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1、第三章 管理信息系统的技术基础,信息技术概述,近几十年来，计算机技术发生了巨大的进步，随之而来的应用水平也被大大地推进。一般认为，以信息技术为基础的管理信息系统的成功运用大大提升了管理水平和决策能力。下面，我们将对信息技术的发展做一个简要的概括：计算机硬件技术计算机软件技术数据通信技术,一、计算机硬件技术1946年 第一台电子计算机诞生60年代，晶体管计算机70年代，集成电路计算机80年代至今，大规模集成电路计算机,信息技术概述,二、计算机软件技术 系统软件：如windows xp 计算机软件 应用软件：如word,cad,信息技术概述,操作系统的两大功能管理系统资源，对处理器、存储器、设备、
2、文件以及作业进行合理的调度和分配，提高计算机的处理效率用户和计算机的接口，可以高效的进行人机对话，方便友好的操作界面。,信息技术概述,三、数据通信技术 数据通信系统是以计算机为中心，通过通信线路将远程的终端装置连接起来的系统，有数据传输、交换、存储和处理的功能。,发送者,信道,接收者,数据通讯系统的示意图,信息技术概述,一、数据处理的概念 数据处理 即把原始数据按一定的规则 变换、加工成另一种数据的过程,3.1 数据处理,（1）数据处理的主要目的转换成易于分析、传送、存储的形式从大量的原始数据中提取、推导出有价值的信息利用计算机科学地保存和管理的数据，方便存储和查询,3.1 数据处理,（2）数
3、据处理的基本内容数据收集数据转换数据筛选、分组、排序数据的组织数据的运算数据的存储数据检索数据输出,3.1 数据处理,（3）数据处理的发展过程上世纪50年代，简单应用，特点是无外存、无操作系统、数据不独立、效率低、无法重复利用60年代，文件系统，特点是有外存、有操作系统、有数据文件、数据可重复利用和保存。但是数据文件和应用程序互相依赖。数据冗余大70年代，数据库系统，特点是数据结构更加复杂，数据冗余度小，数据与应用程序相互独立，提供了统一的数据库控制功能。,3.1 数据处理,二、数据组织（一）数据结构计算机的处理对象是被数据化了的各种信息，这些数据之间存在一定的逻辑关系，把相关数据组织起来，才
4、能反映出这种关系，这种组织和表示称为数据的结构化，只有结构化了的数据计算机才能有效处理。数据结构是一门研究数据组织、存储和运算的一般方法的学科,3.1 数据处理,线性结构 逻辑结构 非线性结构数据存储 顺序存储 链接存储 物理结构 索引存储 散列存储,数据结构的分类,3.1 数据处理,概念：逻辑结构：数据之间的逻辑关系物理结构：又称存储结构，数据在计算机磁盘上的存储结构映像：逻辑结构和物理结构之间的对应关系指针：指向存储单元的地址,3.1 数据处理,（1）指针与链结点：存储数据和指针的基本单位指针：指向存储单元的地址链：把多个结点连接起来形成的组合,结点的结构,地址1,地址2,指针把逻辑结构和
5、物理结构分开了，逻辑上连接的结点，存储时不一定物理相邻,3.1 数据处理,（2）线性表数据的结构是一维的线性关系，各个结点都是同种类型,例如：职工名单、产品清单等,3.1 数据处理,（2）线性表顺序表（图3-4）按线性表的逻辑顺序把其结点依次存放在连续的存储单元里，结点的存放位置完全由节点在线性表的顺序号决定。,设每个结点占据的物理空间为L，第一个结点开始地址是k1 则第i个结点的存放起始地址为：k i=k1+LX(i-1),3.1 数据处理,表中的结点删除和插入的操作比较麻烦，如图3-4的两表,（2）线性表链表（图3-5）表中的结点按指针方式进行连接，方便删除和插入,删除结点,插入结点,3.
6、1 数据处理,（3）树（图3-6）是非线性结构，结点之间有分支，类似自然界中的树,3.1 数据处理,（二）数据文件（1）数据文件概念数据组织一般按文件组织或数据库组织文件组织，是按某种数据结构把数据记录存放在磁盘上的方式数据文件，简称文件，为了某种目的，而形成的同类记录的集合记录，文件中可存取的最小单位，由若干数据项构成数据项，文件中可也使用的最小单位,3.1 数据处理,例如:,数据文件,全厂的工资表,记录,某人的工资表,数据项,工号、工资,3.1 数据处理,文件系统 负责存取和管理文件的软件,应用程序1,应用程序1,应用程序1,应用程序1,.,文件系统,数据文件,数据文件,数据文件,数据文件
7、,.,3.1 数据处理,（2）数据文件组织方式（文件内部构造数据的方法）顺序文件索引文件直接存取文件,3.1 数据处理,A、顺序文件文件中的记录是按特定的关键字排序，如记录按工号的大小排序，物理存储也是相同顺序,3.1 数据处理,B、索引文件（图3-7）为了便于查找文件里的数据，在数据文件之外建一张索引表，用来记录逻辑记录和物理记录对应关系,3.1 数据处理,数据,物理地址101102104,索引表,索引文件,3.1 数据处理,C、直接存取文件（散列文件）C1：直接地址法，用物理地址作为记录的标志，特点是存取快，但不容易记忆C2：相对键法，基于键号（如学生名单中的学号）通过某种算法求得需要的地
8、址，特点，使用方便，速度快，但是空间利用率不高C3：杂凑法，利用杂凑函数计算物理地址，特点是存取速度快，空间利用率高，缺点是有碰撞发生。,3.1 数据处理,（三）数据库（图3-8）数据库，顾名思义就是存放数据的仓库，但不要与“数据仓库”混淆。长期存储在计算机内的、有组织的、可共享的数据的集合。,3.1 数据处理,数据库的特点：A、数据库实现了数据结构化 描述数据时不但描述了数据本身，而且描述了数据间的关系,3.1 数据处理,B、数据的共享性高、冗余度低。数据可以供多个应用程序使用，减少了 应用程序使用各自的数据文件而造成的 共享低，数据重复，数据不一致，浪费 存储空间现象C、数据独立性高 物理
9、独立性，应用程序不需要了解数据在物理 存储器上的管理 逻辑独立性，应用程序不需要了解数据的逻辑 结构,3.1 数据处理,应用程序,应用程序,应用程序,应用程序,.,数据管理系统,数据库,数据库组织数据,3.1 数据处理,一、数据库系统的产生和构成1.数据库系统的产生1969年，IBM开发了数据库管理系统IMS（基于层次）70年代美国数据系统语言协会DBTG，提出了网状数据库模型1970年，IBM的Codd提出关系数据库的模型，此模型建立在严格的数学概念之上，数据结构简单清晰，数据独立性好，安全保密性高。但缺点是在某些领域查询效率比较低。,3.2 数据库技术,2.数据库系统的组成计算机系统，计算
10、机软、硬件及网络系统数据库DB，存放数据的物理数据库及存放数据逻辑结构的描述数据库。数据库管理系统DBMS，是位于用户与操作系统之间的一层数据管理软件。实现数据对象的定义、数据的查询、插入、删除、修改，还有数据库的建立、运行、维护功能。人员，包括数据库管理员、系统程序员、用户（应用程序员、专门用户、参数用户）等。,3.2 数据库技术,数据库系统DBS,用户,用户,用户,用户,应用程序,应用程序,应用程序,.,数据库管理系统DBMS,数据库,数据库管理员,系统程序员,数据库系统的组成,3.2 数据库技术,数据库在计算机系统中的地位,硬件,操作系统,DBMS,应用程序,3.2 数据库技术,二、数据
11、模型1.三个世界客观世界，客观事物及其相互联系主观世界，客观世界在人脑中的反映数据世界，用数据描述的客观世界2.区分三个世界的目的 计算机不能处理真实世界中的事物，我们必须把他们抽象出来用数据表示。,3.2 数据库技术,现实世界,主观世界,数据世界,计算机处理,三个世界的关系,3.2 数据库技术,数据库设计的步骤用户需求分析概念模型的设计，一般用实体关系图表示，例如，界定研究的范围，确定研究的对象，分析对象之间的关系，建立关系图逻辑结构设计，将概念模型转换成DBMS支持的数据模型，如采用基于层次的、网状的或基于关系的模型物理结构设计，有关磁盘存取的设计,3.2 数据库技术,（一）概念模型实体联
12、系模型（E-R模型）用来表示现实世界中的事物及其联系。1.实体（Entity）：客观存在的可以相互联系的事物，实体可以是具体的人、事、物也可以是抽象的概念或联系,例如,一个职工，一个学生，一个部门，一门课，部门的一次订货，老师与系的工作关系,3.2 数据库技术,实体（Entity）有个体和总体之分：个体：是指具体的一事一物总体：个体组成的集合总体又分同质总体（具有相同性质个体的集合）与异质总体（不同性质个体的集合）,3.2 数据库技术,2.属性，实体具有的某一特性。一个实体可以用若干个属性来刻画。学生实体可以由学号，姓名，性别，出生年份、系、入学时间等属性组成。这些属性组合起来，表征了一个学生
13、,例如，0448022，张山，男，1983，信息管理，2004,3.2 数据库技术,3.联系 在现实世界中，事物间总是存在这样或那样的联系，这些联系在信息世界中反映为：一是实体内部之间的联系（属性与属性之间的关系）；二是反映实体与实体之间的联系，我们主要讨论的是试题之间的联系。,3.2 数据库技术,例如，一对一的联系，（1：1）一对多的联系，（1：N）多对多的联系，（M：N）,（二）E-R方法实体集A和实体集B，两者的关系有以下三种 一对一的联系（1:1）：集合A中的每个实体和集合B中的每个实体一一对应例如，一个班级只有一个班长，一个班长只在一个班级中任职，则该校的班长和班级的关系为一对一的联
14、系,A,B,联系名称,1,1,班长,班级,负责,1,1,3.2 数据库技术,一对多的联系（1:n）：集合A中的每个实体与集合B中的多个实体发生联系，而B中的每个实体只和A中的一个实体有联系 例如，一个班级只有若干个学生，每个学生只在一个班级中学习，则班级和学生的关系为一对多的联系,A,B,联系名称,1,n,班级,学生,拥有,1,n,3.2 数据库技术,多对多的联系（m:n）：集合A中的每个实体与集合B中的多个实体发生联系，而B中的每个实体也和A中的多个个实体有联系 例如，一门课有若干个学生选修，每个学生选修多门课程，则学生和课程的关系为多对多的联系,A,B,联系名称,m,n,学生,课程,选修,
15、m,n,3.2 数据库技术,E-R模型的使用方法E-R是P.P.S.Chen于1976年提出的概念模型的表示方法，提供了表示实体集、属性和联系的方法。使用的分析工具是E-R模型，也可以说使用了E-R方法或E-R图，使用步骤：抽象出实体，用矩形表示，为实体命名，名字写在矩形内添加属性，用椭圆形表示属性并用实线连接到实体上描述实体间的联系，用菱形表示并用实线连接到实体上在实线上方标注联系的类型（如，1:1，1:n）,3.2 数据库技术,例，用E-R图表示某个工厂物资管理的概念模型物资管理涉及的实体有：（1）仓库 属性有仓库号、面积、电话号码等（2）零件 属性有零件号、名称、规格、单价、描述（3）供
16、应商 供应商号、姓名、地址、电话号码、帐号（4）项目 项目号、预算、开工日期（5）职工 职工号、姓名、年龄、职称,3.2 数据库技术,仓库号,开工日期,预算,项目号,描述,单价,规格,名称,零件号,职称,姓名,年龄,职工号,电话,面积,仓库,零件,项目,职工,实体及其属性图,（1）,（2）,（3）,（4）,3.2 数据库技术,供应商号,供应商,姓名,地址,电话号,账号,实体及其属性图,（5）,3.2 数据库技术,实体之间的联系一个仓库可以存放多种零件，一个零件可以存放在多个仓库中（仓储）一个仓库有多个保管员，一个保管员只能在一个仓库中工作（工作）仓库主任领导多个保管员（领导）供应商可以为多个项
17、目提供多种零件，每个项目可以使用多个供应商的多种零件，每种零件可以由多个供应商提供，供多个项目使用（供应）,3.2 数据库技术,供应商,仓库,职工,项目,供应量,零件,供应,领导,仓储,工作,库存量,m,n,p,m,n,1,n,1,n,实体及其联系图,3.2 数据库技术,供应商,仓库,职工,项目,供应量,零件,供应,领导,仓库,工作,库存量,m,n,p,m,n,1,n,1,n,供应商号,姓名,地址,电话号,账号,仓库号,电话,面积,职称,姓名,年龄,职工号,开工日期,预算,项目号,描述,单价,规格,名称,零件号,完整的工厂物资 管理E-R图,（三）数据模型 数据模型是对客观事物及其联系的数据化
18、描述。为数据库设计数据模型处在数据库设计的逻辑结构设计阶段。在实际数据库系统中支持的数据模型有三种：层次模型、网状模型、关系模型。目前主要的数据模型是关系模型。,3.2 数据库技术,关系模型的数据结构（学生登记表）关系：一般来说，关系就是表元组：表中的一行属性：表中的一列属性名：属性的名字,3.2 数据库技术,主码（Primary key）表中的某个属性，或某组属性，它的值唯一地标识一个元组。如表中的学生的学号主属性 可作为主码的属性或属性组成员，其他属性叫非主属性域，属性的取值范围，如人的年龄域一般在1100岁，性别域是男、女，大学生的年龄域一般是1430岁分量，元组的一个属性值关系模式，对
19、于关系的描述一般表示为：关系名（属性1，属性2，.属性n）例如：学生（学号，姓名，年龄，性别，系名，年级）,3.2 数据库技术,关系模型的特点关系模型的概念单一，实体间的联系都用关系（即，表）来描述。数据检索的的结果也是关系。数据结构简单、清晰，用户易懂易用。关系是规范化的关系，通过一定规范化处理的表格，可以提高数据库的一致性，减少冗余关系模型的存取路径对用户透明，用户只要指出“干什么”而不需要指出“怎么干”。提高了数据的独立性、安全性，简化了数据库的开发建立,3.2 数据库技术,三、关系的规范化规范化理论 研究关系模式中各属性之间的关系及其对关系模式性能的影响。探讨了关系模式应具备的性质和设
20、计方法。关系模式的规范程度用范式来表示，但现在为止，从低到高共提出了五种范式,4NF,BCNF,3NF,2NF,1NF,约束条件1,约束条件2,约束条件3,约束条件4,约束条件5,3.2 数据库技术,（一）第一范式1NF如果关系（即，表）中元组每一分量都是不可分割的数据项，则该关系符合第一范式。教材：151页不符合第一范式的例子（表7-6）对关系按第一范式进行规范的结果（表7-7）,3.2 数据库技术,（二）第二范式2NF关系满足1NF的基础上，其任何的非主属性完全依赖于其主码。依赖：任何一个属性A的值（互不相同），都有一个属性B的值（可以相同）和它对应，则属性B依赖于属性A,选课表 不符合
21、2NF,3.2 数据库技术,表的主码：学号加工号上表存在的问题：冗余太大，若王芳老师班里有50个学生，则老师的信息要出现50遍数据不一致，当修改王芳老师的信息时，要修改50处，如若漏掉一处，则表格中就会出现两种版本的王芳个人信息 插入异常，当学生信息还没输入时，老师的信息也无法输入删除异常，当学生的信息被删除后，老师的信息业丢失解决方法如下：拆分表格使其满足2NF，见后图,3.2 数据库技术,学生表（实体）,老师表（实体）,选课表（联系）,（三）第三范式3NF 这种关系不但满足2NF，而且任何的非主属性还不传递依赖任何关键字有传递依赖的例子主码：学号住址依赖于班导班导依赖于学号存在的问题冗余严
22、重操作异常数据不一致,学生名单（有传递依赖）,3.2 数据库技术,解决方法：拆分表格，使其满足3NF,教工表,学生名单,3NF解决了插入、删除异常、数据冗余、修改复杂等问题。是一种规范程度适中，比较实用的规范标准。,3.2 数据库技术,四、数据库操作SQL(Structured Query Language)关系数据库的标准语言，是一种通用的、功能很强的关系数据库语言。特点：功能强大，具有数据定义语言、数据操纵语言、数据控制语言。可以完成定义关系模式、建立数据库；插入数据、查询、更新、维护；数据安全性控制高度非过程化，只要提出做什么，而不需要指明怎么做面向集合的操作方法，数据的插入、查找等可以
23、一次对一组元组语言简单、易学易用,3.2 数据库技术,SQL的基本操作：表的建立与删除建立（Cretae Table）修改（Alter Table）删除（Drop Table）数据查询（Select）数据更新数据修改（Update）数据删除（Delete）,3.2 数据库技术,学生表,数据定义的例子建立一个如下所示的表CREATE TABLE Student(Sno CHAR(5)NOT NULL UNIQUE,Sname CHAR(20),Ssex CHAR(1),Sage INT,Sdept CHAR(15);,数据操纵的例子查询全体学生的学号与姓名答：SELECT Sno,Sname F
24、ROM Student;,3.2 数据库技术,数据控制的例子把查询Student表的权限授给用户U1答：GRANT SELECT ON TABLE Student TO U1;,3.2 数据库技术,五、数据库保护 主要指保证数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复数据的安全性：防止不合法的使用造成的信息泄露、更改和破坏数据的完整性：有实体完整性、参照完整性和用户定义完整性并发控制：防止多个用户同时对数据库进行操作而产生的互相干扰和对数据库的破坏数据库恢复：当计算机软件、硬件或网络通信发生故障时，数据库应能够恢复到故障前的正常状态,3.2 数据库技术,计算机网络定义：利用通信设备、通信线路和网
25、络软件，把地理上分散且各自具有独立工作能力的计算机（及其他智能设备）以相互共享资源（硬件、软件和数据等）为目的连接起来的一个系统。计算机网络系统是一个集计算机硬件设备、软件系统、通信设施、网络信息为一体的，能够实现资源共享的现代化综合服务系统。,3.3 计算机网络,计算机网络的3个主要组成部分,若干个主机（host）一个通信子网一系列的通信协议及相关的网络软件,通信协议：是通信双方事先约定好的必须遵守的规则（例如TCP/IP），用于主机与主机之间、主机与通信子网之间、通信子网中各结点之间的通信，是计算机网络必不可少的组成部分,3.3 计算机网络,计算机组网的目的,数据通信资源共享实现分布式的信
26、息处理 提高计算机系统的可靠性和可用性,3.3 计算机网络,按网络所覆盖的地域范围分类：局域网(Local Area Network，简称LAN)广域网(Wide Area Network，简称WAN)城域网（Metropolitan Area Network，简称MAN）因特网,3.3 计算机网络,计算机网络的分类,按网络的使用性质分类：公用网专用网按网络的使用范围和对象分类：企业网政府网金融网校园网,计算机局域网,局域网定义Local Area Network，简称LAN较小地域范围（10公里范围内）内的计算机网络，一般是一幢建筑物内或一个单位几幢建筑物内使用专用的高速通信线路把多台计算机
27、相互连接互连成网。,计算机局域网的组成,工作站(含网络接口卡)、服务器(含网络接口卡)、网络打印机、传输介质、网络互连设备（例如：集线器，交换机）等。,计算机局域网,网络工作站 一台独立的计算机使用电缆或其他通信介质与一个局域网进行了连接时，它就成为网络上的一个工作站，使用这台计算机的用户就成了一个网络用户。工作站本身所具有的硬盘、光盘、程序、数据、打印机等都是该用户的本地资源，网络上其他工作站和服务器的资源称为网络资源。,网络服务器网络中为所有用户提供应用软件服务及数据存储空间的计算机。根据其提供的服务可以将服务器分为：文件服务器应用服务器打印服务器,计算机局域网,网络打印机 为所有网络用户
28、提供打印服务的一台共享的打印机。通常它有一个打印队列，各个工作站发送来的打印文件均存储在打印队列中，然后逐个进行打印。打印队列由打印服务器管理，打印服务器可以与文件服务器是同一台计算机，也可以是连接在网上的另一台专门的计算机。,计算机局域网,局域网的组成结点（node）网络上的每一台设备，包括工作站、服务器以及打印机等都称为网络上的一个结点。网卡（网络适配器）网络上的每一个结点都有一块网络接口卡（简称网卡）。网卡和电缆负责把结点与网络连接起来，将需要发送的数据从计算机传送到网络，需要接收的数据从网络传送到结点。,网络适配器（网卡）,计算机局域网,局域网拓扑结构,网络中各个结点相互连接的方法和形
29、式。总线型局域网连线线长度小于星型结构，站点容易扩充和删除总线任务重，易产生瓶颈问题例如：以太网（IEEE802.3）,总线结构,环型局域网传输速率高，传输距离远。一个站点的故障会形起整个网络的崩溃。例如：IBM令牌环网星型局域网通信协议简单站点故障容易检测和隔离连线费用大中央结点要求高例如：ATM交换式局域网,环型结构,星型结构,局域网拓扑结构,树型局域网 容易扩展，故障容易分离处理。对根的依赖性很大，根发生故障整个系统就崩溃。混合型局域网 结合不同拓扑结构的优点。,树型结构,混合型结构,局域网拓扑结构,决定局域网性能的主要技术用以传输数据的传输介质用以连接各种设备的网络拓扑结构对于共享资源
30、（传输介质）的介质访问控制方法,计算机局域网,因特网,Internet 是一个全球的、开放的信息互连网络，它将成千上万个计算机网络互连在一起，因此又被称为网络的网络或网络的集合，是世界上规模最大用户最多的信息网络系统。Internet 无所有者也无主管，我国的公共信息网络也连入 Internet，成为其中的组成；是全新的信息超级市场：全球性的“信息高速公路”和信息基础设施。能使任何人在任何地点任何时间将多媒体信息极快地传送给任何地点任何人,Internet是个虚拟社区Internet 已经并将继续影响社会的各方面为企业外部信息的开发利用提供强有力手段加强企业之间、与客户及供应商之间的联系促进业
31、务开展，加速业务处理，增加商业机会Internet 对人类工作和生活方式的改变产生了深远的积极影响。为企业的经营与管理带来了极大便利和无限商机使企业不论大小，都能平等地进入国际市场宣传自己，参与国际合作和竞争。,因特网,互联网的应用WWW浏览电子邮件（E-mail）远程登录（Telnet）文件传输（Ftp）BBS和新闻组（BBS&News Group）网上聊天（Online Chatting）网上购物（Online Shopping）,因特网,本章重点,数据处理的目的；数据处理的发展过程，各阶段及其特点；线性表；数据库系统的构成；数据库设计的阶段；实体联系模型；关系数据模型；关系的规范化；数据库操作计算机网络的概念；网络拓扑结构；计算机网络的分类等,
