信息管理系统技术基础

,管理信息系统,第一节计算机硬件技术基础,第二节计算机软件技术基础,第三节数据库技术基础,第四节计算机网络技术基础,第三章管理信息系统的技术基础,管理信息系统,第一节计算机硬件技术基础,一、计算机硬件技术的发展阶段,第三章管理信息系统的技术基础,第一代，电子管时代(19461958年)第二代，晶体管时代(19581965年)第三代，中小规模集成电路时代(19651970年)第四代，大规模集成电路时代(1971年至今),二、计算机的硬件结构,1.中央处理器2.存储器3.输入/输出设备,第三章管理信息系统的技术基础,第二节计算机软件技术基础,第三章管理信息系统的技术基础,1.系统软件系统软件是管理与支持计算机系统资源的程序，是计算机硬件和应用程序之间的重要接口。系统软件主要有操作系统软件(如Windows7、Unix等)、数据库管理系统(如Oracle、SQLServer)、开发工具和程序设计语言(如Jbuilder、Delphi、.NET等)。2.应用软件典型的通用应用软件有文字处理软件、电子表格软件、绘图软件、数值统计分析软件等。典型的专用应用软件有会计处理系统、销售管理系统、人力资源管理系统等。,第三节数据库技术基础,一、数据处理与数据组织,1、数据处理指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中的原始数据,用一定的设备和手段,按一定的使用要求,加工成另一种形式的数据。数据处理一般不涉及复杂的数学计算,但要求处理的数据量很大。把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。从大量的原始数据中抽取，推导出对人们有价值的信息以作为行动和决策的依据。利用计算机科学地保存和管理，方便人们充分地利用,基本内容数据收集、转换、筛选、分组和排序、组织、运算、存储、检索、输出数据处理时需要考虑的问题:1.数据以何种方式存储在计算机中。2.采用何种数据结构能有利于数据的存储和取用。3.采用何种方法从已组织好的数据中检索数据。,2数据组织,数据组织是按照一定的方式和规则对数据进行归并、存储、处理的过程。数据的组织具有不同的形式,通常可以用数组、文件及数据库来组织数据。,数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式。不仅能够描述数据本身还能描述数据之间的关系。,二、数据库系统的构成,数据库是以一定的组织方式存贮在一起的相关数据的集合。数据库系统的主要组成部分有:(1)计算机系统。(2)数据库。(3)数据库管理系统DBMS。(4)人员。数据库管理员DBA，系统程序员，用户。,1.建表。建立基本表的语句格式为：CREATETABLE(列名1类型,列名2类型)；2.修改。修改基本表定义的语句格式为：ALTERTABLEADD列名类型3.删除。删除基本表的语句为：DROPTABLE；4.查询。其一般格式为：SELECTFROMWHEREGROUPBYORDERBYASC/DESC5.数据删除(DELETE)。其一般格式为：DELETEFROMWHERE,三、数据库操作,数据的安全性是指保护数据库以防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改和破坏。数据的安全可通过对用户进行标识和鉴定、存取控制、OS级安全保护等措施得到一定的保障。数据的完整性是指数据的正确性、有效性与相容性。关系模型的完整性有实体完整性、参照完整性及用户定义的完整性。并发控制是指当多个用户同时存取、修改数据库时，可能会发生互相干扰而得到错误的结果并使数据库的完整性遭到破坏，因此必须对多用户的并发操作加以控制、协调。数据库恢复是指当计算机软、硬件或网络通信线路发生故障而破坏了数据或对数据库的操作失败使数据。,四、数据库保护,五、数据库设计,在数据库分析和设计过程中，需要按用户的观点对数据和信息建模。常常首先将现实世界的客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和某一个DBMS的信息结构，即概念模型，然后再把概念模型转换为计算机上某一DBMS支持的数据模型。,概念模型数据模型网状模型层次模型关系模型,（一）概念模型：概念模型是将现实世界的客观对象抽象为某一种不依赖于计算机系统和数据库管理系统（DBMS）的信息结构。建模过程：现实世界中的对象概念模型数据模型实体(Entity)“实体”即现实世界中存在的对象或事物。属性“属性”指实体具有的某种特性。联系一对一联系(1:1)一对多联系(1:n)多对多联系(m:n),(二)E-R图E-R方法即实体联系方法（Entity-RelationApproach,简称E-R方法），是由P.P.S.Chen于1976年提出的，其方法是用E-R图来描述某一组织的信息模型，是概念模型的最常用的表示方法。,上图涉及的实体及实体的属性包括:学生属性有学号、姓名、性别、出生年月、联系方式课程属性有课程编号、课程名、学分教师属性有教师编号、姓名、性别、出生年月班级属性有班级名称、编号、班长,18,(三)数据模型目前，主要的数据模型是关系模型（RelationalModel）。关系模型应用关系代数和关系演算等数学理论来处理数据库系统中的数据关系。从用户的观点来看，在关系模型下，数据的逻辑结构是一张二维表。每一个关系为一张二维表，相当于一个文件。实体间的联系均通过关系进行描述。,“付款”关系表,一个记录,用来描述一个实体。,第一步：E-R图中每个实体，都相应地转换为一个表。第二步：对于E-R图中的联系如果两实体间是1N联系如果两实体间是MN联系如果两实体间是11联系图3.4所示的E-R图可以导出关系模型：仓库(仓库号，地点，面积)，产品(货号，品名，价格，仓库号，数量)。图3.5所示的E-R图可以导出关系模型：学生(学号，姓名，性别，助学金)，课程(课程号，课程名，学时数)，学习(学号，课程号，成绩)。图3.3所示的E-R图可以导出关系模型：厂长(厂长编号，厂号，姓名，性别，年龄)，工厂(厂号，厂名，地点)；或者厂长(厂长编号，姓名，性别，年龄)，工厂(厂号，厂长编号，厂名，地点)。,从E-R图导出关系表,规范化理论是E.F.Codd在1971年提出的。他及后来的研究者为数据结构定义了五种规范化模式(NormalForm，简称范式)，即第一范式、第二范式、第三范式、BCNF范式和第四范式关系必须是规范化的关系，应满足一定的约束条件。范式表示的是关系模式的规范化程度，也即满足某种约束条件的关系模式，根据满足的约束条件的不同来确定范式在五种范式中，通常只使用前三种。,(四)关系的规范化,第一范式(1NF)属于第一范式的关系应满足的基本条件是元组中的每一个分量都必须是不可分割的数据项。简言之，第一范式指在同一表中没有重复项存在。,第二范式（2NF）所谓第二范式，指的是这种关系不仅满足第一范式，而且所有非主属性完全依赖于其主码。上表所示关系虽满足1NF,但不满足2NF,因为它的非主属性不完全依赖于由学号和课程号组成的主关键字这种关系会引起数据冗余和更新异常，当要插入新的课程数据时，往往缺少相应的学生信息，以致无法插入；当删除某位学生的信息时，常会引起丢失有关课程信息。,解决的方法是将一个非2NF的关系模式分解为多个2NF的关系模式。可将上表所示关系分解为？,第三范式(3NF)所谓第三范式，指的是这种关系不仅满足第二范式，而且它的任何一个非主属性都不传递依赖于任何主关键字。上表所示关系属第二范式，但不是第三范式。这样的关系同样存在着高度冗余和更新异常问题。,第三范式消除传递依赖关系的办法，是将原关系分解？3NF消除了插入、删除异常及数据冗余、修改复杂等问题，已经是比较规范的关系。,下面以教学管理数据库设计为例来进一步说明。业务描述：学院下设四个系管理工程系、会计系、市场营销系和信息管理系。每个系有一个系主任主管该系工作。学院聘请了一定数量的专职教师，分配到各系。学院每年招收新生，分配到各个专业。学院制订了教学计划，设置课程。学生根据专业要求，每年学习多门课程。学生必须参加考试，获取成绩。(1)设计“系和教师关系”的分E-R图。该学院下设四个系：管理工程系、会计系、市场营销系和信息管理系。每个系有一个系主任主管该系工作。则将“系”设为一个实体，该实体具有以下属性：系代号、系名称、系主任姓名、办公地点、电话。其中系代号是主关键字。该学院聘请了一定数量的专职教师。则将“教师”设为一个实体，该实体具有以下属性：教师编号、教师姓名、专业特长。其中教师编号是主关键字。学院聘请教师后，分配到各系。一个系有多名教师，而一名教师只能属于一个系。“系”实体与“教师”实体之间发生一对多(1M)的“分配”联系。,(2)设计“学生和课程关系”的分E-R图。学院每年招收新生，分配到各个专业。则将“学生”设为一个实体，该实体具有如下属性：学号、姓名、性别、年龄、系代号。其中学号是主关键字。学院制订了教学计划，设置多项课程。则将“课程”设为一个实体，该实体具有如下属性：课程号、课程名、学分。设课程号为主关键字。学生根据专业要求，每年学习多门课程，每门课程则被多个学生选修。学生必须参加考试，获取成绩。因此，成绩属于学生和课程发生联系后产生的属性。(3)设计“教师与课程关系”的分E-R图。教师在教学活动中与课程发生联系。一名教师可以上多门课程，一门课程也可以由多名教师讲授。教师授课任务完成后，将被学生与院方评估。(4)将上述三个分E-R图综合，建立学院教学管理总E-R图。在学院教学管理各分E-R图中，教师与课程是重名实体，根据综合分E-R图的原则，消除同名实体。系统各分E-R图如图3.6所示。系统总E-R图如图3.7所示。图3.6各分E-R图(5)将学院“教学管理”E-R图所描述的信息(概念)世界中的概念模型转化为计算机上由关系型DBMS支持的关系数据模型。由图3.7所示的E-R图可以导出关系数据模型如下：(实)系(系代号，系名称，系主任姓名，办公地址，电话)(实)教师(教师编号，教师姓名，专业特长，系代号)(实)学生(学号，姓名，性别，年龄，系代号)(实)课程(课程号，课程名，学分)(联)学习(学号，课程号，成绩)(联)教学(教师编号，课程号，授课班评估，学院评估),(2)设计“学生和课程关系”的分E-R图。学院每年招收新生，分配到各个专业。则将“学生”设为一个实体，该实体具有如下属性：学号、姓名、性别、年龄、系代号。其中学号是主关键字。学院制订了教学计划，设置多项课程。则将“课程”设为一个实体，该实体具有如下属性：课程号、课程名、学分。设课程号为主关键字。学生根据专业要求，每年学习多门课程，每门课程则被多个学生选修。学生必须参加考试，获取成绩。因此，成绩属于学生和课程发生联系后产生的属性。(3)设计“教师与课程关系”的分E-R图。教师在教学活动中与课程发生联系。一名教师可以上多门课程，一门课程也可以由多名教师讲授。教师授课任务完成后，将被学生与院方评估。(4)将上述三个分E-R图综合，建立学院教学管理总E-R图。在学院教学管理各分E-R图中，教师与课程是重名实体，根据综合分E-R图的原则，消除同名实体。,系统各分E-R图如图3.6所示。系统总E-R图如图3.7所示。,(5)将学院“教学管理”E-R图所描述的信息(概念)世界中的概念模型转化为计算机上由关系型DBMS支持的关系数据模型。由图3.7所示的E-R图可以导出关系数据模型如下：(实)系(系代号，系名称，系主任姓名，办公地址，电话)(实)教师(教师编号，教师姓名，专业特长，系代号)(实)学生(学号，姓名，性别，年龄，系代号)(实)课程(课程号，课程名，学分)(联)学习(学号，课程号，成绩)(联)教学(教师编号，课程号，授课班评估，学院评估),第四节计算机网络技术基础,一、计算机通信与网络概述,1.计算机网络发展通信技术是信息技术的一个重要组成部分。数据通信是20世纪50年代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物。计算机网络的形成与发展经历了三个阶段：(1)面向终端的计算机网络队佰，例如20世纪50年代初美国的SAGE系统。(2)以资源共享为目标的计算机网络阶段，例如20世纪60年代美国的ARPA网，IBM的SNA网，DEC的DNA网等。(3)开放式标准化网络阶段，例如Internet。,第三章管理信息系统的技术基础,第四节计算机网络技术基础,一、计算机网络概述,计算机网络是用通信介质把分布在不同地理位置的计算机和其他网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。计算机网络的重要概念有：网络介质协议节点链路,网络拓扑结构是指网络的链路和节点在地理上所形成的几何构形。,网络拓扑结构,根据网络的拓扑结构分类，计算机网络可分为星状网、树状网、总线网、环状网、网状网等。根据网络的使用范围分类，可以分为公用网和专用网。根据数据的组织方式分类，可以分为分布式网络、集中式网络和分布集中式网络。根据网络的分布范围，可分为局域网、广域网，城域网或市域网。,计算机网络的分类,二、计算机网络体系结构,国际标准化组织ISO于1978年提出了“开放系统互连联参考模型”OSI/RM，采用的是层次结构，分为7层。1、2层解决网络信道问题，3、4层解决传输服务问题，5、6、7层处理对应用进程的访问,1)开放系统互联参考模型ISO/OSI,OSI的体系结构,各层的主要功能：物理层。主要处理与电、机械、功能和过程有关的各种特性，以便建立、维持和拆除物理连接。数据链路层。将不可靠的物理传输信道变为可靠的信道，并将数据组织成适于正确传输的帧形式的数据块。帧中包含应答、流控制、差错控制等信息，以确保数据正确传输。,网络层。控制通信子网的工作，解决路径选择、流控制问题以使不相邻节点之间的数据能够正确传送。运输层。提供两端点间可靠、透明的数据传输，管理多路复用。会话层。在两实体间建立通信伙伴关系，进行数据交换，完成一次对话连接。,表示层。处理数据表示、进行转换、消除网内各实体间的语义差异，执行通用数据交换的功能，提供标准应用接口、公共通信服务。对传送的信息加密（和解密）、正文压缩（和还原）也是表示层的任务。应用层。负责应用管理、执行应用程序，为用户提供OSI环境的各种服务，管理和分配网络资源，建立应用程序包等。如文件传送、电子邮件和网络管理等。,传输控制协议(TCP)和网际协议(IP)是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议。TCP/IP及其相关协议称为TCP/IP体系结构。TCP/IP体系结构共有网络接口、网际层、传输层和应用层4层,TCP/IP网络体系结构,各层主要功能：网络接口层。该层的作用是接收IP数据报，并通过特定的网络进行传输或从特定的网上接收物理帧，抽出IP数据报交网际IP层。网际层（IP层）。网际层的主要协议是无连接的网际协议IP。网际层主要负责主机之间的通信，处理网际层差错与控制报文ICMP，处理路径、流控、拥塞等问题。,运输层。运输层有TCP和UDP两个协议，它们都是建立在IP协议的基础上。其主要功能为格式化信息流、提供端到端可靠传输、解决不同应用程序的识别等问题。应用层。对应于OSI的会话层、表示层和应用层，向用户提供一组常用的应用协议，如远程登录协议（Telnet）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、超文本传输协议（HTTP）等。,高速局域网,组网模式基本上是以千兆以太网为主干，以高性能的二、三层交换机为核心。在网络布线方面，主干和交换机间建议用多模或单模光纤连接，水平布线可以采用超五类非屏蔽双绞线。依照前面所述，这种结构容易扩展和升级,Internet,Internet即是在TCP/IP协议下实现的全球性的互连网络，称为“Internet”，我国称之为“因特网”。Internet提供的服务多种多样，如WWW、电子邮件(E-mail)服务、文件传送服务(FTP)、信息查询服务、网络新闻服务和公告服务、娱乐和会话服务等。,三、Internet、Intranet、Extranet,Intranet,Intranet(企业内部网)是把Internet技术应用到企业内部建立的基于开放技术的新型网络体系结构，可以说是组织内部的Internet。,Extranet,它通过Internet网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来。使企业与其他企业或客户联系起来，完成共同目标的合作网络。Extranet既不像Internet那样提供公共服务，也不像Intranet那样仅仅提供对内服务，它可以有选择的向公众开放其服务或向有选择的合作者开放其服务，为电子商务或其他商业应用提供安全广域网平台。,虚拟专用网采用加密、认证和通道技术，提供了Internet上两点间的安全通信。VPN中，采用了协议通道技术，数据包首先被加密，然后封装到IP包中并通过Internet传输，在目的端由特定的主机或路由器解密。虚拟专用网不仅适合于移动或者远程用户，也适用于分公司和总公司之间以及企业与供应商、分销商之间的通信等，从而构成安全的Extranet。,虚拟专用网（VPN）,四、WWW（WorldWideWeb）,1）Internet地址（IP地址和域名）Internet地址唯一地确定Internet上每台计算机与每个用户的位置。IP地址（网络信息中心NIC分配网络号）IP地址分前后两部分，前面部分叫网络号，后面叫主机号。12域名（互联网信息中心CNNIC分配顶级域名）由于IP地址的数字地址很难记忆，通常使用一个文字