的指导下，对系统组成部分进行详细、具体的物理设计，主要包括：输入设计、输出设计、人机界面设计、数据库设计、代码设计、安全设计等。 二、搭建与完善 （一）硬件搭建 一个信息系统，其硬件组成主要包括服务器、网络设备、传感设备、智能终端等。 服务器 服务器为信息系统中的用户提供各种服务，如应用程序的处理、访问数据库管理系统、打印服务等。 网络设备 在信息系统中，通过网络来完成数据的传递。网络设备主要包括交换机、路由器、网卡、双绞线、光缆等。 传感设备和智能终端 传感设备是信息系统中重要的输入设备，也称传感器，主要负责检测，将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出。智能终端包括输入、处理、存储和输出四个部分。智能终端的大部分功能需要依靠各种传感器来实现。 （二）软件开发 信息系统的软件开发一般包括数据管理设计、服务器端程序、客户端程序几个部分。 数据管理设计 数据采集 ①概念：数据采集是利用一种或多种装置，从系统外部采集数据并输入系统内部一个接口的过程。 ②方法：键盘输入、利用光电设备采集数据、多媒体输入、网络传送、磁盘输入等。 数据传输 传输介质：有线介质（双绞线、同轴电缆和光缆）；无线介质（微波、卫星、超短波和短波信道等）。 数据存储 文件、数据库、云存储是数据存储的常见方式。文件使用较为简单，方便程序自定义格式；数据库性能优越，方便查询，可以加、解密，以及跨平台应用等；云存储通过网络可以把采集到的数据实时传输到数据处理中心进行存储及处理。 数据呈现 ①用表格形式来呈现数据是一种比较简便的方式。 ②通常情况下，人们用到的数据图类型有以下几种：柱状图、条形图、折线图、饼图、气泡图、漏斗图、GIS 地图、标签云等。 程序编写 信息系统中的软件开发涉及服务器端程序和客户端程序。一个服务器端程序，往往面向众多客户端提供数据服务。具体程序要看架构模式。B/S 架构一般只写服务器端程序，如网站，只需完成服务器端程序，浏览器就是客户端程序，不用再写，使得部署、更新更加容易；C/S 架构服务器端程序和客户端程序都要写，类似 QQ、网游等。 （三）系统测试 系统测试的目的是把测试结果与系统的需求相比较，发现所开发的系统与用户需求不符或矛盾的地方，及时加以修正。信息系统测试包括软件测试、硬件测试和网络测试。 软件测试 软件系统测试一般包括正确性证明、静态测试与动态测试三种方法。 正确性证明。测试只能发现程序错误，但不能证明程序无错。测试没有也不可能包含所有数据，只是选择了一些具有代表性的数据来验证程序的正确性，所以它具有局限性。正确性证明是通过数学技术来确定软件是否正确。正确性证明技术目前还处于初级阶段，但对未来的软件可能产生深远影响。 静态测试。静态测试是指采用人工检测和计算机辅助分析的手段对程序进行检测，不实际运行程序，主要对程序的编程格式和结构等方面进行评估。 动态测试。动态测试即直接在客户端或服务器端上运行程序，从多角度观察程序运行时的行为，发现其中的错误。具体做法是运行被测的程序，输入相应的测试数据。检查实际输出结果和预期结果是否相符。 硬件测试 在搭建信息系统时，经常需要根据项目的需求选购硬件设备。设备到货后，应进行初验测试，初验通过后，与软件、网络等一起进行系统测试。初验测试主要有配置检测、外观检查、硬件运行测试等。 网络测试 如果搭建的信息系统不是单机版，还要考虑选购网络设备。在网络设备到货后，应进行初验测试。初验测试主要有配置检测、外观检查、运行测试、网络连通测试等。 （四）文档编写 信息系统的文档，是系统建设过程的原始资料，是系统出现故障后维护人员的指南。 系统文档的类型 信息系统的文档类型繁多，分类方法也有很多种。 按信息系统的阶段不同，可以分为：系统规划阶段的文档；系统分析阶段的文档；系统设计阶段的文档；系统实施阶段的文档；系统运行与维护阶段的文档。 按文档不同的服务目的，可以将信息系统的文档分为三类：用户文档、开发文档与管理文档。 系统主要文档的内容简介 可行性研究报告； 系统分析说明书； 系统设计说明书； 程序设计报告； 系统测试报告； 系统使用和维护手册； 系统评价报告。 考向突破 考向一 计算机软硬件 “存储程序式” 体系结构的特点 “存储程序式” 体系结构的计算机内部采用二进制来表示指令和数据。 在处理数据时必须先将数据和指令存入存储器中，才能使计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令并加以执行。 计算机处理信息的一般步骤为输入、处理 (运算与控制)、存储和输出。 例 1（2022 山水联盟开学考，5）以下关于计算机软硬件说法正确的是（ ） A. 中央处理器 (CPU) 主要由运算器和控制器组成 B. 断电后，计算机中只读存储器 (ROM) 中的信息会丢失 C. 计算机软件可分为系统软件、应用软件和工具软件 D. 常用的计算机操作系统有 Windows、iOS、Android、SQLite 等 解析：B 选项，断电后，计算机中 RAM (随机存储器) 中的信息会丢失；C 选项，计算机软件分为系统软件和应用软件；D 选项，常用的计算机操作系统有 Windows、Mac OS、Linux、Unix 等，iOS、Android 为移动终端操作系统，SQLite 是一个关系型数据库。 答案：A 针对训练 1-1（2022 宁波慈溪学分认定考试，5）下列软件归类正确的是 A. 系统软件：数据库管理系统软件、账务软件 B. 系统软件：编译程序、语言处理程序 C. 应用软件：Python 解释器、气象预报软件 D. 应用软件：汇编语言汇编器、视频播放软件 答案：B 1-2（2022 温州苍南月考，7）以下关于计算机硬件的说法，不正确的是 A. 计算机硬件主要由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部件组成 B. 存储器是计算机最核心的部分，它的功能是存放程序和数据 C. 信息系统中的硬件包括计算机硬件、移动终端硬件和通信网络设备等 D. 内存通常分为只读存储器 (ROM) 和随机存储器 (RAM) 两种 答案：B 考向二 移动终端 移动终端和计算机系统的异同 相同点 都具有处理器、存储器、输入输出设备。 都具有系统软件和应用软件。 都需要软件和硬件互相匹配、紧密融合，才能使性能更佳。 不同点 移动终端具有大量传感器，使移动终端具备了 “智能性” 的特点，通信功能使移动终端具备了 “移动性” 的特点。 计算机操作系统主要有 Windows、Linux、Unix、Mac OS 等。移动终端的操作系统主要有安卓系统、苹果 iOS 系统等。 计算机系统运算能力较强，同样的应用在移动终端上有所区别。 例 2（2022 A9 协作体测试，6）某款移动终端的部分性能参数如图所示。关于这款移动终端的描述，下列说法不正确的是（ ） 存储：运行内存 RAM 8GB 存储容量 8+256GB 网络：4G 全网通 SA/NSA 双模 (5G) 导航：GPS 导航 蓝牙：蓝牙 5.0 连接与热点：WLAN (热点) A. 关闭该设备后，存储在 RAM 中的信息仍然保留 B. 该移动终端可能是智能手机 C. 该移动终端具有 GPS 定位功能 D. 该移动终端支持 Wi-Fi 和蓝牙通信 解析：RAM 是随机存储器，断电后信息会消失。 答案：A 针对训练 2-1 移动终端的 “移动性” 是指某些与移动终端相关的 在使用时有别于其在个人计算机上的使用 A. 传感器 B. 屏幕 C. CPU D. APP 答案：D 2-2 下列关于计算机和移动终端的说法，正确的是（ ） A. 现在的平板电脑功能已经十分强大，可以完全替代计算机工作 B. 移动终端和计算机使用完全相同的操作系统 C. CPU 和存储器都是影响计算机和移动终端的性能指标 D. 移动终端使用的 CPU 与计算机使用的 CPU 功能一样，只是更为小巧 答案：C 考向三 传感与控制 一、传感器的结构示意图 被测电量→敏感元件→转换元件→弱信号转换电路→信号调节与输出电信号 辅助电源 射频识别 (RFID) 技术过程 信息系统（接收端）←读写器←无线←电子标签（发射端） 接收射频信号 射频信号 发送特定的 计算机控制 micro:bit 开发板 Python 编写程序控制 micro:bit 开发板 实验代码 1： import serial import time ser= serial.Serial () ser.baudrate= 115200 ser.port= "COM10" ser.open () while True: time.sleep (1) ser.write ( "H".encode ()) time.sleep (1) ser.write ("S".encode ()) 实验解析：打开 Python 编程软件，运行上述代码，可以看到 micro:bit 开发板 LED 阵列每隔一秒切换一次表情 实验代码 2： import serial import time ser= serial.Serial () ser.baudrate = 115200 ser.port="COM10" ser.open () while True: name =input () ser.write (name.encode ()) line=ser.readline () print ( line.strip ().decode ()) 实验解析：打开 Python 编程软件，运行上述代码，在 Python 编程软件的 Shell 窗口中，输入 "H"，micro:bit 开发板 LED 显示 "笑脸" 表情，同时 Shell 窗口中出现字符串 "I am happy" 三、串口工作原理 计算机→发送→micro:bit 开发板 计算机←接收←micro:bit 开发板 例 3（2022 金华十校联考，11）某市地铁检票口闸机如图所示，该设备支持 RFID 技术，用户可以在闸机上 “刷卡” 进入。下列关于该系统的相关技术说法正确的是（ ） A. 刷卡时卡中的数据需要发送给系统，该卡必定是 “有源标签” B. 日常生活中的门禁卡、食堂餐卡也使用了 RFID 技术 C. 检票时必须将卡与闸机的感应器接触，否则无法进行识别 D. NFC 也是一种 RFID 技术，是一种支持远距离传播的高频无线电技术 解析：刷卡时的卡里面没有电源，卡属于无源标签；RFID 技术无须在特定目标与识别系统之间建立机械或光学接触；NFC 是一种短距高频的无线电技术。 答案：B 针对训练 3-1（2022 宁波期中，5）下列选项中关于 RFID 技术的说法，不正确的是（ ） A. RFID 电子标签和读写器属于射频技术的两大基本元素 B. RFID 技术属于传感器技术 C. NFC 技术由 RFID 演变而来，是一种长距高频的无线电技术 D. 身份证内嵌人的 RFID 芯片，具有高可靠性、高安全性、高性价比等特点 答案：C 3-2（2022 温州苍南月考，10）关于传感器的说法，正确的是 A. 移动终端 “移动性” 在硬件上主要基于传感器的植入 B. 所有传感器都由敏感元件和转换元件组成 C. 空调这一家用电器中使用了温度传感器，而不使用压力传感器 D. 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息 答案：D 考向四 网络系统与应用软件开发 网络协议：Internet 上传送信息至少通过三层协议。 网际协议：负责将信息从一个地方传送到另一个地方 传输控制协议：管理被传送内容的完整性 应用程序协议：作为对通过网络应用程序发出的一个请求的应答，将传输的信息转换成人类能识别的内容 例 4（2022 名校协作体开学考，7）系统网络是由计算机系统、数据通信系统以及网络软件和网络协议三部分组成，下列关于智能车辆管理系统中网络的组成与构建说法正确的是（ ） A. 系统连接万维网一定需要光调制解调器 (俗称 “光猫”) B. 系统服务器与终端必须在同一个局域网中，该系统才能正常运行 C. 本系统中较重要的网络协议是网际协议 (IP)、传输控制协议 (TCP) D. 系统中的计算机、数码摄像头等有线终端用双绞线连接至路由器的 WAN 口 解析：本题主要考查系统网络及相关协议。A 选项，系统连接万维网可以用双绞线等其他有线连接的调制解调器或使用无线网；B 选项，系统服务器与终端可以通过网关、路由器等实现在不同的网络互联；D 选项，系统中的计算机、数码摄像头等有线终端用双绞线连接至路由器的 LAN 口。 答案：C 针对训练 4-1（2022 金华十校联考，12）下列关于计算机网络的说法正确的是（ ） A. 在网络中用于提供 IP 地址分配服务的是 DNS 服务器 B. 网际协议 (IP) 用于管理被传送的内容的完整性 C. URL 用于在网络中定位文件，一般由网络协议、服务器地址、文件名三部分组成 D. 局域网可以实现网络中的数据资源共享，但无法实现硬件资源共享 答案：C 4-2（2022 宁波威祥期中，6）在 BXY 中输入代码如图所示。 while True: t=pin0.read analog () if t>40: display.show (Image. HAPPY) sleep (2000) display.show (Image. HEART ) else: sleep (2000) display.show (Image.SAD) 下载并运行该代码，下列关于代码执行效果描述正确的是 A. 温度高于 40°C 时，主板 LED 同时显示 “笑脸” 和 “爱心” B. 温度高于 40°C 时，主板 LED 显示 “笑脸”，2 秒后显示 “爱心” C. 温度高于 40°C 时，主板 LED 显示 “笑脸”，2 秒后显示 “爱心”，再 2 秒后显示 “哭脸” D. 温度低于 40°C 时，主板 LED 不显示任何图形 答案：B 考向五 搭建信息系统 详细设计与概要设计 详细设计 明确系统 “先干什么，后干什么”。详细内容包括： 输入设计：(1) 输入设计是系统设计的关键环节。(2) 根本任务：保证数据能正确地传递到系统中去。(3) 内容：输入数据内容的确定、输入方式与设备的选择、输入数据的正确性校验等。 输出设计：(1) 根据用户的需求设计报表或其他类型输出信息到输出终端。(2) 输出设计包括确定输出内容、选择输出设备和介质、确定输出格式等方面。 人机界面设计：(1) 人机界面是介于用户与计算机之间的，人与计算机之间传递、交互信息的媒介。(2) 原则：人机界面设计要遵循友好、美观、简洁、统一的原则。 数据库设计：根据数据字典和数据存储要求，确定数据库的结构。信息系统的数据流转、数据交换的格式，都需要在这个环节进行确定。数据格式的选择是否合理，将直接影响数据交换的工作效率，以及数据挖掘、分析功能的实现。 代码设计：实现系统代码编写规则、编码设计和代码维护设计等。 安全设计：为确保信息系统的运行安全和数据保密，提出安全设计方案。 概要设计 模块结构设计。在模块化结构设计中，把系统分成若干个模块，每个模块完成一个特定的功能。每个模块之间的关联是无序的，也不一定是树形的。模块结构设计主要包括：划分系统模块；确定模块功能；决定模块间的调用关系；制订模块间的接口，即数据传递。 系统物理配置。该模块主要包括：硬件设备配置、应用软件的选择和通信网络的选择和设计等。 数据库管理系统选择。在数据管理系统的选择上，主要考虑数据库的性能、数据的类型、数据库管理系统平台和安全保密性能等。 例 5（2022 嘉兴期末，9）初步完成信息系统的搭建后，还需要根据用户需求对系统进行测试，对系统加以修正，并在此基础上修改各种文档，进一步完善信息系统。下列说法正确的是（ ） A. 系统测试包括硬件测试、软件测试、网络测试和文档编写 B. 正确性证明、静态测试与动态测试是软件测试的三种方法 C. 信息系统的文档只包括用户文档和管理文档 D. 使用 Flask Web 框架搭建的服务端程序，打开调试功能可以提高系统安全性 解析：本题主要考查信息系统的搭建。系统测试包括硬件测试、软件测试、网络测试；信息系统的文档只包括用户文档、开发文档和管理文档；使用 Flask Web 框架搭建的服务端程序，打开调试功能可以找出程序的错误，但在生产环境中会带来巨大的安全漏洞。 答案：B 针对训练 5-1（2022 宁波慈溪学分认定考试，12）以下文档的内容对应不正确的是 A. 系统的目标、要求和约束 —— 可行性研究报告 B. 工作任务分解、进度 —— 系统分析说明书 C. 算法、流程图、代码设计、程序注解 —— 系统设计说明书 D. 使用说明、问题解释 —— 系统使用和维护手册 答案：C 5-2（2022 浙北 G2 联盟期中，8）下列属于搭建信息系统的前期准备过程的是（ ） A. 需求分析→可行性分析→硬件选择→系统测试设计→详细设计 B. 需求分析→可行性分析→开发模式选择→概要设计→详细设计 C. 数据收集和输入→程序设计→硬件选择→详细设计→数据查询设计 D. 数据收集和输入→数据存储→数据传输→数据加工处理→数据查询设计 答案：B