最优化之基本概念
第一章
1.最优化问题的数学模型包含有三个要素：即变量（又称设计变量）、目标函数、约束条
件。（变量、目标函数、约束条件 (4)
2.（最优化问题的三种表达形式……P5中）
3.称为集约束，通常不作考虑，可认为目标函数的定义域。一般有。
可行点（容许点）：满足所有约束的点称为可行点或容许点。
可行域（容许集）：全体可行点构成的集合称为可行域，也叫容许集，记为D。（P5）
4.最优点：在可行域内找到的点，使得目标函数值取得最优值。
最优值：目标函数值
最优解：，但习惯上把本身称为最优解。（P5底）
5.处理最优化问题的3种方法：解析法、图解法、迭代法
6.迭代算法：选取一个初始可行点，然后根据现有的信息确定本次迭代的一个搜索方向和
适当的步长，从而得到一个新点。搜索方向迭代步长
下降算法：求有
上升算法：求有(P9)
7.收敛速度：衡量算好好坏的一个标准。（P9底）
具有超线性收敛或者二阶收敛的算法是较快速的算法。（P10）
8.计算终止的计算终止准则：
无约束优化问题的三种计算终止准则：点距准则、函数下降量准则、梯度准则。（P11）约束优化问题有各自的终止准则。
优化算法的基本迭代过程：（P11底）
9.图解法：（P6）运用求解二位优化问题
可行域：即约束集合（P6）
等高线：在三维空间中，不同的c值得到不同的投影曲线。没一条投影曲线对应一个c 值，称投影曲线为目标函数的等值线或者等高线。（P7）
10.组合优化问题举例：
背包问题即0-1问题：P13 例1.9 需要设为二进制变量，表示装第i个物
品。
旅行商问题（TSP）：（P14）组合爆炸P15
聚类问题：（P14）组合爆炸P15
11.算法复杂性：算法对时间的复杂性T(n)和对空间的复杂性S(n)。
算法的时间复杂性：算法执行基本操作的次数
算法的空间复杂性：算法执行期间占用的存储单位（P15）
12.组合优化问题分类：根据算法的复杂性，可分为P类、 NP类、NP完全类。
P类问题：具有多项式实践求解算法
NP类问题：未找到球最优解的多项式实践算法
NP完全类问题：任何一个问题至今未发现有多项式算法；只要其中一个问题找到了多项式算法，那么其他所有问题均有多项式算法。（P15）
第二章
1．例题2.1 如何判定矩阵是否正定（P19）充要条件：矩阵的行列式的顺序主子式全部大于零线代P164
2．方向导数（P19）
（1）方向导数的定义：（P19底）
（2）下降方向：（P20）
（3）上升方向：
若，则称P为f在X0处的下降方向。
3．梯度
（1）定义及常用梯度公式：（P20）
（2）梯度与方向导数之间的关系：（P21）
若，则P方向是函数在处的下降方向。
若，则P方向是函数在处的上升方向。
方向导数的正负决定了函数值的上升或者下降，那么上升或者下降的幅度则由绝对值的大小决定。
（3）关系（P21）
梯度方向是函数值的最速上升方向；
函数在与其梯度正交的方向上变化率为零；
函数在与其梯度成锐角是上升的，而在与其梯度成钝角的方向上是下降的；
梯度反方向是函数值的最速下降方向。
例题2.2 对目标函数求某一点的最速下降方向。
4．Hesse矩阵
（1）Hesse矩阵的定义：（P22）
当在点处的所有二阶偏导数连续时有Hesse矩阵对称。
例题2.3、2.4、2.5 计算求解了已知函数的梯度和Hesse矩阵。
线性函数的一阶导数为常向量，二阶导数为零矩阵；
二次函数的一阶导数为线性向量函数，二阶导数为常矩阵。（P24）（2）Jacobi矩阵
梯度的Jacobi矩阵即为函数的Hesse矩阵。（P24~25）
性质见书本P25。
（3）泰勒展开式：（P25）证明同见P25
5．二次型与正定矩阵
（1）二次型：（P18第一部分）
（2）正定矩阵（P19文字部分）
矩阵A为正定的充要条件是它的行列式的顺序主子式全部大于零。（P19）判定
6．极小点的判定条件
（1）局部极小点和严格局部极小点定义（P26）
全局极小点和严格全局极小点定义（P26）
显然，整体的最优解一定是局部的最优解，而局部的最优解不一定是整体的最优解。
（2）无约束问题的最有性条件……几个概念
最优性条件：优化问题最优解所满足的必要条件和充分条件；
必要条件：最优点满足那些条件；
充分条件：满足那些条件的点是最优点。
（3）无约束问题的最优性条件……几大定理（P27）定理2.3 2.5重点
（若x为极值点，则导数为0。）
（若x为极小值点，则，一阶导数为0，二阶导数大于0。）
6．约束问题的最优性条件
（1）约束最优点除了可能落在可行域内的情况外，更是常常在约束边界上或约束曲面上。（2）约束优化问题的类型：（P37）
不等式约束优化问题（IP型）、等式约束优化问题（EP型）、一般约束优化问题（GP型）（3）约束优化问题局部解的一阶必要条件：（P38）
在研究某一点出的可行方向时，只需要考虑在这一点的起作用的约束（P38中）。（4）IP型约束问题的一阶必要条件：（P39 一般性条件在P40）
看书上具有三个不等式约束的二维最优化问题可供理解（P38-39）
（5）EP型约束问题的一阶必要条件（P41）
（6）GP型约束问题的一阶必要条件（P41）
（7）Kuhn-Tucker条件（K-T条件）用于判断某可行迭代点是否可以作为约束优化点输出步骤K-T条件检验某迭代点是否为约束最有点的步骤（P42）
例题2.9 利用K-T条件判别某点是否为最优点（P43）7．凸集
（1）凸集的定义与性质：（P28）空集也是凸集
性质1：任意一组凸集的交仍然是凸集。
（2）在凸集中，比较重要的特殊情形有凸锥和多面集。（P29）
（3）极点（P29底P30例子）
（极点一般为图形的端点和圆的圆周（个人见解））（4）极方向（P30）
（5）表示定理（P31）
（6）凸集分离定理（P32）凸集分离定理是凸分析中最重要的定理之一。
8．凸函数
（1）凸函数定义（P32）
（2）其他相关凸函数的定义（P32~33）（3）凸函数的性质定理：（P33-34）
凸函数的判定（P34）
凸函数判定的二阶条件：（P35）
9．凸规划（不会）
（1）定义：（P35）主要看书
（2）极小点的性质：
第三章
1．线性规划数学模型和基本概念
（1）线性规划的数学模型所满足的三个条件（P46）
每一个问题都用一组决策变量表示某一方案；每一组值就
代表一个具体方案。
有一个目标函数，可用决心额变量的线性函数来表示，按问题的不同，要求目标函数实现最大化或最小化。
有一组约束条件，可用一组线性等式或不等式来表示。
（2）线性规划的一般形式（P46）
（3）线性规划的标准型（P47）矩阵-向量形式的标准型略（P47）
（4）一般形式转化为标准型（P47-48）≤加x ≥减
x
例题3.1 如何将一般形式的线性规划问题转化为标准形式（5）线性规划的基本概念（P48）
如果基解又满足非负条件，则称之为基可行解，此时的基B称为可行基
基可行解中非零分量的个数不会超过m，若基可行解中非零的个数恰为m，称此
基可行解为非退化的基可行解，否则称为退化的基可行解。
若一个线性规划的所偶基可行解都是非退化的，称此线性规划是非退化的。2．线性规划的基本定理
（1）引理3.1:：设是标准型线性规划的可行解,为基可行解的充要条件是,的正分
量对应系数列向量线性无关。
（2）定理3.1：线性规划问题的基可行解对应于可行域的顶点。
（3）定理3.2：若可行域有界，线性规划问题的目标函数一定可以在其可行域的顶点上达到最优。
3．单纯形法（P50-54好好看吧）
（1）单纯形法的思路：从可行域中某一个基可行解（一个顶点）开始，转换到另一个基可行解（顶点），直到目标函数到达最优时，基可行解即为最优解。（如书
本P51图3.1所示）
（2）单纯形法计算步骤：（P51-52）
单纯形法表P51 （首先要化成标准型）
单纯形法流程图：P52
（3）初始可行基的确定（P53）（表示看不懂）
https://www.doczj.com/doc/d010266362.html,/u55/v_NzY0NTc3ODg.html 单纯形表法的过程，与教材略有差别。
书中的检验数应由书本P51（2）中公式所得，C i的值会影响检验数的值。
看完视频以后可看例题3.2单纯形表法求解线性规划问题。
4.大M法（限制条件中含有等式）
（1）使用条件：当系数矩阵中不含单位矩阵，没有明显的基可行解时，单纯形法难以使用。
（2）大M法的思想：在约束条件中加入人工变量，构造基矩阵为单位阵的线性规划问题的标准型。同时将人工变量在目标函数中的价值参数为M，M是一个很
大的正数。
在迭代过程中，将人工变量从基变量中逐个换出，如果最终所有的检验数均大于零时，基变量中不再含有非零的人工变量，这表明原问题有
解，否则无解。
（3）解题步骤：参考P55例题3.3
5．两阶段法（限制条件中含有等式）
（1）解题步骤：（P56-57）
第一阶段：给原问题加入人工变量，构造只含价值系数为1的人工变量的目标函数且要求实现最小化，其约束条件与原问题相同，利用单纯行法求解问题。
若得到g(X)=0，这说明原问题存在基可行解，可进入第二阶段，否则原问
题无可行解，停止计算。
第二阶段：将第一阶段计算得到的最终表，除去人工变量，将目标函数行的系数换为原问题的目标函数系数，作为第二阶段计算的初始单纯形表进行计算。
例题3.4 两阶段法求解线性规划问题。（P57）
6．对偶问题的基本原理
（1）原问题与对偶问题的表达形式和关系
两者对应关系：见书本P61表3.7所示
（2）对偶原理：（P61-62）
弱对偶原理：对偶问题（max）的任何可行解，其目标函数值总是不大于原问题（min）任何可行解的目标函数值。
对偶定理：假如原问题货对偶问题之一具有有限的最优解，则另一问题也具有有限的最优解，且两者对应的目标函数值相等。加入一个问题的目标函数值是
无界的，则另一问题没有可行解。
互补松弛定理：假如和分别是原问题和对偶问题的可行解，是原问题剩余变量的值，是对偶问题松弛变量的值，则、分别是原问题和对
偶问题最优解的充要条件是
（3）对偶问题的迭代算法步骤（P63）
例题P64-65 使用对偶单纯形法解线性规划问题
7．线性规划问题的灵敏度（会分析当系数变化是，最优解和最优值的变化情况）
（1）价值系数的变化（P66主要是那个不等式）例题3.9（P66）
（2）资源系数的变化（P67主要是那个不等式）例题3.10（P68）
第四章
1．一维搜索法基本概念（P71）
（1）迭代算法：选取一个初始可行点，然后根据现有的信息确定本次迭代的一个搜索方向和适当的步长。
（2）一维搜索法：从已知点出发，沿着某一下降的探索方向来确定步长的问题.
实质是单变量函数?(t)关于变量的一维搜索选取问题。
直线搜索有精确直线搜索和非精确直线搜索。
（3）精确直线搜索：
精准一维搜索法可分为两类：
试探法：需要按某种方法找试探点，通过一系列试探点来确定极小点。
函数逼近法（插值法）：用某种较简单的曲线逼近本来的函数曲线，通过求逼近函数的极小点来估计目标函数的极小点
（4）非精准直线搜索
2．搜索区间及其确定方法
（1）求解以为最优化问题的步骤：(P72“简言
之”)
（2）搜索区间的定义：（P72）
（3）加步探索法：（P72底-73）
加步探索法的思想：P72底-73
加步探索法的步骤：（P73）
在加步探索法中，一般建议α=2；初始点要尽量取接近于问题的最优解；（4）单谷区间和单谷函数：
定义：（P74）
性质：（P74）
若一个区间是某函数的单谷区间，意味着，在该区间中函数只有一个凹谷（极小值）。
某区间上的单谷函数在该区间上不一定是连续函数。
凸函数在所在区间上必然是单谷函数。
经过函数值的比较可以把单谷区间缩短为一个较小的单谷区间。把搜索区间无
限缩小，从而求出极小值。（黄金分割法的主要想法来源）
3．对分法
（1）二分法原理：（P75）
（2）对分法迭代步骤（P75）
4．Newton切线法
（1）原理：（P77）Newton切线迭代公式
（2）Newton切线法迭代步骤：（P77）书本步骤略不同
（3）优点：（P78）
收敛速度很高。如果初始点选得适当，通常经过几次迭代就可以得到满足一般精度要求的结果。可证明至少是二阶收敛的。
（4）缺点：（P78）
①需要求二阶导数。如果在多维最优化问题的一维搜索中使用这种方法，就要涉及
Hesse矩阵，一般是难于求出的。
②当曲线在[a,b]上有较复杂的弯曲时，这种方法也往往失效。
③即使曲线比较正常，在[a,b]中或者凹或者凸，初始点的选取必须适当。
5．黄金分割法
（1）原理：（P78）
在单谷区间[a,b]适当的插入两点t1, t2,通过比较这两点函数值的大小来缩短区间的长度，依次迭代。
（2）黄金分割法算法步骤：（P79）
6．抛物线插值法
（1）原理：（P81）
抛物线法就是一个用二次函数来逼近? (t)的方法，这也是我们常说的二次插值法。（2）抛物线插值法迭代步骤：见书本P82-83
（3）Matlap求解
第五章常用无约束最优化方法
1．分类：
直接搜索法（直接法）：在计算过程中只用到目标函数值，不必计算导数。（坐标轮换法、单纯形法）
间接法：在计算过程中要用到目标函数的导数。（最速下降法、Newton法、共轭梯度法、变尺度法）
2．最速下降法：
（1）基本原理：见精准直线搜索法（P87）
若每次迭代的搜索方向取目标函数的负梯度方向，即，步长取最
优步长，由此确定的算法称为最速下降法。
（2）最速下降法迭代步骤：（P87）
最速下降法运用于正定二次函数（P87-88）例题5.1（P89）
（3）特点：
线性收敛，当距最优点较远时，速度快，而接近最优点时，速度下降。
该算法简单，每次迭代计算量小，即使从一个不好的初始点出发，往往也能收敛到局部极小点
3．Newton法：
（1）适用范围：如果目标函数具有连续的二阶偏导数，其Hesse矩阵正定，可用Newton 法。此方法收敛速度很快。
（2）原理：（P90-91）
从初始点开始，每一轮从当前迭代点出发，沿着Newton方向并取步长=1的算法称
为Newton法。（具体看书本）
（3）Newton法迭代步骤：（P91）
例题5.2 Newton法迭代的运用（P91-92）
安全科学原理研究综述 1安全科学原理研究的意义 每门学科都有其特定的基础科学原理。对于成熟的学科，其科学原理通常都基本形成了。但对于安全学科却很有必要和非常迫切开展基础性和系统性的安全科学原理研究，因为安全学科是以一门新兴综合交叉学科，安全科学原理形成是关系到安全学科能否被承认为独立的学科和拥有自己基础理论的学科的重大问题。因为目前安全科学原理还没有完全建立，国际上对安全学科是否为一门科学仍然存在着争议。 安全科学原理是安全活动或工作必须遵循的基本规律和原则，是基于经验或理论归纳得出的安全事物发展的客观规律。安全科学原理是为安全实践和事实所证明，反映安全事物在一定条件下发展变化的客观规律的论断，是人类安全活动的基本法则或方法论。安全科学原理是普适性的安全科学理论。 安全科学原理为安全科学发展和安全活动提供理论支持和方向引导，对安全科技工作实践具有指导性，是一切安全活动必须遵循的规律及基本原则。安全科学原理一般具有多个层次的功能和作用，可用于解释生产生活中的事故致因、概括事故灾难规律、用于指导预防事故灾难、确保人安全健康等。安全科学原理是安全学科的理论支柱、是安全科学理论的核心、是安全科学创新的基因、是安全科学发展的灵魂、是事故预防与控制的钥匙、是构筑安全系统的指南。 安全科学与工程学科在我国已经发展成为一级学科，在英美等发达国家中安全学科被列为与理、工、文、管、法、医、人文等学科交叉的综合学科。但作为安全学科的理论基础——安全科学原理，目前却远不能满足作为该学科发展的需要，国际上也如此，例如，由国际劳工局主编的《职业健康与安全百科全书》（第四版）[1]共四卷105章，其中仅有第56章“事故预防”中的几个小节提及事故致因模型和事故预防原理，而事故预防原理仅仅是安全科学原理的一部分内容。 通过对安全科学原理本身及其发展开展基础、系统、深入的研究，可为安全科学与工程学科奠定坚实的理论基础，为安全科学的发展提供理论支持，并使安全学科能够持续发展下去。 2安全科学原理研究的三条途径 从安全科学学的高度，通过阅读大量相关文献并经过系统梳理和归
第八章网络的基本概念和分类 本章主要讲述了网络的基本概念、网络的分类及一些基本功能：并介绍了网络通信协 议和网络编址，使读者对网络有一个基本的了解。 8．1 网络的基本概念 8．1．1 网络的定义 “网络”已经成为了当今社会最流行的词汇之一，但是网络的实质到底是什么?这个 问题到现在还没有一个统一的、被认同的答案。这是因为网络对于不同的人、不同的应用层 次会有如下不同的作用： ●它是一个可以获取各种信息、资料的海洋。 ●它是一个能够进行科研、办公、商业贸易等活动的地方。 ●它可以使各领域的专业人士在全球领域中直接进行学术研讨。 ●它可以为人们提供各种各样的娱乐服务，提高人们的生活质量。 ●它是能使人们与位于全球各地的朋友和家人进行通话的场所。 为了让读者先对网络有…‘个初步的印象，我们先给出网络的基本定义：“网络是一个数据通信系统，它将不同地方的计算机系统互相连接在·…起。网络可由LAN(局域网)、MAN(城域网)和W AN(广域网)的任意组合而构成。”在最简单的情况下，——个网络可由两台计算机或终端设备组成，它们之间用电缆连接，以便进行通信；在最复杂的情况下，一个网络(如Internet)则是全球的多学科技术和多操作系统的综合结晶，是全球1亿台电脑连在一起形成的巨大的信息高速公路。 8．1．2 网络的发展历史 1．ARPAnet的诞生及发展 在今天，读者可以悠闲地坐在显示屏前面，通过点击鼠标，在瞬息间与世界的另一端通信。无数的节点和服务器默默而迅速地帮您将触角伸向世界上任何一个可能达到的角落。
1960年前，人们印象中的电脑都是一些体积庞大的家伙，“连接”的概念尚未深入人心。 远程连接相当罕见，通常只有那些教育和研究机关的用户才能与一些由政府提供资金的项目连接。电脑间的连接受限于一条特殊数据电缆的最大长度。1957年美国国防部(DOD)颇有先见之明地设想开发出一种新技术，叫作“包交换”。他们的主要想法是制定一套方法，能够将国与国之间的电脑连接起来，而且使最终建立起来的干线结构尽可能稳定，同时具有强大的容错性。即便其中的一部分由于灾难性的事件甚至战乱而被破坏，其他部分仍然能够正 常通信。由此诞生了一个示范性的网络，叫作ARPAnet，其中ARPA是DOD的一个部门“高级研究工程管理局”(AdvancedResearchProjectsAgency)的缩写。这个示范性的网络便是今I 天Web的前身，在当时，只有—些大学和研究机构通过一条50bitls的环路连接在——起。 从这些连接在…—起的少数机构中，人们认识到了协同工作的价值和便利条件，因而越 来越多的人们逐渐地将各自的机构连接起来。为科研任务提供设备、-计算机和软件的制造商也陆续加入了这种连接。在20多年的发展中，网络为科研工作提供了良好的服务。随着早期连接的较大机构中的工作人员向较小机构的转移和扩散，网络每年也得到了新的发展。 在70年代中期，最早的协议Telnet、FTP(文件传输协议) 和“网络控制协议”(NCP) 的最初版本被正式制定出来。但那时只提供了极少的客户机／服务器功能。通过Telnet，机器可从一个远程位置登录，并执行命令行操作。利用FTP，可以在不同机器间传输文件。NCP 提供了基本的数据传输控制和网间定址代码。{ 1972年，在华盛顿召开的“国际计算机通信会议”(1CCC)为公众演示了——个示范性网络，普通人可以用它跨越国界运行程序。同时会议还建立了“国际信息处理联盟”(1EIP)，它是今天因特网的国际化连接基础。 2．网络实施方案的新发展 以太网的概念最开始是在1973年由Xerox(施乐公司)的Palo Alto(帕拉图)研究中心提出来的。这个概念的基础是将随机访问无线系统的方法应用到一个同轴电缆里的想法。今天的 以太网是世界-卜最流行的网络媒介。在开始开发的时候，以太网就将自己的设计目标定在填补长距离、低速率网络连接所造成的真空地带，专门建立高速率、专门化、短距离的电脑间的连接。 那时出现的另—‘个流行标准是令牌环，令牌环网络最开始时是由IBM公司在开发以太网的同——个时期里设计出来的。即使到现在令牌环仍然是IBM的主要局域网技术，它的流行程度仅次于以太网。 互联网络正在持续得以扩展，越来越多的研究人员需要访问计算系统，那时主要是为了发电子邮件。远程连接服务也开始得到开发。跨越众多的公共数据网络(PDN)，需要通过
一篇故事讲述了计算机网络里的基本概念：网关，DHCP，IP寻址，ARP欺骗，路由，DDOS等...2010-04-29 20:25|(分类:默认分类) 计算机主机网关的作用是什么？ 假设你的名字叫小不点，你住在一个大院子里，你的邻居有很多小伙伴，在门口传达室还有个看大门的李大爷，李大爷就是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩，只要你在院子里大喊一声他的名字，他听到了就会回应你，并且跑出来跟你玩。 但是你不被允许走出大门，你想与外界发生的一切联系，都必须由门口的李大爷（网关）用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天，小明家住在很远的另外一个院子里，他家的院子里也有一个看门的王大爷（小明的网关）。但是你不知道小明家的电话号码，不过你的班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表，你的老师就是你的DNS服务器。于是你在家里拨通了门口李大爷的电话，有了下面的对话： 小不点：李大爷，我想找班主任查一下小明的电话号码行吗？ 李大爷：好，你等着。（接着李大爷给你的班主任挂了一个电话，问清楚 了小明的电话）问到了，他家的号码是211.99.99.99 小不点：太好了！李大爷，我想找小明，你再帮我联系一下小明吧。 李大爷：没问题。（接着李大爷向电话局发出了请求接通小明家电话的请 求，最后一关当然是被转接到了小明家那个院子的王大爷那里，然后王大 爷把电话给转到小明家） 就这样你和小明取得了联系。 至于DHCP服务器嘛，可以这样比喻： 你家院子里的居民越来越多了，传达室李大爷那里的电话交换机已经不能满足这么多居民的需求了，所以只好采用了一种新技术叫做DHCP，居民们开机的时候随机得到一个电话号码，每一次得到的号码都可能会不同。 你家门口的李大爷：就是你的网关 你的班主任：就是你的DNS服务器 传达室的电话交换机：就是你的DHCP服务器 同上，李大爷和王大爷之间的对话就叫做路由。 另：如果还有个小朋友叫做小暗，他住的院子看门的是孙大爷，因为小暗的院子刚盖好，孙大爷刚来不久，他没有李大爷和王大爷办公室的电话（李大爷和王大爷当然也没有他的电话），这时会有两种情况： 1、居委会的赵大妈告诉了孙大爷关于李、王两位大爷的电话（同时赵大妈也告诉了李、王关于孙的电话），这就叫静态设定路由 2、赵大妈病了，孙大爷自己到处打电话，见人就说：“我是小暗他们院子管电话的”，结果被李、王二位听到了，就记在了他们的通讯录上，然后李、王就给孙大爷回了个电话说：“我是小明（小不点）他们院子管电话的”，这就叫动态设定路由 然后有一天小不点要找小暗，结果自然是小不点给李大爷打电话说：“大爷，我找小暗”（这里省略了李大爷去查小暗电话的过程，假设他知道小暗的电话），李大爷一找通讯录：“哦，小暗的院子的电话是孙大爷管着的，要找小暗自然先要通知孙大爷，我可以通知王大爷
优化设计的概念和原理 优化设计的概念和原则 概念 1前言 对于任何设计者来说，其目的都是为了制定最优的设计方案，使所设计的产品或工程设施具有最佳的性能和最低的材料消耗和制造成本，以获得最佳的经济效益和社会效益。因此，在实际设计中，科技人员往往会先提出几种不同的方案，并通过比较分析来选择最佳方案。然而，在现实中，由于资金限制，选定的候选方案的数量往往非常有限。因此，迫切需要一种科学有效的数学方法，于是“优化设计”理论应运而生。 优化设计是在计算机广泛应用的基础上发展起来的新技术。这是一种现代设计方法，它根据优化原理和方法将各种因素结合起来，在计算机上以人机合作或“自动探索”的方式进行半自动或自动设计，以选择现有工程条件下的最佳设计方案。其设计原则是优化设计:设计手段是电子计算机和计算程序；设计方法是采用最优化数学方法。本文将简要介绍优化设计中常用的概念，如设计变量、目标函数、约束条件等。 2设计变量 设计变量是独立参数，必须在设计过程的最终选择中确定它们是选择过程中的变量，但是一旦确定了变量，设计对象就完全确定了。优化设计是研究如何合理优化这些设计变量值的现代设计方法。
机械设计中常用的独立参数包括结构的整体构型尺寸、部件的几何尺寸和材料的机械物理性能等。在这些参数中，根据设计要求可以预先给出的不是设计变量，而是设计常数。最简单的设计变量是元件尺寸，例如杆元件的长度、横截面积、弯曲元件的惯性矩、板元件的厚度等。 3目标函数 目标函数是设计中要达到的目标在优化设计中，所追求的设计目标(最优指标)可以用设计变量的函数来表示。这个过程被称为建立目标函数。一般目标函数表示为 f(x)=f(xl，xZ，？，x) 此功能代表设计的最重要特征，如设计组件的性能、质量或体积以及成本。最常见的情况是使用质量作为一个函数，因为质量的大小是最容易量化的价值度量。尽管费用具有更大的实际重要性，但通常需要有足够的数据来构成费用的目标函数。目标函数是设计变量的标量函数。优化设计的过程就是优化设计变量，使目标函数达到最优值或找到目标函数的最小值(或最大值)的过程。在实际工程设计过程中，经常会遇到多目标函数的某些目标之间存在矛盾，这就要求设计者正确处理各目标函数之间的关系目前，对这类多目标函数优化问题的研究还没有单目标函数的研究成熟。有时一个目标函数可以用来表示几个期望目标的加权和，多目标问题可以转化为单目标问题来求解。4约束 设计变量是优化设计中的基本参数。目标函数取决于设计变量。在
1203059 蒲晋超 安全科学的发展简史 安全生产、安全劳动是人类生存永恒的命题，已伴随着创世纪以来人类文明社会的生存与生产走过了数千年。在进入21世纪，面对社会、经济、文化高速发展和变革的年代，面对全面建设小康社会的历史使命，我们需要思考中国安全生产，人类公共安全的发展战略，而这种战略首先是建立在历史的基石之上的。为此，我们需要对安全科学技术的起源与发展作一回顾。 20世纪，是人类安全科学技术发展和进步最为快速的百年。从安全立法到安全管理，从安全技术到安全工程，从安全科学到安全文化，针对生产事故、人为事故、技术灾害等工业社会日益严重的问题，百年中，劳动安全与劳动保护活动为人类的安全生产、安全生存，以及人类文明创造了闪光的、不可磨灭的一页。 在20世纪，我们看到了人类冲破“亡羊补牢”的陈旧观念和改变了仅凭经验应付的低效手段，给予世界全新的劳动安全理念、思想、观点、方法，给予人类安全生产与安全生活的知识、策略、行为准则与规范，以及生产与生活事故的防范技术与手段，通过把人类“事故忧患”的颓废情绪变为安全科学的缜密；把社会的“生存危机”的自扰认知变为实现平安康乐的动力，最终创造人类安全生产和安全生存的安康世界。这一切，靠的是科学的安全理论与策略、高超的安全工程和技术、有效的安全立法及管理。 1安全认识观的发展和进步 1.从“宿命论”到“本质论”我国很长时期普遍存在着“安全相对、事故绝对”、“安全事故不可防范，不以人的意志转移”的认识，即存在有生产安全事故的“宿命论”观念。随着安全生产科学技术的发展和对事故规律的认识，人们已逐步建立了“事故可预防、人祸本可防”的观念。实践证明，如果做到“消除事故隐患，实现本质安全化，科学管理，依法监管，提高全民安全素质”，安全事故是可预防的。这种观念和认识上的进步，表明在认识观上我们从“宿命论”逐步地转变到了“本质论”。落实“安全第一，预防为主”方针具备了认识观的基础。 2.从“就事论事”到“系统防范” 我国在20世纪80年代中期从发达国家引入了“安全系统工程”的理论，通过近20年的实践，在安全生产界“系统防范”的概念已深入人心。这在安全生产的方法论层面表明，我国安全生产界已从“无能为力，听天由命”、“就
网络基本概念(一) (总分：96.00，做题时间：90分钟) 一、{{B}}选择题{{/B}}(总题数：50，分数：50.00) 1.组建一个星形网络通常比组建一个总线型网络昂贵，是因为________。 （分数：1.00） A.星形集线器非常昂贵 B.星形网络在每一根电缆的末端需要昂贵的连接头 C.星形网络接口卡比总线型接口卡昂贵 D.星形网络较之总线型需要更多的电缆√ 解析： 2.网络协议精确地规定了交换数据的________。 （分数：1.00） A.格式和结果 B.格式和时序√ C.结果和时序 D.格式、结果和时序 解析： 3.在下列传输介质中，________的抗电磁干扰性最好。 （分数：1.00） A.双绞线 B.同轴电缆 C.光缆√ D.无线介质 解析： 4.关于因特网，以下说法错误的是________。 （分数：1.00） A.用户利用HTTP协议使用WEB服务 B.用户利用NNTP协议使用电子邮件服务√ C.用户利用FTP协议使用文件传输服务 D.用户利用DNS协议使用域名解析服务 解析： 5.下列有关网络拓扑结构的叙述中，正确的是________。 （分数：1.00） A.网络拓扑结构是指网络结点间的分布形式 B.目前局域网中最普遍采用的拓扑结构是总线结构 C.树形结构的线路复杂，网络管理也较困难√ D.树形结构的缺点是，当需要增加新的工作站时成本较高 解析： 6.在网络环境下，每个用户除了可以访问本地机器上本地存储之外，还可以访问服务器上的一些外存，这种配备大容量的海量存储器的服务器是________。 （分数：1.00） A.文件服务器 B.终端服务器 C.磁盘服务器√ D.打印服务器 解析：
计算机网络的基本概念 计算机网络定义为:“利用通信设备和线路，将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件(网络通信协议及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统”。 按网络的传输技术(通信信道）广播式网络点到点网络 按跨度（地域范围) 局域网LＡN城域网MAN 广域网WＡN 按通信介质有线网无线网 按组建属性公用网专用网 按管理性质内联网外联网 计算机网络结构：从逻辑功能上可以分为通信子网和资源子网两个部分。 1．资源子网 资源子网主要是对信息进行加工和处理,面向用户,接受本地用户和网络用户提交的任务，最终完成信息的处理。 2.通信子网 主要负责计算机网络内部信息流的传递、交换和控制,以及信号的变换和通信中的有关处理工作，间接地服务于用户。 第2章计算机网络基础 调制与解调 调制就是通过调制器将数字信号波形变换成适于模拟信道传输的波形,再根据数据的内容(0或1）来改变载波的特性（振幅、频率或相位），然后将经过改变的载波送出去,这个过程称为调制。载波是指可以用来载送数据的信号,一般用正弦波作为载波。 在接收端,通过解调器将被修改的载波与正常的载波比较(去掉载波)，恢复出原来的数据，这个过程称为解调。 调制与解调是互反的过程。 ２.1.2数据编码技术 数据编码方法主要有数字数据用数字信号表示、数字数据用模拟信号表示、模拟数据用数字信号表示三种编码方式。 2．1.3 数据传输技术 （一）基带传输与宽带传输（二)同步传输与异步传输 （三）并行传输与串行传输(四）单工、半双工与全双工通信方式 （五)多路复用技术 2．１.４数据交换技术 数据交换是指在数据通信时利用中间节点将通信双方连接起来。 数据交换方式包括线路交换(电路交换)、报文交换和分组交换。 2．1.５传输介质 1 同轴电缆 2 双绞线 由两条相互绝缘的铜线组成，其典型粗细约1mｍ,两条象螺纹一样绞在一起。 屏蔽双绞线无屏蔽双绞线 ３光纤 4 无线介质 数据传输介质的选择
第一节安全的基本概念及特征 一、安全的基本概念 1、安全的定义 通常中文中，“安”指不受威胁，没有危险，太平、安适、稳定等，即“无危则安”。《辞海》对“安”字的第一个释义就是“安全”； “全”指完满，完整，无残缺，没有伤害，谓之“无缺则全”。这里，全是因，安是果，由全而安。 多数专家认为，安全通常指各种事物对人或对人的身心不产生危害、不导致危险、不造成损失、不发生事故、正常、顺利的状态。即安全与否是从人的身心需求的角度或着眼点提出来的，是针对人和人的身体而言的，当然健康也就属于安全范畴。对于与人的身心存在状态无关的事物来说，根本不存在安全与否的问题。所以，安全首先是指外界不利因素（或称环境因素）作用下，使人的身体免受伤害或威胁，使人的心理不感到恐慌、害怕，使人能够健康、舒适、高效的进行各种活动的存在状态。另外，还包括人能够健康、舒适、高效的进行各种活动的客观保障条件。因此书中对安全的科学概念概括为： 安全是人的身心免受外界（不利）因素影响的存在状态（包括健康 狭义的安全是指某一领域或系统中的安全，具有技术安全的含义。即人们通常所说的某一领域或系统中的技术安全。如生产安全、机械安全、矿业安全、交通安全等等。状况）及其保障条件。换言之，人的身心存在的安全状态及其事物保障的安全条件构成安全整体。--这是把人的存在状况和事物的保障条件有机结合的科学概念。 2、狭义安全和广义安全。 广义安全。即大安全。是以某一系统或领域为主的技术安全扩展到生活安全与生存安全领域，形成了生产、生活、生存领域的大安全，是全民、全社会的安全。 3、现实中安全问题的划分 从专业和行业领域角度划分可分为:生产安全、国家安全、环境安全、食品安全、医药医疗安全、职业劳动保护安全、网络安全、经济安全、人口安全、社会(公共)安全、政治安全、文化安全(主要是外来文化侵略)、自然灾害和人为灾难、社会保障等。 从对象来划分有人身安全、财产安全、环境安全、(产品)质量安全、技术安全、文物安全等。 4、安全度（安全量） “安全度”是一个表示安全程度的概念,人的身心安全程度及其事物保障的可靠程度用各自标准来衡量，就构成安全度的概念。表达的是主体免于危险的程度。虽然目前我们还无法制定一个统一的量化标准从数量上来刻划安全度,但我们却可以在不太严格的意义上对安全度作一定的质的描述。例如主体是完全免于威胁,还是在一定程度上免于威胁,还是处于危险之中,甚至处于极度危险的境地,或者是已经受到具体的内外侵害,这其实就表现了安全的不同程度,即不同的安全度。 二、人类对安全的认识 安全是人类生存、生产、生活和发展过程中永恒的主题，也是人类发展的根本性问题。人类在发展中不断地探索，有探索就有盲区、就有无知，在人类社会发展进程中，安全的含义不是固有的、一成不变的，而是在不断的发展变化。而且人类对安全的认识长期落后于对生产的认识。
第1课网络基础知识 一、教学内容：网络基础知识 二、学习目标 （1）了解计算机网络的知识。 （2）了解计算机网络的软件和硬件。 （3）了解计算机网络的应用。 三、教学重点：计算机网络的应用 四、教学难点：计算机网络的结构 五、教学方法：讲授法、任务驱动法、教学演示法 六、教学课时：1课时 七、教学过程 （一）引言 网络是一种信息的来源途径，可能大家还不是很清楚网络中如何获得信息，从这节课开始，我们就来研究网络，看网络究竟是什么？网络有何用途？给我们的生活带来怎样的变化？下面我们开始讲这节新课： （二）讲授新课 （板书）网络基础知识 1、什么是计算机网络？ 计算机网络是把若干台计算机利用信息传输介质和连接设备相互连接起来，在相应的网络协议软件支持下，实现计算机之间相互通信和资源共享的系统。从这个定义中我们可以提炼出三个要点：一是网络是计算机有两台或两台以上，二是信息传输介质和连接设备，三是网络协议。计算机网络的基本功能是数据传输和资源共享。以上我们简单定义了一下计算机网络，接下来我们来看一下计算机网络的分类及构成。 2、计算机网络的分类 计算机网络一般可分为两大类：1、局域网(Local Area Network，简称LAN)，、2、城域网（Metropolian Area Network，简称：MAN）3、广域网(Wide Area Network，简称WAN) 。局域网，顾名思义，局，小，指在同一建筑物内或地理位置在一定范围内的多台计算机组成的网络。比如:一个校园网就是一个局域网，通过局域网，共享系统资源，大大提高教学效果和管理效率。而城域网和广域网
的覆盖面积辽阔，通常是以连接不同地域的大型主机系统组成的。当前大多数全国性网络都是广域网，局域网与广域网是以覆盖范围的大小来分的，如将两者相互连接就形成网际网络，简称网际网(network of network)。网际网使网络的功能得到更充分的扩展，目前最大的全球性网络因特网（Internet）就是一个网际网，现在国内的中国银行国内骨干网、民航售票网等等都是网际网。好，网络的分类就讲到这里，接下来我们讲： 3、网络的结构形式 网络的结构形式是指网络中各节点（又叫站点）之间的连接方式，下面介绍几种较常见的网络结构。网络的拓扑结主要有星型、环型和总线型等几种：（1）．星型结构 星型结构是最早的通用网络拓扑结构形式。其中每个站点都通过连线(例如电缆)与主控机相连，相邻站点之间的通信都通过主控机进行，所以，要求主控机有很高的可靠性。这是一种集中控制方式的结构。星型结构的优点是结构简单，控制处理也较为简便，增加工作站点容易；缺点是一旦主控机出现故障，会引起整个系统的瘫痪，可靠性较差。星型结构如图所示。 （2）．环型结构 网络中各工作站通过中继器连接到一个闭合的环路上，信息沿环形线路单向(或双向)传输，由目的站点接收。环型网适合那些数据不需要在中心主控机上集中处理而主要在各自站点进行处理的情况。环型结构的优点是结构简单、成本低，缺点是环中任意一点的故障都会引起网络瘫痪，可靠性低。环型拓扑结构如图所示。 （3）．总线型结构 网络中各个工作站均经—根总线相连，信息可沿两个不同的方向由—个站点传向另一站点。这种结构的优点是：工作站连入或从网络中卸下都非常方便，系统中某工作站出现故障也不会影响其他站点之间的通信，系统可靠性较高，结构简单，成本低。这种结构是目前局部网中普遍采用的形式。总线型结构如图所示。 以上3种网络结构是最基本的网络结构形式，实际应用中往往把它们结合起来使用。 （四）使用校园网 校园网是种最常见的局域网，它是全校师生共同学习资源库和学习园地。下面我们学习使用在校园网中的共享资源，以及如何把自己计算机中有用的、好玩的资
第一章安全科学基础 第一讲安全问题与安全科学发展历程 [教学目的] 通过本讲的学习，使同学们了解安全问题、国内外安全科学的发展历程，掌握安全科学发展的三个阶段，安全科学的哲学基础。 [教学重点] 1．安全科学发展的三个阶段 2．安全科学的哲学基础 [教学难点] 1．安全科学的哲学基础 第一节安全问题与安全科学发展历程 一、安全问题 在远古的石器时代，人类的安全问题主要来自自然灾害，人们一切活动受周围环境控制，处于被动适应地位。 跨入农业社会后，人类的安全问题来自自然灾害和人为灾害。 在工业时代，人类的安全问题包括以下几个方面： （一）大气污染问题 大气污染主要包括有毒气体污染和粉尘污染。 （二）核灾害 此类灾害主要是由于核反应堆失控而造成的人员伤亡和动植物灭绝，还有核能所带来的环境灾害不能低估。 （三）化学污染问题 它污染了空气和水源、侵蚀了土壤、扰乱了大气循环、化学循环和生物循环，使地球患上了“综合不适症”。 （四）航天航空工业灾害 随着通讯和交通工具的现代化，地球变得越来越小，人们可以在24小时内环球旅行一次，但空难、海难和车祸也使人们心有余悸。 （五）交通运输事故 目前，8名分别来自澳大利亚、美国和英国的科学家就一项《2000年公路安全蓝图》的计划进行研究，估计在未来15年中，全世界将有600万人死于公路交通事故，35000万人因车祸受伤。这远远超过有史以来任何一年战争伤亡人数，或瘟疫死亡人数。这就使安全问题随着人类科学技术和文明程度的提高由战争、传染病转到交通、污染方面了。
（六）工业、矿山灾害 现代工业是一把“双刃剑”，不仅创造了巨大的财富，而且为人类带来了前所未有的各种灾害。它在很大程度上改变了灾害的原有属性，使许多自然灾害成为人为灾害，使许多危害程度轻的灾害上升为人类无法控制、造成巨大损失的灾难。 煤矿开采不但给环境带来了巨大灾害，也给采矿工作者造成了沉重伤害。 技术在人类的生产和生活中越来越变的普及化、复杂化和大规模化，使得技术带来的益处与恶果之间的矛盾越来越激烈和尖锐，迫切需要发展一门新的交叉科学——安全科学。 二、安全科学的发展历程 （一）我国安全科学的发展历程。 我国安全科学的发展大体可分为两个阶段： 第一阶段从建国初期到70年代末。 劳动保护的行政管理和业务监督都得到了较好的发展，设立了专门机构并配备了相当数量的专职人员。 第二阶段从70年代末到现在。 劳动保护的行政管理和宣传教育工作得到加强。 30余所设置安全工程本科专业的学校和20余所设置安全工程专科教育的学校。已形成包括学历教育、继续工程教育、职工安全教育和官员安全教育的完整教学体系。 （二）国外安全科学的发展历程。 起初，资本所有者把损害工人的生命和健康，压低工人的生存条件本身看作不变资本使用上的节约；后来不得不拿出一定资金改善工人的劳动条件；再来发展到系列的安全科学有关的组织和科研机构。到70年代末，安全教育已经在美国发展起来。 日本在研究安全方面虽起步较晚，但发展却较快。 综上所述，安全科学的发展分为三个阶段： 经验型阶段（事后反馈决策型）：长期以来，人们认为安全仅仅以技术形式依附于生产，从属于生产，仅仅在事故发生后进行调查研究、统计分析和采取整改措施，以经验作为科学，安全处于被动局面，人们对安全的理解与追求是自发的模糊的。 事后预测型（预期控制型）：人们对安全有了新的认识，运用事件链分析、系统过程化、动态分析与控制等方法，达到防治事故的目的。 总之传统的安全技术建立在事故统计基础上，这基本属于一种纯反应式的。安全科学缺乏理性，人们仅仅在各种产业的局部领域发展和应用不同的安全技术，以至对安全规律的认识停留在相互隔离、重复、分散和彼此缺乏内在联系的状态。 综合系统论（综合对策型）：认为事故是人、技术与环境的综合功能残缺所致，安全问题的研究应放在开放系统中，安全具有科学性、系统性、动态性的特点。从事故的本质中去
1.广域网覆盖范围从几十千米到几千千米，可以将一个国家、地区或横跨几个洲的计算机和网络互联起来的网络 2.城域网可以满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互联的需要，并能实现大量用户与数据、语音、图像等多种信息传输的网络。 3.局域网用于有限地理范围(例如一幢大楼)，将各种计算机、外设互连的网络。 4.无线传感器网络一种将Ad hOC网络技术与传感器技术相结合的新型网络 5.计算机网络以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。 6.网络拓扑通过网中结点与通信线路之间的几何关系来反映出网络中各实体间的结构关系 7.ARPANET 对Internet的形成与发展起到奠基作用的计算机网络 8.点对点线路连接一对计算机或路由器结点的线路 9.Ad hOC网络一种特殊的自组织、对等式、多跳、无线移动网络。 10.P2P所有的成员计算机在不同的时间中，可以充当客户与服务器两个不同的角色，区别于固定服务器的网络结构形式 1.0SI参考模型由国际标准化组织IS0制定的网络层次结构模型。 2.网络体系结构.计算机网络层次结构模型与各层协议的集合。 3.通信协议为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。 4.接口同一结点内相邻层之间交换信息的连接点。 5.数据链路层该层在两个通信实体之间传送以帧为单位的数据，通过差错控制方法，使有差错的物理线路变成无差错。 6.网络层负责使分组以适当的路径通过通信子网的层次。 7.传输层负责为用户提供可靠的端到端进程通信服务的层次。 8.应用层.0SI参考模型的最高层。 1.基带传输在数字通信信道上直接传输基带信号的方法 2.频带传输利用模拟通信信道传输数字信号的方法 3.移频键控通过改变载波信号的角频率来表示数据的信号编码方式 4.振幅键控通过改变载波信号的振幅来表示数据的信号编码方式 5.移相键控通过改变载波信号的相位值来表示数据的信号编码方式。 6.单模光纤光信号只能与光纤轴成单个可分辨角度实现单路光载波传输的光纤 7.多模光纤光信号可以与光纤轴成多个可分辨角度实现多路光载波传输的光纤 8.单工通信在一条通信线路中信号只能向一个方向传送的方法 9.半双工通信在一条通信线路中信号可以双向传送，但同一时间只能向一个方向传送数据 10.全双工通信在一条通信线路中可以同时双向传输数据的方法 11.模拟信号信号电平连续变化的电信号 12.数字信号用0、1两种不同的电平表示的电信号 13.外同步法发送端发送一路数据信号的同时发送一路同步时钟信号 14.内同步法从自含时钟编码的发送数据中提取同步时钟的方法 15.波分复用在一根光纤上复用多路光载波信号 16.脉冲编码调制. 将语音信号转换为数字信号的方法 1.纠错码让每个传输的分组带上足够的冗余信息，以便在接收端能发现并自动纠正传输差错的编码方法 2.检错码让分组仅包含足以使接收端发现差错的冗余信息，但是不能确定哪个比特出错，并且自己不能纠正传输差错的编码方法。 3.误码率二进制比特在数据传输系统中被传错的概率 4.帧数据链路层的数据传输单元 5.数据链路层协议为实现数据链路控制功能而制定的规程或协议。
安全系统工程基本概念 1．系统、系统工程 安全系统工程,是以安全学和系统科学为理论基础,以安全工程、系统工程、可靠性工程等为手段,对系统风险进行分析、评价、控制,以期实现系统及其全过程安全目标的科学技术。 安全系统工程是现代科技发展的必然产物,是安全科学学科的重要分支。安全系统工程是一门涉及自然科学和社会科学的横断科学,在定义安全系统工程之前需要弄清相关学科的有关概念。 系统工程的研究对象是系统。系统就是由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。系统有自然系统与人造系统、封闭系统与开放系统、静态系统与动态系统、实体系统与概念系统、宏观系统与微观系统、软件系统与硬件系统之分。不管系统如何划分,凡是能称其为系统的,都具有如下特性： (l)整体性。系统是由两个或两个以上相互区别的要素(元件或子系统)组成的整体。构成系统的各要素虽然具有不同的性能,但它们通过综合、统一(而不是简单拼凑)形成的整体就具备了新的特定功能,就是说，系统作为一个整体才能发挥其应有功能。所以,系统的观点是一种整体的观点,一种综合的思想方法。 (2)相关性。构成系统的各要素之间、要素与子系统之间、系统与环境之间都存在着相互联系、相互依赖、相互作用的特殊关系,通过这些关系,使系统有机地联系在一起,发挥其特定功能。
(3)目的性。任何系统都是为完成某种任务或实现某种目的而发挥其特定功能的。要达到系统的既定目的,就必须赋予系统规定的功能，这就需要在系统的整个生命周期,即系统的规划、设计、试验、制造和使用等阶段,对系统采取最优规划、最优设计、最优控制、最优管理等优化措施。 (4)有序性。系统有序性主要表现在系统空间结构的层次性和系统发展的时间顺序性。系统可分成若干子系统和更小的子系统,而该系统又是其所属系统的子系统。这种系统的分割形式表现为系统空间结构的层次性。另外,系统的生命过程也是有序的,它总是要经历孕育、诞生、发展、成熟、衰老、消亡的过程,这一过程表现为系统发展的有序性。系统的分析、评价、管理都应考虑系统的有序性。 (5)环境适应性。系统是由许多特定部分组成的有机集合体,而这个集合体以外的部分就是系统的环境。系统从环境中获取必要的物质、能量和信息,经过系统的加工、处理和转化,产生新的物质、能量和信息,然后再提供给环境。另一方面,环境也会对系统产生干扰或限制,即约束条件。环境特性的变化往往能够引起系统特性的变化,系统要实现预定的目标或功能,必须能够适应外部环境的变化。研究系统时,必须重视环境对系统的影响。 系统工程是组织管理系统的规划、设计、制造、试验和使用的科学方法,是一种对所有系统都具有普遍意义的科学方法。这个定义表示:①系统工程属工程技术范畴,主要是组织管理各类工程的方法论,即组织管
第一节网络的基本概念 一、目标： 1、师生互相认识， 2、了解计算机网络的构成 3、掌握计算机网络的分类。 4、让学生对计算机网络有一个初步的认识。 二、重难点： 重点：计算机网络的构成和分类。 难点：计算机网络的分类。 三、教学过程： （一）导入。 在我们的生活和学习环境中，到处可以找到网络的影子，如校园网、住宅小区的网络、家庭中电脑连接到的宽带网络。网络世界，实际上是由我们身边以及全世界许许多多的计算机连接而成。因此，我们就从身边的网络来了解网络技术相关概念。 （二）计算机网络的构成。 把两台或更多的计算机用信息传输介质（双绞线、光缆、微博、卫星信道等）和连接设备（有线网卡、无线网卡、交换机、调制解调器、光纤收发器等）相互连接起来，在相应的网络协议软件的支持下，实现计算机之间资源共享和信息通信的系统，称为计算机网络。 在计算机网络中，用来提供各种服务并对网络进行管理的计算机称为服务器（Server），其它普通计算机称为工作站（Workstation）。 问题讨论： 1、构成计算机网络的要素有哪些？ 2、计算机网络的主要目的是什么？ （三）计算机网络的分类。 计算机网络按照不同的标准，可以有不同的分类方式。下面分别按照网络拓扑结构和网络覆盖范围两种标准对网络进行分分类。 1、按照网络的拓扑结构分类：
2、按照网络的覆盖范围分类 按照网络的覆盖范围分类，通常分为局域网、城域网和广域网。 覆盖大小：局域网<城域网<广域网。 网络简称：局域网---LAN、城域网---MAN、广域网---WAN。 因特网（internet）是目前世界上最大的广域网，它把世界各地的广域网、城域网、局域网连接在一起。 问题讨论： 1、按照网络的拓扑结构分类，可以把计算机网络分为、和三种基本结构形式。 2、按照网络的覆盖范围分类，可以把计算机网络分为、和三种基本结构形式。 3、世界上最大的广域网是（）。 4、连连看： 广域网LAN 城域网Internet 局域网WAN 因特网Workstation 服务器MAN 工作站Server 四、达标测试。 观察我们自己的微机室思考一下问题： 1、我们的微机室网络按照拓扑结构分是属于哪种网络？ 2、我们的微机室网络按照覆盖范围分是属于哪种网络？ 3、哪些是传输介质？ 4、哪些是连接设备？ 五、课堂总结。 六、学生上机练习。
《计算机网络应用基础》第一章网络基本概念练习题 姓名 一、填空题：（每空1分，共30分） 1、计算机网络是（）技术与（）技术相结合的产物。 2、以（）为主要目的的计算机群构成的网络称为计算机通信网络。 3、“一边通过（）完成信息的输入，一边由（）完成信息的处理，最终将处理结果通过通信线路再送回原地站点的系统”，称为第一代网络。 4、在计算机网络中，通信双方都必须遵守的（），称为协议。协议包括三个组成部份，分别是（）、（）和（）。 5、Internet是从1969年由美国军方高级研究计划局的（）发展起来的，采用的是（）拓扑结构。 6、TCP/IP协议的全称是（）协议和（）协议。TCP/IP协议的层次从上往下分为（）、（）、（）和（），其中（）对应OSI的物理层及数据链路层，而（）层对应OSI的最高三层。 7、20世纪70年代后期，（）和（）共同制定了OSI/RM，其中文含义是（），解决了（）、（）互连等问题，使计算机网络走向标准化。 8、在OSI参考模型中，作为通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用的是（）层，把传输的比特流划分为帧是（）层。 9、网络层、数据链路层和物理层传输的数据单位分别是（）、（）和（）。 10、计算机网络层次结构模型和各层协议的集合叫做计算机网络（）。 1、目前世界上最大的计算机互联网络是（）。 A）ARPA网 B）IBM网 C）Internet D）Intranet 2、OSI参考模型中，表示层与传输层之间的是（）。 A）网络层 B）数据链路层 C）会话层 D）物理层3、实现计算机网络需要硬件和软件，其中，负责管理整个网络各种资源、协调各种操作的软件叫做（）。 A）网络应用软件 B）通信协议软件 C）OSI D）网络操作系统 4、计算机网络最突出的优点是（）。 A）运算速度快 B）运算精度高 C）存储容量大 D）资源共享 5、世界上第一个网络是在（）年诞生。 A）1946 B）1969 C）1977 D）1974 6、以下哪一个协议是国际标准（） A）X.25 B）TCP/IP C）FTP D）UDP 7、路由选择是OSI模型中（）层的主要功能 A）物理 B）数据链路 C）网络 D）传输 8、以下（）不是计算机网络常采用的基本拓扑结构。 A）星型结构 B）分布式结构 C）总线结构 D）环型结构 9、计算机网络中可以共享的资源包括（） A、硬件、软件、数据、通信信道 B、主机、外设、软件、通信信道 C、硬件、程序、数据、通信信道 D、主机、程序、数据、通信信道 10、TCP/IP是一组（）。 A）局域网技术 B）广域网技术 C）支持同一种计算机（网络）互联的通信协议 D）支持异种计算机（网络）互联的通信协议 11、TCP协议工作在以下的哪个层（） A、物理层 B、链路层 C、传输层 D、应用层 12、下列功能中，属于表示层提供的是（） A、交互管理 B、透明传输 C、路径选择 D、文本压缩 13、关于计算机网络的讨论中，下列哪个观点是正确的？（） A）组建计算机网络的目的是实现局域网的互联 B）联入网络的所有计算机都必须使用同样的操作系统 C）网络必须采用一个具有全局资源调度能力的分布操作系统 D）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的自治计算机系统 14、网络操作系统种类较多，下面（）不能被认为是网络操作系统 A）NetWare B)DOS C）Unix D)Windows NT 15、若网络形状是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环，则称这种拓扑结构为( ) A、星形拓扑 B、总线拓扑
第1章计算机网络基础 习题： ⒈什么是计算机网络？ 答：所谓计算机网络是指利用通讯手段，把地理上分散的、能够以相互共享资源（硬件、软件和数据等）的方式有机地连接起来的、而又各自具备独立功能的计算机系统的集合。 ⒉计算机网络有哪些基本功能？ 答：计算机网络具有下述功能： ⑴数据通信。网络中的计算机之间可以进行数据传输，这是网络最基本的功能。 ⑵资源共享。入网的用户可以共享网络中的数据、数据库、软件和硬件资源，这是网络的主要功能。 ⑶可提高系统的可靠性。用户可以借助硬件和软件的手段来保证系统的可靠性。 ⑷能进行分布处理。可以把工作分散到网络中的各个计算机上完成。 ⑸可以集中控制、管理和分配网络中的软件、硬件资源。 ⒊计算机网络由哪些部分组成？ 答：计算机网络都应包含三个主要组成部分：若干台主机（Host）、一个通讯子网和一系列的通信协议。 1.主机（Host）：用来向用户提供服务的各种计算机。 2.通讯子网：用于进行数据通信的通信链路和结点交换机。 3.通信协议：这是通信双方事先约定好的也是必须遵守的规则，这种约定保证了主机与主机、主机与通信子网以及通信子网中各节点之间的通信。 ⒋计算机网络体系结构是何含义？ 答：网络体系结构:是指用分层研究方法定义的网络各层的功能，各层协议和接口的集合。国际标准化组织ISO于1977年提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互相连通的标准框架，即“开放系统互连参考模型”简称OSI/RM。OSI参考模型共分七层结构：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 ⒌简述广域网和局域网的区别。 答：局域网在距离上一般被限制在一定规模的地理区域内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园。主要特点可以归纳为：⑴地理范围(小)有限，参加组网的计算机通常处在1~ 2km 的范围内；⑵信道的带宽大，数据传输率高，一般为1~ 1000Mbps；⑶数据传输可靠，误码率低；⑷局域网大多采用总线型、星型及环型拓扑结构，结构简单，实现容易；⑸网络的控制一般趋向于分布式，从而减少了对某个节点的依赖性，避免一个节点故障对整个网络的影响；⑹通常网络归一个单一组织所拥有和使用，不受公共网络管理规定的约束，容易进行设备的更新和新技术的引用，不断增强网络功能。 广域网最根本的特点就是机器分布范围广，一般从数千米到数千千米，因此网络所涉及 的范围可以为市、省、国家，乃至世界范围，其中最著名的就是Internet。广域网常常借用传统的公共传输（电报、电话）网来实现。数据传输率较低，再加上传输距离远，因此错误率也比较高。网络的通信控制比较复杂，要求联到网上的用户必须严格遵守各种标准和规程。
安全科学基本概念 安全（Safety）绝对安全观——安全指没有危险，不受威胁，不出事故，即消除能导致人员伤害，发生疾病、死亡或造成设备财产破坏、损失，以及危害环境的条件。绝对安全观在现实生产系统中是不存在的，它是安全的一种极端理想的状态。由于绝对安全观过分强调安全的绝对性，使其应用范围受到了很大的限制，因此产生了与其相对应的人们现在普遍接受的相对安全观。相对安全观——安全是相对的，绝对安全是不存在的。“安全就是被判断为不超过允许极限的危险性，也就是指没有受到损害的危险或损害概率低的通用术语”“所谓安全系指判明的危险性不超过允许限度”·安全是在具有一定危险性条件下的状态，安全并非绝对无事故；·事故与安全是对立的，但事故并不是不安全的全部内容，而只是在安全与不安全这一对矛盾斗争过程中某些瞬间突变结果的外在表现；·安全不是瞬间的结果，而是对系统在某一时期，某一阶段过程状态的描述；·这里所讨论的安全是指生产领域中的安全问题，既不涉及军事或社会意义的安全与保安，也不涉及与疾病有关的安全；·安全是相对的，绝对安全是不存在的；·构成安全问题的矛盾双方是安全与危险，而非安全与事故。因此，衡量一个生产系统是否安全，不应仅仅依靠事故指标；·不同的时代，不同的生产领域，可接受的损失水平是不同的，因而衡量系统是否安全的标准也是不同的。综上所述，安全是指在生产活动过程中，能将人或物的损失控制在可接受水平的状态，亦即，安全意味着人或物遭受损失的可能性是可以接受的，
若这种可能性超过了可接受的水平，即为不安全。危险（Danger)作为安全的对立面，可以将危险定义为：危险是指在生产活动过程中，人或物遭受损失的可能性超出了可接受范围的一种状态。危险与安全一样，也是与生产过程共存的过程，是一种连续型的过程状态。危险包含了尚未为人所认识的，以及虽为人们所认识但尚未为人所控制的各种隐患。同时，危险还包含了安全与不安全一对矛盾斗争过程中某些瞬间突变发生外在表现出来的事故结果。风险（Risk）·描述系统危险程度的客观量 1.把风险看成是一个系统内有害事件或非正常事件出现可能性的量度；2.把风险定义为发生一次事故的后果大小与该事故出现概率的乘积。·一般意义上的风险具有概率和后果的二重性R＝f（p,c）为简单起见，大多数文献中将风险表达为概率与后果的乘积R＝p×c安全性（SafetyProperty)·从系统的安全性能讲，安全性为衡量系统安全程度的客观量。·与安全性对立的概念是描述系统危险程度的指标—风险（又叫危险性）。·假定系统的安全性为S，危险性为R，则S＝1-R。可靠性（reliability）·可靠性（Reliability）——系统或元件在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。