管理信息系统课件第三章

1、第三章 管理信息系统的技术基础,第一节 数据处理,本节内容： 一、数据处理的概念和发展阶段 二、数据组织,一、数据处理的概念,数据处理的概念 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的过程。 （一）数据处理的目的 1.把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。 2.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。 3.利用计算机科学地保存和管理经过处理(如校验、整理等)的大量数据,以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源,二）数据处理的基本内容 1.数据收集 2.数

2、据转换: 将实际数据采用代码表述的方法称为数据转换。 3.数据的筛选、分组和排序 4.数据的组织 5.数据的运算 6.数据存储 7.数据检索 8.数据输出,数据处理是管理活动的最基本内容，也是MIS的基本功能。一般不涉及复杂的数据计算，但要求处理的数据量很大，因此，进行数据处理时需要考虑以下几个方面的问题： 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,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。 （一）数据结构 数据结构是计算机信息处理中的一个重要概念，包括数据的存储结构及结构上的运算或操作

3、。包括： 逻辑结构：指数据间的逻辑关系，逻辑结构包括两大类：线性结构和非线性结构，线性表、栈、队列及串为线性结构，而树和图则为非线性结构。 物理结构：又称存贮结构，指数据元素在计算机存贮器中的存储方式，存储方式一般有四种：顺序存储、链接存储、索引存储及散列存储。 映象：对于给定的逻辑结构需要寻找一种对应的存储结构，以便在计算机中存储。通常把这种对应关系称为映象,二、数据组织,1.指针与链 在数据结构中，表征某一数据结构特点及其连接方式的基本单位称为结构的结点(Node)。一个结点通常有几个域，用来存放与结点有关的信息。存放结点本身信息的域称为数据域，存放结点与其他结点关系信息的域，称为指针域或

4、链域，其中存放有与结点有关的结点的地址称为指针。若干带指针的结点组成的集合，称为链。 每个结点只有一个指针，指向其下一个结点，称为单项链。当结点指针多于一个时，就可以构造多种复杂的数据结构，如双向链表、树、图等,二、数据组织,表3.1 职工登记表 No. Name Age 0152 王一 22 0256 王二 28 1234 张三 25 2345 李一 31 0001 李二 19 结点示意图,LLINK左指针,RLINK右指针,INFO信息,结点的结构,H,0152,王一,22,1234,张三,25,0001,李二,19,2345,李一,31,0256,王二,28,链表的逻辑结构,2.线性表

5、线性表是指数据的结构形式本质上是一维的线性关系，其中的每个结点都是同一类型的数据结构。 线性表的顺序存贮 线性表的结点按逻辑次序依次存放在一组连续的存贮单元里，结点在计算内的位置完全由结点在线性表中的顺序号决定，用这种方法存储的线性表称为顺序表。对于顺序表，若开始结点的存放位置为LOC(k1)， 每个结点占用空间大小为L，则第i个结点ki的存放位置可由下式直接计算得到 LOC(ki)=LOC(k1)+L*(i-1) 顺序表对于任何一个结点的检索都很方便,二、数据组织 -4,线性表的插入与删除 要在顺序表中插入一个元素，由于插入后的线性表仍要求有序，必须将插入位置以后的元素依次向后移动一个单元。

6、同样，若要删除元素，则需把后面的元素依次向前移动一个单元。 当线性表长度为n时，做一次插入或删除操作平均要移动n/2个元素，当n很大时，表中元素移动的工作量是惊人的。 线性表仅适用于经常进行检索但数据不经常变动的情况,二、数据组织 -6,二、数据组织 -7,链表 链接方式存储的线性表称为链表 。链表结构在每个结点设有链指针，用来指示下一个结点的位置，结点本身则可以存放在任意一组存贮单元中，这些存贮单元可以是连续的，也可以是分散的。结点之间的逻辑关系由指针表示,二、数据组织 -8,链表的插入与删除 在链表的插入和删除操作中，只需改变前后结点的指针，而不需要进行大量的数据移动,二、数据组织 -9,

7、3.树 树是结点之间有分支和层次关系的结构，类似于自然界中的树。是最重要的一类非线性结构。 反映不同规格的钢材的库存情况 的树结构如下图,二、数据组织 -10,二）数据文件,把数据按某种数据结构组织起来存放在外部设备上，就构成数据文件。 数据文件是为某一目的而形成的同类记录的集合，记录是文件中数据组织的基本单位，由若干个数据项组成，数据项是数据处理的最小单位，描述的是个体的属性。 常用的文件的组织方式： 数据文件的组织方式是指文件内部构造数据的方式。主要有： 顺序文件 索引文件,二、数据组织 -11,1)顺序文件：文件中的记录是按照某些关键字排序的文件。 顺序文件中，记录的物理次序与连接次序一

8、致， 顺序文件是根据记录的序号或相对位置进行存取的文件组织方式。 其特点是： 存取第i个记录，必须先存取第i-1个记录 插入记录只能加在末尾 优点是连续存取速度快，适用于进行顺序存取、批量修改的情况,2）索引文件：为了便于检索，除文件本身外，另行建一张指示逻辑记录和物理记录之间对应关系的索引表，这类包括文件数据区和索引表两大部分的文件称为索引文件。 索引文件的组织方式可以保证记录地址的唯一性，不产生重号，其存取机制也比较简单，缺点是索引表本身也要占用一定的存储空间，且修改不方便。 （三）数据库 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，而且能描述数据之间的关系，实现整个

9、数据组织的结构化,本节内容： 一、数据库系统的构成 二、数据模型 三、数据库操作 四、数据库保护,第二节 数据库技术,数据库是以一定的组织方式存储在一起的相关数据的集合，它能以最佳的方式、最少的冗余为多种应用服务，程序与数据具有较高的独立性 数据库系统的构成 计算机系统:计算机硬、软件及网络系统 数据库：物理数据库+描述数据库 数据库管理系统(DBMS) 数据库管理员： 人员 系统程序员 用户,一、数据库系统的构成,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,负责建立和维护模式，提供数据的保护措施和编写数据库文件,指设计数据库管理系统的人员。其必须关心硬件特性及存储设备

10、的物理细节，实现数据组织与存取的各种功能，实现逻辑结构到物理结构的映射等,负责编制和维护应用程序,指通过交互方式进行信息检索和补充信息的用户,指那些与数据库的交互作用是固定的、有规则的人,二、数据模型,在数据库系统中，对现实世界中数据的抽象、描述以及处理等是通过数据模型来实现的。 数据模型是数据库系统设计中用于提供信息表示和操作手段的形式构架，是数据库系统实现的基础。根据模型应用的不同目的，可以将模型分为两个层次：概念模型（也称信息模型）和数据模型（如网状、层次及关系模型,数据库操作主要有基本表的建立与删除、数据查询及更改等。一般使用关系数据库标准语言结构化查询语言SQL(Structured

11、 Query Language)来完成上述操作。 如：SQL的核心语句是数据库查询语句，其一般格式为： SELECT FROM WHERE GROUP BY ORDER BY ASC/DESC 其功能是根据WHERE子句中的条件表达式，从指定表中找出满足条件的元组,三、数据库操作,为了保证数据的安全可靠和正确有效，DBMS必须提供统一的数据保护功能，主要包括数据的安全性、完整性、并发控制和数据库恢复等内容。 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。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

12、相容性。 包括：实体完整性、参照完整性及用户定义的完整性,四、数据库保护,实体完整性：指二维表中描述主关键字的属性不能取空值。 参照完整性：指具有一对多联系的两个表之间子表中与主表的主关键字相关联的那个属性（外部码）的值要么为空，要么等于主表中主关键字的某个值。 用户定义的完整性：它是针对某一具体数据库的约束条件，由应用环境确定。 并发控制：指当多个用户同时存取、修改数据时，可能会发生相互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：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出现错误或丢失时，系统应能

13、进行应急处理，把数据库恢复到正常状态,第三节 计算机网络,计算机网络是管理信息系统运行的基础，是管理信息系统的基本使能技术。 本节内容： 一、计算机网络的概念与分类 二、计算机网络体系结构 三、典型的网络通信技术 四、Internet/Intranet 五、多媒体网络,一）基本概念 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它网络设备连接起来，实现信息互通和资源共享的系统。 网络介质 是数据传输的物理通道，有同轴电缆、双绞线、光纤、微波、卫星信道等。 协议 是网络设备间进行通信的一组约定。如IEEE802.3,802.4,FDDI,ATM等。网络协议具体规定了设备间通信的电气性能

14、、数据组织方式等。 节点 是网络中某分支的端点或网络中若干条分支的公共汇交点。 链路 是指两个相邻节点之间的通信线路,一、计算机网络的概念与分类-1,二）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。计算机网络从功能上可分为两部分，资源子网和通信子网,一、计算机网络的概念与分类-2,工作站,根据通信信道的类型，计算机网络具有以下几种结构： 1.点-点信道网络：即网络中每一条信道都连接到一对节点上，如果某两个节点之间没有直接通信的信道，则要经过其他节点用存储-转发方式通信。如星形、环形、树形、网形等。 2.共享信道网络：所有节点共享一条通信信道，每个节点发送的信息可由所有节点检测，但

15、只有目的地址指定的节点能够接收。其优点是不同节点间的通信可以使用同一通信信道，可以充分利用信道的通信能力，缺点是容易出现通信阻塞，且一旦信道出现故障，将影响所有相关信道的通信。共享信道分为总线信道、卫星信道、和无线信道，拓扑结构有总线型、树形、环形等几种,三）计算机网络的分类 根据网络的拓扑结构可分为：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可分为：公用网和专用网； 根据数据的组织方式可分为：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，可分为以下几类： 局域网(LAN) 传输距离在0.110km，传送速率在1Mbps10Mbps的范围较小的一种网络。目前正

16、朝着多平台、多协议、异机种方向发展，数据速率和带宽也在不断提高 广域网(WAN) 相距较远的局域网经由公共电信网络互联而成，数据传输速率一般在1.2kbps1.554Mbps，传输距离可遍及全球。 城域网或市域网（MAN）其分布范围在广域网和局域网之间。如分布范围是一个城市，其作用距离约为5 50km，传输速率一般在1Mbps以上,四）计算机网络的功能 计算机网络的基本功能有两项，一是资源共享，二是计算机之间的通信。计算机之间的通信是计算机网络能够实现资源共享的基础，而资源共享则是开发建设计算机网络的主要目的。计算机网络可以共享的资源包括硬件资源、软件资源和数据资源。共享资源可以给整个系统带来

17、以下好处： （1）可提供更强的系统处理能力 （2）可提高系统的可靠性 （3）均衡负载,二、计算机网络体系结构,计算机网络的各层及其协议的集合，就称为网络的体系结构。网络体系结构规定了计算机网络应该设置哪几层，每层应提供哪些功能。 （一）开放系统互联参考模型 国际标准化组织ISO经过多年努力于1978年提出了“开放系统互联参考模型”OSI/RM（open systems interconnection reference model ），从此开始了有组织有计划地制定一系列网络国际标准。 OSI是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型，为开放式

18、互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层,OSI参考模型,1.物理层：是建立在通信介质的基础上实现系统和通信介质的物理接口。它主要处理与电、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。 2.数据链路层：在物理层的基础上，用以建立相邻节点之间的数据链路，传送数据帧。本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传送的帧形式的数据块。 3.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的节点之间的数据能够正确地传送,4.传输层：提供两端点间可靠、透明的数据传输，管理多路复用。

19、5.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。 6.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。 7.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，如传送文件、电子邮件和网络管理等,二）TCP/IP网络体系结构 TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一项研究计划实现若干台主机的相互通信。 现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。 传输控制协议（T

20、ransmission Control Protocol，TCP)和网际协议（Internet Protocol，IP）是因特网所使用的各种协议中最重要的两个协议。人们将TCP/IP及其相关协议称为TCP/IP体系结构，简称TCP/IP,TCP/IP体系结构包括4个概念层次： 网络接口层（network interface）：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数据报交网际层。 网际层（internet）：网际层的主要协议是无连接的网际协议IP。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。 传输层（transpor

21、t）：有TCP和UDP两个协议。他们都是建立在IP协议的基础上的。运输层提供端到端（即应用进程间）的通信服务，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（application）：向用户提供一组常用的应用协议，如远程登录协议（Telent）、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,三、典型的网络通信技术,一）以太网（Ethernet） 按照IEEE802.3协议建立的局域网络，采用载波侦听多路访问技术，即当一个节点有报文发送且已准备就绪时，先检测信道，如信道空闲，就在下一个时间片占用信道并发送报文，若信道忙，

22、该节点就不能发送。所有站点在发送信息的同时，也能检测冲突，一旦有冲突，就推迟发送； 一般只能作为小型网络或工作组网络的选型，不宜作为主干网,2.令牌环网（Token-ring) 即IEEE802.4协议，采用按需分配信道的原则，即按一定的顺序在网络节点间传送称为“令牌”的特定控制信息，得到令牌的节点若有信息要发送，则将令牌置为忙，表示信道被占用，随即发送报文。报文发送完毕后将令牌置为空，传给下一个站点。这种方法在较高通信量的情况下仍能保证一定的传输率。 3.快速以太网（Fast Ethernet） 保留了以太网的CSMA/CD(载波侦听多路访问/冲突检测）技术，是以太网的发展，但速度可达100

23、Mbps，近年来又有千兆位以太网面世。 在一定程度上缓解了网络瓶颈现象，在小型网络应用中有较高的效率，但传输距离有限，不适合作为大型网络的主干网,4.FDDI（光纤分布式数据接口） 采用光纤作为传输介质，以令牌环方式仲裁站点对介质的访问，传输速率可达100Mbps；采用双环备份方式，传输距离远，可靠性高，互操作能力强，适合于作为局域网络的主干网选型。 5.ATM（异步传输模式） 以信元为单位在设备间传输信息的方式，传输速率为155Mbps，最高可达622Mbps，信元内可携带任何信息进行传送。ATM采用面向连接的服务方式，支持不同速率的设备，具有较高的灵活性。缺点是价格昂贵，至今没有统一的国际

24、标准，在局域网的应用中，正受到快速以太网的挑战,一）Internet 网际互联：即通过主干网络把不同标准、不同结构甚至不同协议类型的局域网在一定的网络协议的支持下联系起来，从而实现更大范围的信息资源共享。 Internet（因特网） 是在TCP/IP协议下实现的全球性的互联网络，我国称之为“因特网”。 Internet包括以下内容： 基于TCP/IP协议的网间网； 使用和开发这些网络的用户群； 可以从网络上获得的资源集。 目前，Internet提供的服务种类多种多样，如www服务、电子邮件服务（E-mail），文件传输服务（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。这些

25、服务都是采用客户/服务器（Client/Server）方式在相应的协议支持下完成的,四、Internet/Intranet,客户/服务器应用模式把DBMS安装在数据库服务器上，数据处理可以从应用程序中分离出来，形成前后台任务：客户机运行应用程序，完成屏幕交互和输入、输出等前台任务，服务器则运行DBMS，完成大量的数据处理及存储管理等后台任务，后台处理的数据不需要在前后台间频繁传输，从而有效地解决了“传输瓶颈”问题。 客户/服务器模式优点： 1.通过客户机和服务器的功能合理分布，均衡负荷，从而在不增加系统资源的情况下提高了系统的整体性能。 2.系统开放性好，在应用需求扩展或改变时，系统功能容易进

26、行相应的扩充或改变，从而实现系统的规模优化。 3.系统的可重用性好，系统维护工作量大为减少，资源可利用性大大提高，使系统整体应用成本降低,二）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。Intranet采用浏览器/服务器系统结构，这种结构实质上是客户/服务器结构在新的技术条件下的延伸。在Intranet结构下，客户/服务器结构自然延伸为三层或多层结构，形成浏览器/服务器（Browse/Server）应用模式。在这种方式下，Web Server 既是浏览服务器，又是应用服务器，可以运行大量的应用程序，从而使客户端变得

27、简单,浏览器,Web服务器/应用服务器,数据库服务器,数据库,浏览器/服务器结构,三）虚拟专用网（Virtual Private Networks,简称VPN） 采用加密、认证和通道技术，提供了Internet上两点间的安全通信。这样，对采用Internet技术的企业而言，好像有了一个专用的广域网一样。在虚拟专用网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。 适用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,四)Extranet 即扩展的Intran

28、et(Extended Intranet) 通过Internet网络把分散在不同地理位置的Intranet联系起来 。由于Internet不能提供数据传输过程的安全性，当采用Extranet进行远程系统通信时，就需要采用通道技术提高通信两端的安全性级别。Extranet就是通过虚拟专用网方式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。它可以有选择地向公众开放其服务或有选择地向合作者开放其服务，为电子商务或其他商业应用提供安全广域网平台,五、多媒体网络 多媒体（Multimedia）技术是指能够提供多种媒体包括语音、文本、音乐、图片、图像、视频、动画等的输入、输出以及综合处理的技术。

29、 多媒体网络是指能够传送、接收及处理多媒体数据的计算机网络。 网络设计需从三个方面解决多媒体的需求： 1.增加系统总线和网络对带宽的要求 2.研究开发压缩技术，降低多媒体数据对带宽的要求。 3.采用异步传输模式（ATM）的关键技术，以便能快速转接微型信息包，同时支持多媒体数据和普通数据的发送,网络互连设备 同类型网络之间的互连比较简单，通常只使用网桥（Bridge）就能实现，网桥不进行协议转换，只根据不同地址来完成报文的转发。 对于使用不同硬件、软件和协议的网络之间的互连，要使两个网上的用户之间能够透明地交换信息，其关键是要在两个网络之间加入一个网关（Gateway），它的作用是将一种协议的报

30、文转换为另一种协议的报文,网络交换机的作用是为用户之间的通信提供电路链接，同时还具备存储转发的功能。实际上，随着设备集成程度的提高，在加入了一些模块之后，交换机还能起到部分网桥和网关的作用。 HUB（集线器）是一种特殊的网络连接设备，它可以把使用不同传输介质的设备连接在一起，而且有源HUB可以起到传输信号的再生放大作用，交换HUB更是具有通信交换功能。 路由器（Router）属于网络互连设备，它具有判断网络地址和选择路径的功能，它决定在网络之间传送信息的路径,第三章 管理信息系统的技术基础 小结,数据处理,数据结构,数据库系统,计算机网络,信息 系统技术基础,把来自科学研究、生产实践和社会经济

31、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,是数据的组织方式，包括数据的逻辑结构和物理结构。数据文件是信息系统中常用的数据组织，一般采用顺序组织。为了提高查找效率，也可采用索引文件,企业、组织或部门涉及的全局数据及其管理系统的综合。关系模型是一种最重要的数据模型。关系模式中，关系必须是规范化的,企业内部一般组建局域网，局域网之间通过TCP/IP协议实现互联。采用Internet技术的局域网结构也称为Intranet。企业的Intranet之间通过VPN技术连接起来，就构成Extranet,一）概念模型 是按用户的观点对数据和信息建模。常常首先将现

32、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。如E-R模型。建立概念模型常涉及的主要概念有： 1.实体(Entity)：指现实世界中存在的对象或事物。可 以是人、物或抽象的概念 2.属性：指实体具有的某种特性。 3.联系：实体内部的联系：组成实体的各属性之间的 关系； 实体之间的关系 1)一对一联系(1:1) 2) 一对多联系(1:n) 3) 多对多联系(m:n,概念模型的最常用的表示方法是实体-联系方法（Entity-relation Approach,简称E-R方法）。该方法是由P.P.S.Ch

33、en于1976年提出的,二）、E-R方法,物资,库存,供应单位,合同,结算,入库,订货,验收,购进,付款,1,N,N,M,L,N,N,N,M,M,1,物资入库管理E-R图,物资入库管理涉及的实体包括： 1.供应单位（单位号，单位名，地址，联系人，邮政编码） 2.物资（物资代码，名称，规格，备注） 3.库存（入库号，日期，货位，数量） 4.合同（合同号，数量，金额，备注） 5.结算（结算编号，用途，金额，经手人） 这些实体之间的联系包括： 1.入库：一种物资可分多次入库，是1：n联系 2.验收：一份合同订购的物资可分多次验收，是1：n联系 3.购进：一次购进的物资可以经多次结算，而一次结算可以承办多次购进的物资，是m：n联系，其属性为：入库号，结算编号，数量，金额,4.付款：是m：n联系，属性为：结算编号，合同号，数量，金额。 5.订货：一种物资可由多家供应，产生多笔合同。反之，一个供应单位可供应多种物资，产生多笔合同，用m：n：l表示，属性为：物资代码，单位号，合同号，数量，单价。 E-R模型是对现实世界的一种抽象，它抽取了客观事物中人们所关心的信息，忽略了非本质的细节。 E-R图所